以往我們關(guān)注MicroLED，視線往往繞不開“巨量轉(zhuǎn)移”這個(gè)老大難的話題，今天不如跳出芯片的束縛，站在LED微縮化的路徑上討論這個(gè)問(wèn)題，看一看從MiniLED到MicroLED，封裝形態(tài)、發(fā)光材料以及驅(qū)動(dòng)IC都將做出哪些適應(yīng)性的變化？畢竟，當(dāng)我們跨入MicroLED門檻，關(guān)鍵技術(shù)的變化將帶來(lái)整個(gè)供應(yīng)鏈重新洗牌，哪些會(huì)成為主流？哪些又會(huì)淡出我們的視野？跟隨行家目光一起洞察未來(lái)。
從小間距到MicroLED，封裝產(chǎn)品形態(tài)會(huì)出現(xiàn)哪些變化？
晶臺(tái)股份技術(shù)總監(jiān)：邵鵬睿
站在封裝的角度，我把led顯示屏分為三個(gè)時(shí)代：小間距、Mini和Micro，不同的封裝時(shí)代LED顯示器件的產(chǎn)品形態(tài)不同。
在小間距時(shí)顯示代，封裝器件有這幾種典型形態(tài)：
1. 單像素3合1分離器件SMD：1010為典型代表；
2. 陣列式封裝分離器件AIP：Four in one為典型代表；
3. 表面灌膠GOB：SMD常溫液態(tài)灌膠為典型代表；
4. 集成封裝COB：常溫液態(tài)膠為典型代表。
而到了MiniLED時(shí)代，產(chǎn)品形態(tài)主要有兩大類：多合一分離器件和集成封裝。
以SMT為典型代表就是多合一、分離器件；以物理模塊拼接為典型代表的就是集成封裝。集成封裝技術(shù)目前還存在著墨色和色彩一致性、良率、成本等問(wèn)題，而0505分離器件已是SMD極限了，目前主要面臨著可靠性、SMT效率、推力等問(wèn)題，在MiniLED時(shí)代或許已經(jīng)失去了技術(shù)主流。而到了MicroLED時(shí)代，毫無(wú)疑問(wèn)將會(huì)是集成封裝，但問(wèn)題的焦點(diǎn)則放在了芯片轉(zhuǎn)移上。
至于預(yù)測(cè)led顯示屏未來(lái)的技術(shù)趨勢(shì)，我認(rèn)為主要有這四點(diǎn)：
1. 封裝技術(shù)從點(diǎn)技術(shù)封裝向面技術(shù)封裝演變，面對(duì)LED微縮化，這將是減少制造工序、降低系統(tǒng)成本的道路。
2. 從One in one、Four in one到N in one，封裝形態(tài)至繁歸簡(jiǎn)。
3. 從芯片尺寸和點(diǎn)間距上看，毫無(wú)懸念是從Mini LED 走向micro LED。
4. 站在終端市場(chǎng)的角度，未來(lái)led顯示屏會(huì)從工程、租賃市場(chǎng)轉(zhuǎn)向商業(yè)顯示市場(chǎng)，從顯示“屏”走向顯示“器”的轉(zhuǎn)變。
MiniLED、MicroLED時(shí)代，熒光粉怎么辦？
有研稀土發(fā)光事業(yè)部主任：劉榮輝
MiniLED/MicroLED全芯片顯示普遍被業(yè)內(nèi)看好，但是其制造過(guò)程的巨量轉(zhuǎn)移、多色芯片控制和衰減度不一問(wèn)題也非常突出，在上述問(wèn)題尚未完全解決之前，開發(fā)藍(lán)色MiniLED/MicroLED激發(fā)的新型熒光粉，避免現(xiàn)有技術(shù)不足同時(shí)發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢(shì)，也是業(yè)內(nèi)正在考慮的技術(shù)途徑。但必須要解決熒光粉小粒度化以及小粒度化后帶來(lái)的效率損失問(wèn)題。
目前來(lái)看，MiniLED作為背光源依然適用于液晶產(chǎn)業(yè)，但目前不具備成本優(yōu)勢(shì)。如今基于新型LED背光源的液晶顯示色域產(chǎn)業(yè)化水平已經(jīng)超過(guò)90%NTSC，有研稀土已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了窄帶氟化物的批量生產(chǎn)和廣泛應(yīng)用，在進(jìn)一步攻克新型的窄帶發(fā)射的紅色和綠色熒光粉及LED背光源，這有助于進(jìn)一步將液晶顯示色域提升至110%NTSC、媲美OLED/QLED技術(shù)。
此外，也許量子點(diǎn)發(fā)光材料也可以發(fā)揮作用。但量子點(diǎn)發(fā)光材料“看上去很美”，一直被給予厚望，然而其穩(wěn)定性問(wèn)題、發(fā)光效率、環(huán)保問(wèn)題、高應(yīng)用成本問(wèn)題仍沒有得到很好解決。此外，光致發(fā)光量子點(diǎn)是過(guò)渡性的，量子點(diǎn)的真正應(yīng)用在QLED，目前有研稀土也已經(jīng)布局QLED用發(fā)光材料的開發(fā)。
為什么說(shuō)到了Mini和 MicroLED時(shí)代，原來(lái)的LED顯示器驅(qū)動(dòng)方式就不起作用了？
柔浩電子總經(jīng)理：佘慶威
是的，當(dāng)LED顯示器進(jìn)入到MicroLED 和MiniLED的時(shí)候，無(wú)法使用傳統(tǒng)的LED顯示器驅(qū)動(dòng)方式。主要的原因是可用的位置問(wèn)題，一般來(lái)說(shuō)傳統(tǒng)的LED顯示器一顆驅(qū)動(dòng)IC最多可以驅(qū)動(dòng)600個(gè)像素，且因?yàn)長(zhǎng)ED顯示器通常都是使用在120吋以上的面積，所以IC大小不會(huì)造成問(wèn)題，但如果同樣的像素進(jìn)到Notebook或是手機(jī)的大小，同樣大小的IC及數(shù)量會(huì)放不進(jìn)去Notebook或是手機(jī)的裝置中，所以MicroLED和 MiniLED需要不同的驅(qū)動(dòng)方式。
一般顯示器的驅(qū)動(dòng)模式大致上可以分為兩類型，第一種類型為被動(dòng)式矩陣(Passive Matrix)，通常被動(dòng)式的意思就是只有在被掃描到的像素有電流或電壓作用時(shí)才會(huì)有發(fā)光的現(xiàn)象，其余沒有被掃描到的時(shí)間則呈現(xiàn)不作動(dòng)的狀態(tài)，由于這樣的方式在每一禎畫面轉(zhuǎn)換的時(shí)間內(nèi)只有作用了其中一列的時(shí)間，因此若要在單獨(dú)一個(gè)面板上達(dá)到高分辨率和高亮度的要求，則會(huì)非常難以達(dá)成，而且只要有其中一個(gè)像素有短路的問(wèn)題很容易造成訊號(hào)的串?dāng)_。
另外也有設(shè)計(jì)是多一個(gè)晶體管做為開關(guān)來(lái)避免組件的問(wèn)題造成訊號(hào)干擾，而無(wú)論哪一種方式都還是以被動(dòng)式的形式來(lái)做動(dòng)，目前這樣驅(qū)動(dòng)方式由于電路設(shè)計(jì)上較為簡(jiǎn)易，加上成本也較為低廉，因此大多使用于低分辨率的應(yīng)用領(lǐng)域，如運(yùn)動(dòng)型的穿戴手環(huán)。若有高解析面板的需求也可以使用多片低分辨率的模塊來(lái)做組合，如大型展示屏幕等。
驅(qū)動(dòng)模式的另一種類型為主動(dòng)式矩陣(Active Matrix)，主動(dòng)式顧名思義就是它可以在一禎的畫面時(shí)間內(nèi)藉由畫素本身的儲(chǔ)存裝置持續(xù)地維持住現(xiàn)有的電壓或電流狀態(tài)，而在儲(chǔ)存裝置設(shè)計(jì)上又可以再被分為兩種不同的模式，一種稱之為模擬式的調(diào)變驅(qū)動(dòng)方式(Analog Driving)，其架構(gòu)通常是用類似DRAM 的方式來(lái)做設(shè)計(jì)，而其大多是藉由調(diào)整實(shí)際的電流或電壓的大小來(lái)達(dá)成不同灰階變化，這樣的方式也普遍被使用在現(xiàn)有的LCD 及OLED 等顯示器上面，其像素的晶體管設(shè)計(jì)組成也通常是1T1C 或2T1C 等等電壓或電流源的驅(qū)動(dòng)架構(gòu)存在，由于是采用電容的方式來(lái)儲(chǔ)存，所以也存在著漏電及訊號(hào)串?dāng)_的問(wèn)題，但比起被動(dòng)式的驅(qū)動(dòng)要小很多，模擬式的驅(qū)動(dòng)方式通常在高分辨率下還是存在著薄膜晶體管制程上及發(fā)光組件本身所造成的均勻度問(wèn)題，因此也有如7T1C 或5T2C 等較為復(fù)雜的電流源架構(gòu)來(lái)解決其均勻度問(wèn)題。
還有一種則稱之為數(shù)字式的調(diào)變驅(qū)動(dòng)(Digital Driving)，其架構(gòu)是以SRAM 的方式來(lái)做設(shè)計(jì)，其像素的設(shè)計(jì)是以6T 為基礎(chǔ)架構(gòu)來(lái)提供電壓或電流源，在這設(shè)計(jì)中由于沒有電容的因素，所以訊號(hào)串?dāng)_和漏電所造成畫質(zhì)不佳的問(wèn)題較不易發(fā)生，其不同的灰度表現(xiàn)則是藉由快速的切換開關(guān)也就是0 與1 的變化來(lái)產(chǎn)生，這樣的數(shù)字式驅(qū)動(dòng)方法大多使用在微型顯示器中，其模式通常可避免在高分辨率的情況下因制程因素而造成晶體管本身的差異，進(jìn)而能維持一個(gè)較佳的整體均勻度表現(xiàn)，這樣的驅(qū)動(dòng)也需要建立在可快速切換CMOS 變化的基材，例如擁有相比于a-Si TFT 或LTPS TFT 等有較高電子遷移率的硅基CMOS 背板電路。
微型顯示器大多是使用在投影的環(huán)境中，所以其面板的也多小于1寸也有一些是為了特殊需求而設(shè)計(jì)在1寸之間，主要也是考慮到硅晶圓的有效利用率，其面板的分辨率要求也至少是要qHD 甚至是FHD 或4K，PPI 的要求也都大于2000 到6000 以上，也就是說(shuō)像素的尺寸都會(huì)小于10um 甚至5um，因此大多都是以硅半導(dǎo)體的制程參數(shù)來(lái)設(shè)計(jì)背板電路，才能達(dá)成高分辨率和高PPI 的要求，以達(dá)到在投影后的影像依然可維持一個(gè)良好的觀看效果，而當(dāng)像素尺寸小到一定程度及分辨率要求很高時(shí)，也都會(huì)盡量采用數(shù)字驅(qū)動(dòng)的方式來(lái)設(shè)計(jì)以符合前述所提到的均勻度問(wèn)題，在灰階調(diào)整上一般會(huì)使用脈沖寬度調(diào)制(PWM)來(lái)產(chǎn)生不同灰度。
PWM 的方式主要是使用分布在時(shí)間間隔上的脈沖段，透過(guò)改變開啟和關(guān)閉的持續(xù)時(shí)間來(lái)產(chǎn)生不同灰階變化，該技術(shù)也可以被稱為占空比調(diào)制。由于LED 是電流驅(qū)動(dòng)為主的組件，因此在Micro-LED 微型顯示器上的設(shè)計(jì)上也多都會(huì)搭配獨(dú)立固定電流源的設(shè)計(jì)方式在每個(gè)獨(dú)立的像素上來(lái)驅(qū)動(dòng)，以達(dá)到亮度均勻及波長(zhǎng)穩(wěn)定的要求，另外若是采用轉(zhuǎn)移獨(dú)立不同顏色Micro-LED 技術(shù)的話，則需要考慮到搭配不同RGB 的操作電壓，也因此也都必須在像素內(nèi)部中設(shè)計(jì)獨(dú)立的電壓供應(yīng)控制電路。
信息來(lái)源 3qled 顯示之家
目前使用硅基背板電路的Micro-LED 微型顯示器已經(jīng)可以展現(xiàn)其各種優(yōu)異的特性，并且由于高亮度、耗電量低的優(yōu)點(diǎn)也可實(shí)現(xiàn)在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)、虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)、微型投影機(jī)和抬頭顯示器(HUD)等產(chǎn)品上，也由于高均勻度的表現(xiàn)有機(jī)會(huì)成為于工業(yè)上使用的關(guān)鍵組件，如無(wú)光罩型的曝光機(jī)，或者是3D 打印機(jī)等產(chǎn)品上，未來(lái)在亮度和功率上的提升后更可以使用于傳播訊號(hào)用的通訊組件(VLC)以及智能型車頭燈等的市場(chǎng)上。
