玻璃基Micro LED技术,2024市场新方向?在PM驱动下Micro LED显示从PCB基往玻璃

我们的光世界 2023-12-20
2401 字丨阅读本文需 6 分钟

Mini LED背光自2020年上市以来发展迅速,搭配LCD实现高亮度、高对比度,能够大幅度提升LCD产品性能。Mini LED直显当前聚焦大尺寸商显领域,引领小间距LED市场Pitch进一步下探,未来随Micro成长将逐步渗透近眼显示、穿戴、TV、车载等产品。

Mini/Micro LED事业作为BOE “1+4+N+生态链”重要组成部分,支撑BOE物联网转型。随市场的发展及技术迭代,未来显示将会追求:更大信息量、更高画质、更长观看时间、更好客户感受等,玻璃基MLED显示有Real HDR,健康护眼及无界沉浸三大优势,完美匹配市场及客户诉求。

用于mini/micro LED显示,玻璃基板的优势

在显示领域,目前玻璃基板主要的应用方向包括液晶背光源和LED直显两大领域。其主要封装对象是mini/micro LED产品。在这一市场,玻璃基板主要有两大优势:

第一是,比较PCB基板,玻璃基板热稳定性更好。这对于更为微小的micro LED晶体的“连接”而言是极好的条件。理论上看,PCB是有机基材、是一种复合材料,而玻璃是一种均质的非晶态材料。所以玻璃基板更容易取得热学、机械和电气性等方面的稳定性和高度一致性。特别是玻璃具有与硅、蓝宝石等相似的热膨胀系数,工艺过程和应用中的翘曲变形应力更小。这对于封装IC、Micro led等的稳定性,特别是Micro LED巨量转移可靠性和效率格外重要。

对此,英特尔的公开信息表明,玻璃基板能够提供 <5/5um 线/间距和 <100um通孔 (TGV) 间距——连接密度是PCB的10倍。同时,这样的技术水平,与Micro LED的10-100um核心物件尺寸亦更为匹配。此外,玻璃基板可将图案畸变较PCB板减少 50%,从而提高连接的精密和准确性。

第二,玻璃基板具有一定成本优势。玻璃基板原材料为普通钠钙玻璃,成本较低,获取方便。特别是不需要PCB板多种复合材料,在供应链成本控制力上更强。数据显示, 近年来PCB背板原材料涨幅波动明显,整体处于高位。原材料的涨价,直接导致了PCB成本与价格的上涨。同时在高精密连接领域,如micro LED等市场,PCB板的印刷电路精度要求越来越高,也推升了其单位显示面积应用的成本提升。

此外,玻璃基材的制备和PCB板比较,产业链更短、涉及的化学过程更少,也有利于绿色环保的未来产业发展理念。

“性能更好、成本更低、更适配未来更高紧密度的连接性需求”,行业人士指出,玻璃基板的优势十分明显。如果能够有效克服“覆铜图形化”技术的难题,其不失为目前PCB-LED产业链的“终极替代者”。

据公开信息表明,目前沃格科技掌握了玻璃薄化、TGV(玻璃通孔)、溅射铜以及微电路图形化技术,已经储备3-6um线宽线距,6-8um铜厚技术能力,整体技术水平处于国内领先、世界一流水平。

近期,沃格展示了车载玻璃QD板、玻璃基Mini LED车载背光灯板、车载触控显示总成、触摸按键、玻璃基MIP封装载板、27英寸玻璃基Mini LED背光模组、34英寸玻璃基Mini LED Monitor等多款玻璃基“显示”产品应用实例,给玻璃基技术的行业应用提供了“设计参考”。另外据悉,苹果27英寸玻璃基背光板的LCD显示器可能在2024到2025年问世。玻璃基板以其优秀的电气、光学性能和超薄设计,可能成为未来高端LCD背光的基准选择。

PM驱动玻璃基,用更小变革驱动Micro LED显示革命

在Micro LED大屏直显产品上,玻璃基板的优势特别明显:主要是高精密电路的可靠性、更小的热变形带来的巨量转移效率和终端稳定性品质、对COB,MIP封装的适用性等等。

不过,玻璃基板也分为AM TFT驱动COG,即与液晶或者OLED显示面板一致的产品技术,以及PM驱动技术。两者对比,单纯的从“应用效果看”无疑AM TFT驱动的COG技术更为优秀。三星、京东方也有推出相应产品。但是,因为其采用了全新的“技术体系”,在制造难度,玻璃基材的要求上都极高,进而带来了更高的成本。

PM驱动玻璃基可以看成是使用玻璃基的PCB基板,即用玻璃基作为背光基板核心承载材料,通过在玻璃上制作微米级厚铜线路,再进行LED灯珠的固晶形成背光和直显灯板。——这一应用中,玻璃代替了PCB板的基材,其它方面则具有结构和材料上的高度相似性。“技术工艺路径类似,主要是材料的更换。”

因此,对于下游的LED直显厂商而言,PM驱动玻璃基可以看成和PCB基板应用完全一致,但是热、电、机械性能更好的产品。LED直显厂商甚至不需要任何新材料、新工艺、新设备,就能用PM驱动玻璃基板替换传统PCB基板,并得到“效率和品质”的升级。

对于PM驱动玻璃基板制造商而言,其采用的薄化、镀膜等核心工艺制程与TFT液晶显示玻璃处理工艺一致,具有极高的成熟性;TGV(玻璃通孔)技术则是新的工艺要求,是核心技术突破窗口;镀膜图形化则采用与PCB板类似的方案,也是高度成熟技术,无需TFT工艺(材料、设备成本更低);在玻璃材质上,也无需TFT产品那种高等级玻璃,有利于整体成本的控制。

除了TGV(玻璃通孔)技术之外,其它方面“PM驱动玻璃基”就像传统显示产业链各种低成本高效率技术的“重新排列组合”,进而形成一个“依托新材料的更优解”。从这个角度看,PM驱动玻璃基可能是目前micro LED直显技术持续进步,特别是在微间距应用上不断进步的“成本、技术、性能”平衡点。

玻璃基LED大屏将成2024新视野?

新益昌在报告中表示,Mini/Micro LED大型显示市场有4个趋势,其中,从PCB基往玻璃基扩展即是其中之一。

这种趋势主要是来源于技术发展。

中麒光电表示,随着COB技术中逐渐应用更小芯片,即需解决基板/驱动的问题。基板方面需要更平整更便宜的基板,玻璃基就成为了优势方案。

希达电子也表示,Mini LED的大尺寸方向,主要在芯片、驱动、基板上优化,基板方面,PCB基板精度需要再提升,同时PM玻璃基也是当前一大趋势。

对于这种趋势,也有企业提出了相应解决方案。

TCL华星表示,玻璃基可以用于Micro LED,未来成本大幅下降有机会进入消费端。目前来看,玻璃基MLED直显仍有两大关键技术限制,一个是侧面导线,一个是巨量转移。关于这两点,TCL华星持续开发侧面 PVD + Laser 雕刻及Laser Transfer技术来突破现有工艺瓶颈。

在侧面导线技术方面,希盟科技也演讲中提及了Mini LED COG侧面封装技术。

根据《2023小间距与微间距显示屏调研白皮书》显示,传统LED显示屏的显示载板主要采用PCB基板。到了微间距LED显示屏时代,玻璃基板开始进入业界的视野。

今年,雷曼光电发布了PM玻璃基大屏;辰显光电发布其国内首款P0.5 TFT基58英寸Micro-LED拼接屏,且举行了TFT基Micro-LED显示屏生产线奠基仪式;三星、京东方晶芯、利亚德、TCL华星等龙头企业均推出过玻璃基直显产品。

当前,PCB技术要更加成熟、可靠性更强,良品率也更高。但是随着间距的缩小,制程精度要求也更高,根据TCL华星给出的数据,在P0.4-P0.59的情况下,线宽/线距可到30mm。再加上基板平整性的问题,间距逐渐下探的情况下,玻璃基成为了优势。

目前来看,玻璃基技术仍然是在发展阶段,今年不少玻璃基产品发布或升级,与PM驱动、AM驱动均有配合,亦有不少Micro IC的方案。产线方面亦有进展,结合本次大会中企业的报告,可见今年玻璃基技术趋势明显。

从更大范围来看,半导体技术对玻璃基亦有一定推动。如三星将自身半导体储备应用于Micro LED电视。英特尔在近日发表的一篇博文透露了其在商用玻璃基板方面的工作,认为玻璃基板能够承载的芯片含量比有机基板多50%。

随着整个玻璃基板技术的发展,有望进一步推进Mini/Micro LED的商业化。

文章来源: 行家说Display,东方财富网,投影时代

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