從小間距到MicroLED，封裝產(chǎn)品形態(tài)會出現(xiàn)哪些變化?
晶臺股份技術(shù)總監(jiān)：邵鵬睿
站在封裝的角度，我把LED顯示屏分為三個時代：小間距、Mini和Micro，不同的封裝時代LED顯示器件的產(chǎn)品形態(tài)不同。
在小間距時顯示代，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、推力等問題，在MiniLED時代或許已經(jīng)失去了技術(shù)主流。而到了MicroLED時代，毫無疑問將會是集成封裝，但問題的焦點則放在了芯片轉(zhuǎn)移上。
至于預(yù)測LED顯示屏未來的技術(shù)趨勢，我認為主要有這四點：
1. 封裝技術(shù)從點技術(shù)封裝向面技術(shù)封裝演變，面對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。
3. 從芯片尺寸和點間距上看，毫無懸念是從Mini LED 走向micro LED。
4. 站在終端市場的角度，未來LED顯示屏?xí)䦶墓こ獭⒆赓U市場轉(zhuǎn)向商業(yè)顯示市場，從顯示“屏”走向顯示“器”的轉(zhuǎn)變。
MiniLED、MicroLED時代，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，但是其制造過程的巨量轉(zhuǎn)移、多色芯片控制和衰減度不一問題也非常突出，在上述問題尚未完全解決之前，開發(fā)藍色MiniLED/MicroLED激發(fā)的新型熒光粉，避免現(xiàn)有技術(shù)不足同時發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢，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的效率損失問題。
目前來看，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。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90%NTSC，有研稀土已經(jīng)實現(xiàn)了窄帶氟化物的批量生產(chǎn)和廣泛應(yīng)用，在進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，也許量子點發(fā)光材料也可以發(fā)揮作用。但量子點發(fā)光材料“看上去很美”，一直被給予厚望，然而其穩(wěn)定性問題、發(fā)光效率、環(huán)保問題、高應(yīng)用成本問題仍沒有得到很好解決。此外，光致發(fā)光量子點是過渡性的，量子點的真正應(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)。
為什么說到了Mini和 MicroLED時代，原來的LED顯示器驅(qū)動方式就不起作用了?
柔浩電子總經(jīng)理：佘慶威
是的，當LED顯示器進入到MicroLED 和MiniLED的時候，無法使用傳統(tǒng)的LED顯示器驅(qū)動方式。主要的原因是可用的位置問題，一般來說傳統(tǒng)的LED顯示器一顆驅(qū)動IC最多可以驅(qū)動600個像素，且因為LED顯示器通常都是使用在120吋以上的面積，所以IC大小不會造成問題，但如果同樣的像素進到Notebook或是手機的大小，同樣大小的IC及數(shù)量會放不進去Notebook或是手機的裝置中，所以MicroLED和 MiniLED需要不同的驅(qū)動方式。
一般顯示器的驅(qū)動模式大致上可以分為兩類型，第一種類型為被動式矩陣(Passive Matrix)，通常被動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才會有發(fā)光的現(xiàn)象，其余沒有被掃描到的時間則呈現(xiàn)不作動的狀態(tài)，由于這樣的方式在每一禎畫面轉(zhuǎn)換的時間內(nèi)只有作用了其中一列的時間，因此若要在單獨一個面板上達到高分辨率和高亮度的要求，則會非常難以達成，而且只要有其中一個像素有短路的問題很容易造成訊號的串擾。
另外也有設(shè)計是多一個晶體管做為開關(guān)來避免組件的問題造成訊號干擾，而無論哪一種方式都還是以被動式的形式來做動，目前這樣驅(qū)動方式由于電路設(shè)計上較為簡易，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，如運動型的穿戴手環(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做組合，如大型展示屏幕等。
驅(qū)動模式的另一種類型為主動式矩陣(Active Matrix)，主動式顧名思義就是它可以在一禎的畫面時間內(nèi)藉由畫素本身的儲存裝置持續(xù)地維持住現(xiàn)有的電壓或電流狀態(tài)，而在儲存裝置設(shè)計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)動方式(Analog Driving)，其架構(gòu)通常是用類似DRAM 的方式來做設(shè)計，而其大多是藉由調(diào)整實際的電流或電壓的大小來達成不同灰階變化，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)計組成也通常是1T1C 或2T1C 等等電壓或電流源的驅(qū)動架構(gòu)存在，由于是采用電容的方式來儲存，所以也存在著漏電及訊號串擾的問題，但比起被動式的驅(qū)動要小很多，模擬式的驅(qū)動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題，因此也有如7T1C 或5T2C 等較為復(fù)雜的電流源架構(gòu)來解決其均勻度問題。
還有一種則稱之為數(shù)字式的調(diào)變驅(qū)動(Digital Driving)，其架構(gòu)是以SRAM 的方式來做設(shè)計，其像素的設(shè)計是以6T 為基礎(chǔ)架構(gòu)來提供電壓或電流源，在這設(shè)計中由于沒有電容的因素，所以訊號串擾和漏電所造成畫質(zhì)不佳的問題較不易發(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 的變化來產(chǎn)生，這樣的數(shù)字式驅(qū)動方法大多使用在微型顯示器中，其模式通�？杀苊庠诟叻直媛实那闆r下因制程因素而造成晶體管本身的差異，進而能維持一個較佳的整體均勻度表現(xiàn)，這樣的驅(qū)動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，也就是說像素的尺寸都會小于10um 甚至5um，因此大多都是以硅半導(dǎo)體的制程參數(shù)來設(shè)計背板電路，才能達成高分辨率和高PPI 的要求，以達到在投影后的影像依然可維持一個良好的觀看效果，而當像素尺寸小到一定程度及分辨率要求很高時，也都會盡量采用數(shù)字驅(qū)動的方式來設(shè)計以符合前述所提到的均勻度問題，在灰階調(diào)整上一般會使用脈沖寬度調(diào)制(PWM)來產(chǎn)生不同灰度。
PWM 的方式主要是使用分布在時間間隔上的脈沖段，透過改變開啟和關(guān)閉的持續(xù)時間來產(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)動為主的組件，因此在Micro-LED 微型顯示器上的設(shè)計上也多都會搭配獨立固定電流源的設(shè)計方式在每個獨立的像素上來驅(qū)動，以達到亮度均勻及波長穩(wěn)定的要求，另外若是采用轉(zhuǎn)移獨立不同顏色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)計獨立的電壓供應(yīng)控制電路。
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)點也可實現(xiàn)在增強現(xiàn)實(AR)、虛擬現(xiàn)實(VR)、微型投影機和抬頭顯示器(HUD)等產(chǎn)品上，也由于高均勻度的表現(xiàn)有機會成為于工業(yè)上使用的關(guān)鍵組件，如無光罩型的曝光機，或者是3D 打印機等產(chǎn)品上，未來在亮度和功率上的提升后更可以使用于傳播訊號用的通訊組件(VLC)以及智能型車頭燈等的市場上。
