另眼看LED的發展：顯示背板技術

　　在探討LED的發展趨勢時，我們往往將其分為MicroLED、MiniLED、以及NPP LED等。在這里，我們提出了一種通過最終顯示背板技術來探討LED發展趨勢的想法。其中可以分為四類，分別是硅背板、透明背板、PCB背板以及柔性背板技術。

　　以下是關于這些分類的一些初步想法，當然還有待完善。

　　NPP LED顯示屏是傳統的數字標牌解決方案，可將LED放置在PCB基板上。這種顯示屏基本上都是通過多路復用驅動方案進行驅動。LED的尺寸和間距各不相同，但NPP LED顯示器的像素間距通常在1.5至2 mm之間。

　　與此同時，LED是通過波長和光輸出進行測試和分級的。常見的的表面貼裝器件(SMD)方法是將單個紅色、綠色和藍色LED放在一個封裝中，然后通過器件安裝設備將其在PCB上進行組裝。小型LED模塊是通過這種方式進行組裝，多個小型模塊隨后可組合成一個機柜。然后，多個機柜形成最終的視頻墻顯示器。

　　隨著NPP顯示器的像素間距開始向1.5毫米或更小發展，一些SMD的限制開始變得明顯，到目前為止它們只能減小尺寸。因此，行業開始使用更新的封裝技術，如倒裝芯片和板上芯片等，以將更小尺寸的LED更緊密地封裝在一起。其次，LED發光器的尺寸也在不斷縮小。所謂的“MiniLED”可以創造更加密集的LED顯示屏，間距可能縮小至0.7至0.6mm。

　　目前關于MiniLED發光器的尺寸沒有一致的定義。筆者認為0.05毫米(50微米)到0.3毫米(300微米)較合適，其他人是認為應該是100到500微米。然而，這些不斷縮小的發光器和像素間距正在推動PCB的限制以及用于模塊制造的拾取-貼裝設備的發展。例如，PCB技術的線寬和幾何形狀在這些尺寸上具有局限性，并且LED的放置公差可能太高而不能滿足生產需要的相當大的產量，而這還取決于所使用的設備和工藝。

　　除了更窄間距的LED視頻墻之外，MiniLED還可用于LCD顯示器的高密度背光設計。這些設備已經在游戲顯示屏中實現了商用，這類顯示器背光往往需要10K到25K個LED。這樣做的優點是可以極大地增加可調光區域的數量，從而實現具有更少光暈的高性能HDR顯示器。但是，由于需要大量驅動器而導致成本的增加，因此使用無源驅動方案控制這些LED也變得非常昂貴。

　　因此，有些MiniLED背光產品的開發者開始轉向有源矩陣玻璃基板。這種方法的一個巨大優勢是可以在LCD工廠使用傳統的LCD驅動生產所需的背板。但為了具有成本效益，傳統的拾取-貼裝設備就不太適用了。這時就需要使用到巨量轉移方法。業界已經提出并開發了許多方法，包括擴展單個拾取-貼裝設備、使用沖壓一次轉移十幾個或幾百個LED、以及更具選擇性的轉移類型等。據悉晶元光電已與Uniqarta合作，每秒可向玻璃基板轉移近1K個合格芯片。

　　這些技術也可用于制作透明的直視顯示器，如X-Display(此前為X-Celeprint)和PlayNitride所展示的顯示器。X-Display使用的方法是將單個紅色、綠色和藍色MicroLED以及驅動器IC傳輸到無源矩陣背板上。他們已經開發了一種巨量轉移過程，聲稱這種過程很快就會達到99.99%的效率。在此前舉行的國際顯示周(DisplayWeek)上，他們展示的就是一個透明的全彩色顯示屏，分辨率為320*160，屏幕尺寸為4.6“* 2.3”(70 PPI)。

　　PlayNitride展示的則是使用了天馬的LTPS有源矩陣背板生產的無邊框透明顯示屏，尺寸為7.56“。此外，他們還展示了一個柔性背板，可能使用的是聚亞胺。他們使用一個可編程的巨量轉移頭，可用于轉移合格芯片并移除和更換不合格芯片。三星與PlayNitride也建立了合作關系，因為三星2018年國際消費電子展上展示的75英寸MicroLED電視就使用PlayNitride提供的MicroLED。

　　京瓷(Kyocera)展示了一個透明的1.8英寸MicroLED顯示器，分辨率為256*256，像素間距為127微米(200 PPI)，發光器尺寸為20微米。該顯示器使用了與Glo.合作生產的LTPS背板以及RGB MicroLED。屏幕亮度為3000cd / m 2，對比度為1M：1。

　　在此我們需要注意到，在上面所列出的例子中，LED的尺寸都不相同，從20微米(MicroLED)到大約75*125微米(MiniLED)不等。這也許正是需要從基板或工藝的角度，而不是從LED尺寸的角度來看LED市場的原因所在。

　　但規則總會有例外。例如，Aoto在某1.5mm間距的視頻墻中展示了一種新的四LED RGB封裝。目前尚不清楚這些100微米直徑的LED放在哪種基板上，但是我們預計是PCB基板。上述挑戰適用于將紅色LED RGB封裝放置在綠色LED RGB封裝旁邊，緊鄰藍色LED RGB封裝，都具有極高高精度(可能是一微米或兩微米)。解決這一需求對于這類應用來說很常見，而快速解決則是成功的關鍵。

　　第三類則是硅背板。硅基板是具備最高密度和最小發光器尺寸所必需的。有各種方法可以將硅和LED材料集成在一起，例如將單個LED顯示器配合到單個硅背板上; 在硅背板晶圓上生長GaN; 以及晶圓 - 晶圓鍵合(硅上氮化鎵集成到硅背板)。Plessey Semiconductor可能是第一個成功展示最后一種方法的公司，由于硅晶片可以擴展到12英寸的大小，因此或許能夠長期實現成本最低的解決方案。

　　最后，筆者認為柔性背板技術是第四類;也許這類與上述透明背板技術有相似之處，但是之所以這樣區分，是因為柔性背板不需要類似聚亞胺這樣的連續片材，而可以是各種尺寸的LED條帶。

　　所有這些類別都將包含許多變化及不同的工作流程。這就是當今LED顯示器的本質，方法也多種多樣。似乎某些方法可能會占據主導地位，但它們的主導地位可能僅限于某些應用、尺寸、距或基板類型。

　　也許這種通過基板類型探討LED發展趨勢的方法沒有實際意義，但是也不妨一試。(原作者：Chris Chinnock 翻譯：Oscar)