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  • 【CIDC2015】晶科电子:平板显示发展动态和电视新技术
    http://www.ic72.com 发布时间:2015-11-19 10:39:38

     2015年11月17日-18日,第十一届中国国际显示大会(CIDC2015)在深圳会展中心隆重举行。大会以“引领平板新发展、开创显示新未来”为主题,全面探讨IN-CELL、AMOLED、柔性显示、LTPS、METALMESH、等平板显示与触控产业领域的热点技术问题。

        11月17号下午,晶科电子(广州)有限公司(如下简称晶科电子)总裁肖国伟博士受邀担任本次论坛演讲嘉宾,与多位业界大咖就TV发展趋势和背光源新技术等议题进行深度剖析。

        TV背光产业技术发展与趋势分析

        肖国伟博士表示,作为电视机背光这个行业,实际上经营发展了几年的时间,但是对于整个LED的产品来讲,在过去十几年当中也就是最近短短的这2、3年是行业发展最快的。如果在LED的市场分割上来讲,一直在去年之前,LED的应用市场在背光显示方面占的百分比仍然是最大的。从去年到今年,相对于户外显示屏以及一些指示灯,TV背光行业的竞争非常激烈,但也是增长最大的LED照明,实际上今年可能总的数据量超过了,如果我们以LED单管器件来计算的话,超过了背光。

        在过去的几年当中,LED在背光领域的应用实际上对LED的市场发展起到了一个非常大的推动作用。由于整个市场竞争这两年异常的激烈,相对于液晶面板、电视机整个市场发展来讲,LED在整个市场当中应该占很小的比例份额,但是它的作用实际上也日益突出。但同时由于面板行业和电视机行业巨大的一个市场竞争,对于我们的冲击跟影响也非常大。尤其是今年以来,我们公司加快了大量的研发和投入,以及新产品的推出,即使这样,我们发现跟客户的要求跟市场的要求还是存在着一定的差距。

        从整个市场来讲,我要先谈到LED照明,在去年我在报告当中也曾经提到过电视机背光源还是有一系列的增长,特别是越来越多供应链在向中国大陆转移,在全球虽然是过剩,但是在中国大陆还是在增长的。我们当时的分析预测,今年的液晶背光这方面的市场仍然有一个温和的增长,但是事实上,今年发展到现在,由于宏观经济以及行业的一些情况,我们看到应该说是已经达到了一个饱和,甚至是有所下降。虽然我们公司自己的电视机背光在技术的支撑上和新品的导入上有一个30%几的增长,但是在LED整体市场的比重已经明显的下降。明显突出的是LED在照明市场一个巨大的应用。这方面,今年总的销售规模上应该接近30%以上是增长的。如果从单纯的LED器件分装上来讲大概有50%,单管销售额的价格下降的非常严重。

        这里面是美国能源部给的一个数据分析,上面这个表是它前一年的,下面这个是最新的一个数据,到2017年,我们可以看到,它主要是针对整体上包括照明、背光、冷白光和暖白光LED的封装器件、性能和价格。我们现在处在2015年,实际上从我们公司自己的数据上来看,如果在照明领域,它的价格比提供的数据还要低。有的人会说,我这些产品卖的价格更高,如果在通用照明,如果我们包括了户内和户外的一些通用照明产品上来讲,基本上如果你的封装器件的性价比达不到一美金3000流明以上的话,应该很难形成一个规模化的销量。

        同时,LED的性能在过去的一年多当中也获得了一定的提升,特别是我们讲的,随着外延芯片以及分装一些材料技术的改进,使得整体上LED可以体现一个,按过去的来讲叫超大量、大功率的应用方式,整体上的发光效率也获得了一定的提升。

        这个是我们从蓝光LED到它的封装,应用绿粉跟红粉,基本上已经接近于产业化的一个极限,当然这个组合里面有很多细分的一些因素,它的内量子效率和外量子效率,从这方面来讲,我们在行业里面经常谈到有一个海子定律,是LED的。我个人认为LED的产业就像集成电路产业一样,已经发展到后海子定律的一个时期。

        晶科电子在平板显示市场和TV背光新技术的发展

        晶科电子位于广州南沙,处在南沙自贸区,公司总部在香港。整个公司是由粤港台两岸三地上市公司和投资公司共同出资投资的,现在整个的投资资本大概是1.2亿多美元,包括台湾的晶元光电、香港大学。目前公司主要的产品集中在两大市场方向,一个是电视机背光,还有一块是在通用照明,通用照明这些方面实际上今年以来我们主要还是在出口,在国际上一两家大的照明公司,占到我们整个公司销售规模的大概50%左右。另外一个大的市场就是电视机背光这些方面,还有一些特种应用,像闪光灯和一些特殊照明这些方面。

        我们企业也是广东省第一家LED光组件的联合实验室和LED工程研发中心,相应的我们也通过了一系列的品质跟质量的认证。公司的研发、工程技术人员、包括30多个人拥有博士跟硕士的学位。实际上LED的技术跟发展,经过了过去10多年的发展,特别是近几年技术上的一些突破。在LED领域很多人都知道晶科电子在发展的初期主要讲倒装大功率LED,现在倒装这方面也被越来越多的企业接受了这个技术的方向。然而,这两年LED的技术跟发展并不仅仅是倒装方面,晶科也不仅仅是在倒装这个方面,也包括了一些其他的领域。

        这里面应对整个终端的应用,实际上我们可以发现,把照明LED的一些芯片封装技术转移到电视背光上。这里面涉及到大量的封装材料的一些问题和芯片以及新的一些工艺。从我们公司来讲,有一个完整技术体系,包括了大功率外延的一些技术,倒装的芯片设计和工艺技术。CSP也是集成电路里面非常前沿的一个技术,这两年引用到了LED这方面。

        从整个产业链上来讲,在LED传统的产业,我们说传统也仅仅是3、4年以前,这样一个很细的分工,从上游的外延片一直到芯片分成,再到下游的模组和应用开发,这两年随着竞争的日益激烈,越来越多的芯片公司做到的封装,封装做到了模组,在这里面我们企业还是秉承着一个专业分工的一个战略思想,还是集中在LED的芯片跟封装这些方面,我们会积极配合电视机的模组厂和电视机厂。

        如何应对LED封装技术转移到TV背光的发展

        这里面最核心的一个,我们来评估未来按照海子定律来看,2015年以后应该说是稳定的LED的芯片跟器件的供应,它的发光效率想要再突破到200流明每瓦应该是非常困难的,尤其是大规模制造的情况下,在这种情况下需要更多的是通过一些封装的技术,或者说是后端应用开发的技术来降低成本。换句话说,我们需要更多的跟电视机厂或者是模组厂去配合开发出一些新的电视机背光的应用产品,来满足市场对性能提升和下降要求的一个需求。

        对应于整个电视机行业来讲,我们也看到,从4K到8K,它的超高清面板的发展使得对背光源的亮度和发光效率提出了更多的一些要求,这方面从目前LED的芯片封装技术来讲已经可以满足这样一个需求,问题就是在你的价格和性能上。

        再有一点,随着整个电视机市场竞争愈加激烈,高端电视机对于LED背光高端的需求,这个量会有一个明显的增长。所以对应于这个平板显示和整个电视机行业,我们再反过头来看电视机的技术跟市场的演变来反推我们作为电视机背光企业如何去应对。

        2015年全球电视机第二季度出货量是4800万台,比去年有所下降,另外一个,平板显示的市场收益也有明显的下降,这个其实对应于我们企业现在的发展来看,也确实印证了相应的一些数据。同时,高动态HDR的电视在2016年会有更多的一些发展。

        所谓的宽色域或者是高色域电视市场的发展,未来会是一个很明显的增长,在整体电视机市场当中的比例会大幅度的提升,在这种情况下LED的分装、新型荧光粉的技术甚至于包括系统整合的技术,我们发现会有一个新的应用空间,来为电视机背光的企业提供更好的一个机遇。

        在这里头实际上对于有一定技术含量或者有一定技术储备的LED芯片封装企业来说,实际上我们前几年也做了大量的研究,包括大功率LED芯片的系统集成,以及多芯片的模组封装,甚至于在应对于智能照明方面有一些智能LED模组封装的技术,实际上可以转移到电视机封装上面。

        另外一个是向智能化方向发展,这个是一个越来越多的趋势,现在看的电视不是简单过去的一个显示屏了,其实就是一部电脑。从看电视到用电视,到整个智能家居里面一个家庭或者是智能家庭的一个信息化的一个平台,这是智能电视未来的发展,我们认为的一个方向,包括通过互联网,更多的一些智能化的控制来实现。

        在这种大的背景下,实际上反过来我们来看,LED在整体的技术储备和技术平台上有这样的一个技术,我们讲LED是半导体技术在照明领域的一个发展实际上也可以同时在显示领域发挥它的作用。LED技术在照明领域未来几年的发展,我们认为会跟传感器、通讯、软件相结合,这是像一种智能化方向一个发展的一个必然趋势。甚至在国际的几家大厂,像飞利浦照明、欧司朗甚至包括三星都在研发,把LED的光平台作为未来的一个物联网平台或者是智能的控制平台,提供一定的服务。

        在这种情况下实际上我们可以看到,最简单的在LED的系统集成上,在高压LED的芯片上,这些方面,甚至LED和一些智能控制,光传输或者是光通讯,最近大家可能看到一个信息,用0.2秒的时间下载几个G的高清的影片,每秒传输可以达到50个G,这些突破实际上未来对LED在智能化发展的方向上会有更多的一些应用。我们也是围绕这些在看,如何和电视机企业在这方面的应用上能有更多的一个配合。

        智能电视未来实际上可能还有一个方向,就是电视和智能控制系统把它分开,其实就是你的显示和主机系统。另外一块是高色域,我们公司从去年开始高色域每年的出货量的增长都居于首位,现在很多的一些电视机背光的订单也是来自于高色域方面。

        高色域两个大的方向,包括量子点。另外一个方向就是运用新绿粉和红粉以及相应配套的LED的封装结构来实现高色域。这两个方向一直是我们公司关注的一个重点,也不停地在判断到底哪一个会成为现实的一个方向或者是主流方向。这些方面在目前来看,应该说高色域的这个新粉,如果从产品的直接产业化和它的价格上来讲,它具有明显的一个竞争力。

        通过荧光粉技术和分装芯片的相互配合,特别是在荧光粉材料方面,通过一些特殊的处理,我们已经可以实现NTSC超过90%,而这个稳定性和可靠性达到高端电视要求的这样一个性能。这个当然最终要看电视机企业和我们的客户如何来看待这个事情,和量子点技术来比较的话,量子点的背光源技术会实现一个什么样的环节?从目前来讲,我们所看到的,也在给我们的各位客户提供的还是通过玻璃管、封装的模式,提供蓝光LED来达到量子点的封装。QD这个材料在NTSC这种高色域的背光上获得大规模应用的话必须把成本降下来,同时稳定性提升。

        LED通过改良它的材料实现某一些薄弱的封装模式是根本的一个途径,但是这些方面,我们目前看到它的工艺难度还是比较大的。实验室里面虽然我们已经可以实现,但是在大规模制造方面我们觉得还有一定的路途需要走,同时由于新红粉和绿粉的成本急剧下降,包括通过一些封装技术的改进,这两部分的话,我相信两个技术在未来的一段时间,一年到两年的时间里面,还会有一个互相比拼的发展,这两个方向我们企业也一直保持着一个研发的态势。

        另外一个是一直以来的一个话题,如果从材料角度来看的话,理论上来讲,实验室里面已经可以做到200流明到300流明的LED的器件,但是这些仅仅是实验室,比如说采用了同质化的衬底、特殊的一些工艺,从目前来看它的成本,由于材料因素的限制,根本不太可能满足目前在照明和电视机背光上的要求,如果电视机背光上还不可以满足的话,我相信照明就更困难了。飞利浦照明最近跟我们谈,他已经要卖到0.8个美金,在北美市场,每一年要求价格的下降在30%左右。你只要能满足他节能的要求,他觉得我并不需要去追求一个性能上一个完全的高端,所以在这个过程当中技术储备和实质的满足市场和客户要求的产品还是有一个差别的。正是因为这样子,我们在看电视机背光方面的应用上,LED的响应以及高亮度和稳定性也是越来越明显了。

        我个人认为在未来的两年左右的知道,LED从芯片和封装角度上来讲,它的发光效率不会再像前几年一样,我们公司每年有30%—40%的提升,这个从材料技术上来说已经达到了一个接近于饱和的态势。更多的应该是从应用开发上,这是我们企业看到的。

        单一的去纯粹提升亮度,单纯来降低价格跟成本,我们都不认为这是电视机背光未来的一个要求,智能化电视和高清电视的市场越来越大,消费者对于你电视的品位的需求也越来越大。今天上午有一位嘉宾讲得非常好,现在这个市场虽然过剩了,但是你的差异化的优势怎么样可以发挥出来,单纯地去以价格成本去解决问题,这个未必是一个根本的出路。随着整个LED市场的演变,我们发现材以及在芯片和封装工艺当中过程进行一些改进,来提升LED器件的稳定性和可靠性,降低热阻这是跟应用、重大开发密切关联的。

        这里面像EMC,这个在半导体封装当中,过去几年都有一个大规模的使用了,只不过在LED涉及到光学、稳定性的问题,我们在这两年才刚刚开始,我个人认为这两种封装在未来的1到2年还会是一个主流。

        关于电视机的高端应用上,超薄电视,这些方面LED随着它芯片跟封装结构一些新的改善,我们公司也可以一系列的推出来,原来我们做EMC封装,支架的工艺匹配和模具的问题,EMC做的是以2835为主,现在也推出来3014,这个对于导光板来说,能够完全满足这样一个市场要求。这些环节上我们也可以使用在高色域的领域。

        CSP的技术,尤其是去年开始非常的热,热到我个人觉得我们公司从2012年以前成立的时候就开始做倒装,实际上我们自己都有一点奇怪,怎么会吵得这么火热,很多人都不知道CSP核心的本质技术集中在什么地方?CSP就是你的封装体积只要小于你芯片整个体积的120%-130%,就属于芯片级尺寸的封装,这里面最直接可以使用的就是倒装。实际上CSP实验室的样品和制成三年多以前就可以做到了。虽然现在可以量产了,但是价格是降不下来的。在过去跟陶瓷封装去比觉得性价比不明显,后来又出来了EMC的封装。

        CSP核心的技术就两块,一个是倒装芯片,有一些企业我看到LED的封装厂,他也在做CSP,你拿来东西一看,你不可以说是不是,但是基本上是一个假的CSP,或者是没有太多的应用前景。

        在小支架的范围形成使得我们可以用在照明的模具、PC版上或者是基板上或者是电视机背光的灯条上。传统的封装,我们公司四年前就推出来的3535陶瓷封装,还有一个陶瓷支架,也有直接导装在EMC里面去的,但是那个相对来说都有一个基本的材料,现在我们看到了,真正希望做到成本进一步的下降,我们就希望免除掉基板支架,直接把荧光粉跟新板结合在一起,我们企业是这样去做的,其实不是一个封装厂可以单独完成的工作,我们本身也是从芯片一直做下来的,这里面就带来了一个问题,就是热适配的问题,现在EMC都有一些热适配的问题,传统的PPA也是一样的,你现在把这个支架免费掉了,荧光粉本来就是有机的硅胶,跟芯片这么大功率、高强度的整合在一起,这个热适配问题怎么解决?

        去年有的公司推出来(韩国),但是出了一系列的问题,至少目前来看最大的技术难度要实现类似于像我们做的EMC封装的一定要控制在100PP以内的不良率,CSP也是照着去做的,现在我们也有这样的信心可以达成,除了你的性能价格之外,还要跟得上其他的封装产品的要求。我们现在看不超过2瓦的应用,基本上CSP的竞争力就不是非常的明显,这里面还有一些细的,比如说单面发光的应用。应对于这样一个透镜的设计,五面发光的不同的应用,但是实际上谈起来是比较简单的一个结构,如果大家想象一下是在一个不到一平方毫米的一个芯片表面,它的垂直结构只有0.5毫米的情况下,要把全部的工作完成,它的技术难度实际上是非常大的。

        这些是目前我们公司,也是应对整个行业的一个市场要求去做的最新的一个电视机背光一些技术的产品或者是技术的一些发展的介绍。

        结语

        简单来讲,我们自身的一个感觉和认识就是LED作为一个数字化的半导体器件,在过去电视机背光上的应用,我个人认为是比较简单的,是机械式的一种使用,但是随着整个市场竞争越来越趋于激烈,电视机行业、终端市场对我们的要求越来越高,在品位上、成本上、发光效率上也提出了越来越多的要求,这是过去2、3年当中的情况,但是随着后面的电视机行业的发展,趋向于智能化和高端化,更多的一些应用,这些方面我们认为LED可以把它在其他领域方面应用的,像高压LED、智能化的系统集成整合在一起,同电视机背光去配合,与电视机厂共同开发出一些新的电视机背光的技术,在这方面需要我们企业跟电视机厂这些大佬、大的客户共同去协作开发,我们也欢迎在座的企业跟我们公司来共同合作,谢谢大家!
     


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