从LCD、Mini LED到Micro LED,什么值得投资?
摘要:Micro LED未来的终极目标,Mini LED 目前最有前景的过渡方案。
1. LCD
想说明白这几个屏幕的事,还要从LCD屏开始说起。LCD面板行业现在变得越来越无利可图,三星,LGDisplay大幅消减LCD生产线,松下干脆直接退出LCD领域。(最过时的屏幕,但确是我最喜欢的屏幕,纯个人爱好。)下面先简单聊聊LCD的工作原理。
LCD工作原理:LCD层下面是背光,发白光。上面一层是RGB相间的偏光层。通过调整偏光来控制RGB三色光的通过率。
看先下面的图:后面的背光灯打开,屏幕才会亮;背光灯如果关闭,屏幕自己不发光就是黑的。
2. LED
说到背光源,就可以接着说LED屏了,他和LCD最大的不同就是这个背光源。LCD用的是冷阴极荧光灯管,如下面图左侧,好像装了好多个日光灯。而LED屏则采用一个一个的封装在PCB上的LED作为背光源(现在也有玻璃背板的)。
看下面的对比图右侧。这个LED图,估计大家都比较熟悉,安装过LED吊灯的,大概长的就是这个样子。
问题来了:大家经常嫌弃LCD,说对比度不够,因为没办法做到全黑,为什么?
答案:LCD背光灯一直都是开着的,屏幕的局部明暗都是靠前面液晶屏的遮挡来实现。屏幕也会透亮的,不是么?
所以这个时候就能体现LED屏的优势了。LED屏可以精确的控制哪个地方亮。好像下面这张图。
3. Mini LED
今天文章的重点,Mini LED,你可以理解成为,比普通的LED屏的LED尺寸(3mmx3mm),要缩小10倍的量级,缩小到100微米,而且间距更小,小于1mm。
小的间距,使图像清晰度和对比度都更好,接近OLED得画质,但价格只有OLED的7成。篇幅有限,OLED的工作原理不是本文的重点,我们只做比较。
好了,大家理解Mini LED的概念了吧,但是其实我们做高清屏幕的愿景远非如此,我们真正的目标是Micro LED。
4. Micro LED
Micro LED,在尺寸上比Mini LED再缩减一半,50微米左右。高分辨率和高响应速度都胜于OLED。功耗比LCD低了90%,比OLED低50%。功耗低,这意味着省电啊。
而且寿命要比OLED更长,因为OLED里面的O,Organic,代表的就是采用的是有机材料寿命有限,也就是常说的烧屏的顾虑。而Micro LED,用的是无机氮化镓材料,没事。Micro LED,技术上不同于Mini LED,他不是靠背光技术,他类似OLED的自发光,Micro LED 在每一个像素都有三个自发光的Micro LED。
目前Micro LED 最大的难点就是俗称的“巨量转移”。什么意思呢,在工艺上,Micro LED面板,要先做LED晶片加工,然后再把LED一个一个转移到基板上,就这个过程就叫做“巨量转移了”。
为什么说这个“巨量转移”难?
答案:我们以一台4K的面板举例,3840x2160,像素就达到了800万个,每个像素又有三个LED,那么需要的Micro LED就多达2400万个。如果按照良率99.99%来计算,一个面板就有2400个坏点。
你可能会联想现在的OLED是不是也是这么大的密度呢,其实不是。OLED采用PENTILE的排列,就是相邻的像素会共享一个OLED。Anyway,我想说的就是Micro LED,是很牛叉,未来的希望,但是目前工艺还很不容易。大屏幕现在不行,但是小尺寸还是可以的,例如穿戴式消费电子,手机或者手表是目前Micro LED技术运用最大的领域。
结论:Micro LED未来的终极目标,Mini LED 目前最有前景的过渡方案。
5. 产业链股池
最后说说LED的产业链,收藏这个股池吧:
上游LED芯片:台湾晶电技术领先,
A. 三安光电:LED芯片龙头,120亿投资湖北子公司,重点投资Mini/Micro LED,可量产,三星重要供应商。
B. 华灿光电:19年9月发布新Mini LED产品,18年就可量产,10月和京东方签署战略合作开发MIni LED。Micro LED仍在开发中。
C. 乾照光电:Mini LED可小批量产,Micro LED已出样品。
D. 澳洋顺昌:仍在开发阶段。
中游LED封装:
A. 国星光电:小间距封装龙头,19年1月投资10亿进行新LED封装设备的扩产。Mini LED系列已经涵盖P0.9(灯珠间距0.9mm)到P0.7,可量产。
B. 瑞丰光电:国内第*条Mini LED自动化生产线,可小批量产。和TCL和康佳有合作。
C. 兆驰股份:全产业链布局。HDR电视采用Mini LED,与韩台系厂商合作,可量产。
D. 鸿利智汇:Mini LED,可小批量。聚焦车用LED器件。
E. 聚飞光电:Mini LED仍在开发中,小批量送样。
下游显示和背光厂商:台湾厂商在OLED缺少布局,但在Mini LED投入早,群创光电和友达光电。
LED显示:
A. 利亚德:3年蝉联全球LED显示市占率第*,小间距LED开创者。4in1系列的微间距产品可小批量生产。19年11月,旗下PLANAR发布135/120寸Micro LED智能电视。
B. 洲明科技:19年初,实现4K162寸Mini LED产品的批量生产,为P0.4-P0.9系列做好了准备。
C. 奥拓电子:Mini LED可小批量产,P0.9因公南京市公安项目,Micro LED还不行。
D. 雷曼光电:可实现P0.9的COB微间距产品的量产。
LED背光:
A. 华星光电(TCL集团):19年8月发布了全球首款非晶硅玻璃基板驱动的,75寸“星曜屏”Mini LED背光产品,预计2020年量产。与上游三安光电,华灿光电和乾照光电都有合作。华为65寸电视屏幕独供。
B. 京东方:1月,与Rohinni合资成立MicroLED公司。10月份,昆明量产Micro OLED面板。明年料推出玻璃基板的Mini LED背光产品。
C. 深天马:18年推出自主研发的LTPS AM Mini LED HDR 液晶产品。
Mini LED与Micro LED到底区别在哪?
Micro LED、Mini LED概念的诞生也使得整个显示行业引发轩然大波,它们到底是什么呢?又有哪些优势呢?
先说Micro LED技术,即LED微缩化和矩阵化技术,简单来说,就是将LED(发光二极管)背光源进行薄膜化、微小化、阵列化,可以让LED单元小于50微米,与OLED一样能够实现每个像素单独定址,单独驱动发光(自发光)。它的优势在于既继承了无机LED的高效率、高亮度、高可靠度及反应时间快等特点,又具有自发光无需背光源的特性,体积小、轻薄,还能轻易实现节能的效果。
从结构原理上看,Micro LED更简单,效果更好,TFT基板、超微LED晶粒、驱动IC都不是很大的问题,但是它最大的难题就是众所周知的巨量转移,如何将LED做的微小化,这需要晶圆级的工艺水平。比如4K级别的Micro LED屏幕,需要800万个以上的LED高度集成到一起,所以理论上应用到小尺寸屏幕上是极为困难的,同时成本和发热也是极为可观,三星的第*款Micro LED电视选择146英寸也是这方面的原因。
Mini LED则是最近刚刚出现的一个概念技术,又名“次毫米发光二极管”,意指晶粒尺寸约在100微米的LED,最早是由晶电所提出。Mini LED是介于传统LED与Micro LED之间,简单来说还是传统LED背光基础上的改良版本。
在制程上相较于Micro LED良率高,具有异型切割特性,搭配软性基板亦可达成高曲面背光的形式,采用局部调光设计,拥有更好的演色性,能带给液晶面板更为精细的HDR分区,且厚度也趋近OLED,可省电达80%,故以省电、薄型化、HDR、异型显示器等背光源应用为诉求,适合应用于手机、电视、车用面板及电竞笔记本电脑等产品上。
相比Micro LED,理论上说Mini LED技术难度更低,更容易实现量产,且可以大量开发液晶显示背光源市场,产品经济性更佳。据业界估算,若采用Mini LED背光设计的液晶电视面板,价格约只有OLED电视面板6~8成,但亮度、画质都与OLED相近,省电效能却又更高。同时一台55英寸的Mini LED背光液晶面板使用4万颗LED,对于LED晶粒厂商产能去化将有正面助益。
总体来说,Micro LED对于画质来说会有质的提升,是下一代的革命性显示技术,但是目前技术方面依然不够成熟。而Mini LED则是LED背光的改良版本,不过依然可以大幅提升现有的液晶画面效果,同时成本相对比较容易控制,也有望成为市场的主流。我们也期望厂商能加快研发步伐,早日带来可以满足普通消费者的Micro LED和Mini LED电视产品。
Micro LED与OLED、LCD有何差异?
Micro LED显示屏在很多方面优于OLED显示屏,并有可能成为未来十年新产品的主流显示技术。对于这种新型显示屏,市场始终保持着乐观、谨慎的态度。那究竟Micro LED显示屏与OLED显示屏,及LCD显示屏到底有何差异呢?
更薄
与LCD显示屏相比,OLED显示屏更薄,而Micro LED显示屏比OLED显示屏还要薄。
LED显示屏(除iPhone X、Apple Watch Series 3外的苹果硬件产品)都由好几层组成,其中的红色、绿色、蓝色子像素实际上并不发光。所以,需要在白色背光源前装置红色、绿色、蓝色滤光片,并以液晶层隔开,再加入偏光板和玻璃基材。这就导致LED显示屏必须做的很厚重。
而OLED显示屏使用有机化合物,当电流通过时,子像素能够自行发出红色、绿色、蓝色光,不需要再额外添加背光板及滤光片。同时,OLED显示屏不需要液晶层,只需一个偏振层。因此,OLED显示屏比LCD显示屏要薄的多。
Micro LED显示屏使用氮化镓无机材料,但与OLED显示屏类似的是,其子像素也能够自行发光,不需要背光板、滤光片和液晶层。不同的是,Micro LED显示屏不需要偏振层,而且顶部只有一层薄玻璃层,所以Micro LED显示屏比OLED显示屏更薄。
更高效
Micro LED显示屏中的超小型LED在将电转化为光子方面更为高效,产生的“每瓦亮度”比LED显示屏及OLED显示屏多出很多。虽然Micro LED显示屏还并未完全商业化,但预计其只需OLED显示屏的一半能耗,即可产生同等亮度。
对任何设备而言,这都是一个好消息,因为当前显示屏耗电量在设备总耗电量中的占比很大。更低能耗对像Apple Watch这种,没有更大电池存储空间的小型设备十分重要。而对VR一体机而言,Micro LED显示屏的应用将使其更轻便,续航时间更长。
更抗老化
相信不少用户都被OLED显示屏及LCD显示屏的“烧屏”问题所困扰。即显示屏的相同位置长时间显示相同图像时,显示屏的那个位置就会留下图像的“残影”,且久久不会消失。这种问题普遍发生在各种屏幕上,例如汽车仪表盘的LCD显示屏就存在褪色老化现象。
“烧屏”问题
而Micro LED显示屏中的超小型LED的抗老化能力,比OLED显示屏及LCD显示屏要高出很多。所以,“烧屏”问题应该不会影响大多数基于Micro LED显示屏的产品。
更快切换颜色
OLED显示屏有着比LCD显示屏更快的切换速度(每个像素完全改变颜色所需的时间)。减少了当对象快速穿过显示屏,因切换速度过慢而导致的模糊及拖尾问题,给用户带来的视觉暂停效应。
目前,*好的LCD显示屏可在几毫秒(千分之一秒)内完全切换颜色。*好的OLED显示屏可在几微秒(百万分之一秒)内完全切换颜色,而Micro LED显示屏的切换速度则是以纳秒(十亿分之一秒)作为计量单位的,这将使Micro LED显示屏成为AR/VR头显的*佳选择。
更卓越的色彩
虽然目前还没有可供测试的消费产品,但Micro LED显示屏预计能以近乎无限的对比度产生更高的亮度(黑色像素完全消失),这使得其将成为HDR(高动态范围图像)的*佳选择。因为更高的亮度使得Micro LED显示屏,更适合用户在阳光下进行阅读。
此外,Micro LED显示屏还拥有更广泛的颜色范围,这意味着其将支持更宽的色域。同时,用户可以更精确地控制Micro LED显示屏,以获得更高的色彩精度。
更高的成本
想要同时拥有这么多优点,必然会导致成本的增加。Micro LED显示屏先以类似硅芯片的制造工艺进行生产,然后再转移到布满针栅的底板,连接其超小型LED的电极。就像是将一台计算机的部分芯片,转移至另一台计算机的芯片上。这需要分很多次完成,而每次操作都可能出现差错,导致Micro LED显示屏的生产成本居高不下。
所以在真正扩大产能之前,Micro LED显示屏的价格将会十分高昂。一些专业人士预测,Micro LED显示屏的价格将是OLED显示屏的3至4倍。不过,如果未来涌现出更多的Micro LED显示屏工厂,并成功地简化了制造过程,成本将会大幅降低。最终可能与OLED显示屏相同,甚至将成本压缩至与LCD显示屏持平。
来源:光电与显示
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