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电子显示行业深度报告:MiniLED迎来落地,背光市场大展宏图

类别:行业新闻发表于:2020-08-07 10:45

摘要:随着 Mini LED 点间距微缩化,灯珠用量成倍增长,Mini LED 显示屏成本较小间距 LED 大幅提高,因此 Mini LED 显示屏预计主要集中于专业显示市场及电影屏等高端商用显示应用。

文章转自:未来智库


1、Mini LED:技术革新带来广阔应用前景


1.1. Mini LED:打造次毫米级显示技术


Mini LED,又名次毫米发光二极管,是指晶粒尺寸约在 50-200μm 的 LED,其晶粒尺寸和点间距介于传统小间距 LED 和 Micro LED 之间。

Mini LED 作为 Micro LED 的前哨站,在 Micro LED 之后被提出。由于 Micro LED 存在微缩制程、巨量转移及全彩化等关键技术瓶颈以及高成本问题,故先发展晶粒尺寸更大、仍可使用传统制程技术、技术实现难度更低的 Mini LED 作为过渡。结合倒装 COB 或 IMD 技术, Mini LED 可实现 1 mm 以下点间距显示,像素密度高于小间距 LED 且可实现低亮度下高灰度显示。同时,Mini LED 作为背光源应用于液晶显示屏,可通过区域调光提高对比度,实现HDR 等精细化显示效果。能够让 LCD 面对 OLED 挑战时能够在显示性能方面恢复竞争力, 加上成熟的工艺和更长的寿命,LCD + Mini LED 背光在近几年中大尺寸显示领域有非常巨大的发展空间。


1.1.1. 显示技术发展路径


更高显示性能及更低能耗一直是平板显示技术发展的主题。在显示性能方面,显示技术向更高像素密度、更高对比度、更广色域等方面发展以满足用户对优化视觉体验的要求。另一方面,发光效率不断提高,显示技术向低能耗方向发展,从而使手机、可穿戴设备等移动设备续航能力提升。

随着 CRT、等离子逐步遭淘汰,LCD 成为显示技术主流,但近年来在不同尺寸、不同应用领域不断受到小间距 LED、OLED 等新技术挑战。在产业链厂商积极推动下,Mini/Micro LED 显示技术快速发展,随着 Mini LED 逐步进入量产阶段,有望对现有市场格局形成冲击。自发光显示技术在对比度、广视角、轻薄化、柔性等方面具备先天优势,随着新技术瓶颈不断突破、良率及发光效率提升,有望成为未来显示技术主流,OLED、QLED 及超小间距 LED 将展开竞争。

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1.1.2. LED 显示技术革新:从单色LED 到 Micro LED


小间距 LED、Mini LED 和 Micro LED 在芯片尺寸及点间距方面存在差异。小间距LED 意指点间距在 2.5mm 以下的 LED 产品;Mini LED 芯片尺寸约为 50-200μm;Micro LED 芯片尺寸在 50μm 以下,一般为 1-10μm 级别。

自 LED 实现全彩化以来,从传统 LED 到 Micro LED,晶粒尺寸和点间距微缩化成为 LED 显示技术发展确定趋势。目前晶电、三安光电、华灿光电等厂商 Mini LED 芯片已实现量产, 主流封装厂商已具备P0.9 产品量产能力,主流屏幕供应商已实现 P0.7 超微间距显示屏量产。在市场需求拉动、厂商及科研机构推动下,LED 发光效率持续提升,晶粒尺寸和点间距微缩化,像素密度成倍增长,显示性能得到大大提升,推动应用领域不断扩展,目前已可实现手机背光、电视背光、笔电背光、车用面板背光、室内大尺寸显示屏等多元化应用。同时,LED 具有半导体属性,在海兹定律驱动下,LED 成本持续下降,在替代性、新增需求及性价比提升双轮驱动下,新技术在传统领域加速渗透并不断拓展新的应用领域。

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1.1.3 PCB 基板率先推出产品,玻璃基板有望将成为未来发展主流方向


2018年到目前大多数Mini LED方案都是采用PCB基板工艺制成,PCB基板工艺技术成熟,铜材质的高韧性能够有效提高直通良率。封装厂商对于 PCB 基板的方案更加熟悉,能够更快推出成熟的产品。玻璃基板的核心材质与 LED 晶体都是无机半导体结晶,玻璃材质更容易实现超薄化加工,散热能力有优势,两种材质在热效应变形系数上也更为接近。另外,玻璃基板也更容易实现巨量转移技术,为未来 Micro LED 打下坚实基础,因此面板厂对玻璃基板上面直接刻蚀电路的方案更感兴趣,但是由于材料特性变化大,因此在推广过程中也碰到了一定的良率问题。京东方和 TCL 科技均在 2019 年发布了玻璃基板 Mini LED 背光方案,目前处于量产前夕,预计 2020-2021 会陆续进入批量阶段。


1.2. Mini LED:微缩化间距带来更高视觉享受


1.2.1. 自发光显示实现更高像素密度


户外显示屏由于强调高亮度且因观看距离较远而对像素间距要求较低,LED 大屏占据绝对主流。室内专业显示市场更突出分辨率、对比度、显色性等需求,主要由 LCD 拼接墙、DLP拼接墙以及小间距 LED 等技术占据。与 LCD 及 DLP 相比,小间距 LED 无拼缝,亮度、色度逐点可调带来更好均匀一致性,使用寿命远长于 LCD 拼接墙及 DLP。因此,小间距 LED行业近年来迅速发展,在室内专业显示领域渗透率不断提高,并随着成本下降逐步向商用甚至民用显示领域拓展。但目前小间距 LED 在分辨率及成本方面仍有待改善。Mini LED 实现较小间距 LED 更小点间距,解决了小间距 LED 分辨率不足的问题,可应用于室内显示市场,且可实现更近距离观看。

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1.2.1.1. 对比小间距 LED:更高像素密度


与小间距 LED 相比,Mini LED 通过更小点间距实现更高像素密度,采用倒装 COB 或 IMD封装技术能够进一步改善画面颗粒化问题。同时,Mini LED 能够大幅减少衬底材料使用量,降低材料成本占比。据投影时代,尺寸 100μm LED 晶体衬底消耗量仅为 500μm 晶体的 4%。另一方面,室内显示产品对于亮度要求不高,Mini LED 能够改善小间距 LED 存在的亮度偏高问题,并提高低亮度下灰度显示效果。

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1.2.1.2. 对比 Micro LED:成熟前的过渡


Micro LED 将 LED 薄膜化、微小化、阵列化形成高密度集成微型 LED 阵列,其尺寸一般仅在 1-10 微米级别。由于 Micro LED 当前仍然面临微缩制程、巨量转移及全彩化等技术难题以及成本过高等产业化问题,故众多厂商布局技术难度更低的 Mini LED 技术,并为 MicroLED 做铺垫。

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Micro LED 具备高像素密度、高亮度、高对比度、广色域、高响应速度、高发光效率等多方位优点,可应用于可穿戴设备、VR/AR、智能手机、电视、车用面板、室内大屏等众多领域,且无需背光,因此吸引众多厂商及研究机构参与布局。

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1.2.2. 背光应用实现 HDR


随着显示技术发展,LCD 背光源了实现从 CCFL 向 LED 过渡。CCFL 即冷阴极荧光灯,在玻璃管内涂布荧光体,并放入惰性气体 Ne+Ar 混合气体,其中含汞,在电极间加高压高频电场,激发水银蒸汽释能发光,放出紫外线光,荧光体原子因紫外线激发导致能阶提升,当原子返回原低能阶时放射出可见光。LED 背光具备绿色环保(不含汞)、广色域、高亮度对比度及寿命等方面优势,随着 LED 成本降低,LED 逐步替代 CCFL 成为液晶显示的主要背光源,LED 背光市场快速发展。

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随着用户对于视觉效果要求逐步提升,量子点技术及 OLED 出现并应用于手机、电视显示领域,QD-LCD 主要应用于电视,OLED 在电视、手机、笔电等多领域均有渗透且近年来手机面板领域渗透率迅速提升。Mini LED 背光 LCD 的出现,将与 QD-LCD 及 OLED 在中高端领域展开竞争。

另一方面,传统 LED 背光液晶层无法完全关合,暗态下白光背光难以被完全遮挡,呈现灰色(白色+黑色),因此对比度较低。而 Mini LED 精准调控电流实现更为精细化的区域调光(Local Dimming):亮态画面可实现 1000nits 超高亮度,比平常亮度提高数倍,暗态画面下亮度接近于 0,对比度相对更高;同时实现高动态范围成像(High-Dynamic Range),增强明暗细节显示能力使得画面更加细腻,更好地模拟真实画面中的视觉效果;发光效率提升且暗态下不发光进而降低能耗。


1.2.2.1. 对比 OLED:更高可靠性及产品经济性


OLED 即有机发光二极管,典型结构以 ITO(氧化铟锡)导电薄膜为阳极、金属为阴极,中间沉淀有机发光材料为发光层。OLED 显示技术利用有机材料自发光,具有柔性显示、透明显示、高对比度、广视角、广色域、轻薄等优点。但另一方面,量产 OLED 蓝色磷光材料寿命偏短问题仍未得到解决,目前已荧光材料为主,发光效率偏低;由于蓝光寿命低于红、绿光,部分工作时间更长的像素点加速老化导致屏幕可能出现 烧屏现象;同时有机材料在有水汽和氧存在的条件下容易发生光氧化反应,因此对有机成膜技术、器件封装技术精密度要求高,抬高了 OLED 的成本;同时,当前 OLED 尤其是大尺寸的良率偏低。Mini LED背光在实现高分辨率、高对比度及 HDR、搭配柔性基板可实现高曲面背光等优 秀显示性能基础上,由于采用无机材料,与 OLED 相比具有更长寿命、更高可靠性及环境适应性,且无烧屏现象。据中关村在线,采用 Mini LED 直下式背光的电视成本将低于 OLED 20~30%。

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1.2.2.2. 对比 QD-LCD:精细化 HDR


量子点(Quantum Dot)即半导体纳米晶体,由有限数目原子组成,三维尺寸均为纳米级,一般为球形或类球形、稳定直径在 2-20nm 的纳米粒子。由于电子和空穴被量子限域,连续能带结构变成具有分子特性的分立能级结构,受激后可以发射荧光。依据发光方式不同,量子点材料的发光特性可以分为光致发光与电致发光,分别应用于 QD-LCD 与 QLED。QLED利用量子点在电驱动下的自发光作为显示基础,由于溶液制程研发困难,且存在可靠性低、蓝光发光效率低、镉基量子点器件具有毒性等问题,因此业内认为电致发光的 QLED 技术商用化仍需 10 年以上。

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QD-LCD 仍然采用 LCD 的主体架构,仅在背光源上添加量子点薄膜,蓝光 LED 背光源发出的光经过量子点膜转化,实现全彩显示。QD-LCD 通过改变量子点形态得到包括红光到蓝光的高峰值纯色光,实现更广色域,目前量子点液晶电视的色域可达到 110%NTSC;同时,QD-LCD 发光光谱半峰宽极窄,约为 30nm 左右,因此发光色彩纯度高。但 QD-LCD 与 MiniLED背光LCD相比仅在色域覆盖率、色彩纯度、低压启动下高亮度等方面更具优势。Mini LED采用 P1.0 以下点间距精准调控电流实现精细化区域调光,在对比度、HDR、稳定性和可靠性、轻薄以及安全环保(无镉)等方面具有优势。同时,由于 Mini LED 背光在色域方面有所不足,因此可搭配量子点薄膜(QD Film),从而实现 100%NTSC 以上色域,提高色彩显示效果。

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2. 厂商布局打造商业化之匙


2.1. 广阔前景引发厂商争先布局


Mini LED 在手机背光、电视背光、笔电背光、车用显示及室内大屏等应用领域前景广阔,据高工 LED,华为、OPPO、小米在内的中国智能手机厂商可能计划于下半年推出的智能手机中采用 Mini LED 背光显示屏。

Mini LED 应用多元化,技术难度低于 Micro LED,且可作为背光源直接对接液晶面板产能、拓展液晶显示市场,在实现优 秀显示性能的同时较 OLED 可靠性、产品经济性更优,吸引产业链上中下游及众多面板厂商争相投资布局 Mini LED 研发生产。近年来 OLED 显示技术对于 LCD 尤其是在小尺寸显示应用领域形成巨大冲击,而 OLED 产能主要集中于韩系厂商三星、LGD 手中,推动众多台系厂商大力布局 Mini/Micro LED 以期实现弯道超车。


2.2. 厂商投入加速产业化进程


Mini LED 仍可使用传统制程技术,可避免 Micro LED 存在的巨量转移、全彩化等难题,技术实现难度更低。在产业链上中下游厂商积极推动下,Mini LED 显示技术发展迅猛,不断实现技术和产品创新进步,目前部分厂商 Mini LED 显示和背光产品已进入送样认证或量产阶段。

芯片端,三安光电、华灿光电等厂商已经进入 Mini LED 芯片量产阶段;封装方面,国星光电 P0.9 Mini LED 显示产品、瑞丰光电、鸿利智汇、兆驰股份等厂商 Mini LED 产品已开始小批量生产;下游应用端,利亚德、洲明科技等显示屏厂商 P0.9 产品已实现出货。


2.3. 技术路线解析


Mini LED 将芯片尺寸缩小到 50-200μm 范围,同时,运用倒装 COB、IMD 等技术实现极小点间距封装。随着厂商投入不断,Mini LED 芯片端、封装端、应用端技术取得持续突破,目前 Mini LED 已经克服大多数技术瓶颈,但在芯片生产、批量转移及封装工艺方面仍有提升空间,仍需解决效率及良率等问题。


2.3.1. 芯片微缩及批量转移


LED 芯片生产包括外延片制作、电极制作、芯片制作、测试等流程。Mini LED 需要将 LED晶粒尺寸缩小至 50-200μm 范围。随着芯片尺寸的缩小,正负电极覆盖芯片表面大部分面积,发光区域受限,对芯片生产工艺精确性、良率等提出更高要求。芯片中 Ag 金属具有较高活性,频繁开启易使得离子发生迁移进而导致芯片漏电问题。且 Mini LED 需要适应车用面板等复杂使用环境,且随着封装集成度提高,维修难度大大提高,因此要求 Mini LED 芯片具备更高可靠性。

Mini LED 为实现更优视觉效果,对光色一致性和墨色一致性要求更高,因而对外延片的均匀一致性提出更高要求,尤其是在尺寸进一步微缩的情况下,工艺难度大大提高;同时,为提高一致性及可靠性,需要对高密度、高精度的 Mini LED 芯片进行进一步精细化的测试分选,目前行业采用全测全分模式,作业效率低下。同时,Mini LED 仍旧面临良率偏低问题,导致成本相对较高,需要一定的时间。

在芯片转移方面,Micro LED 目前主要技术包括范德华力、静电吸附、相变化转移及镭射激光烧蚀等巨量转移技术,基本都是采用吸附、贴合的方式。上述技术实现难度巨大,且成本高,是目前最大的挑战。

Mini LED 与 Micro LED 相比,芯片尺寸更大、数量更少且含硬质衬底,因此精度容忍度更高,技术实现难度更低。据华灿光电,目前 Mini LED 批量转移主要包括(结构图示分别见下图):1.转移设备增加 pick up heads 提高拾取、放臵效率,该方案技术难度较低,但效率未实现数量级提升;2.临时基板和最终背板相对放臵,利用针顶顶出芯片实现转移,该方案数量级提高转移效率;3.UV 膜上放臵芯片,芯片和背板控制电极相对放臵,利用 UV 光实现芯片转移,该方案能够实现巨量转移,但对芯片在 UV 膜摆放精度要求高。

市场中已经有了几个具有商用潜力的巨量转移技术的厂商了,预计 2022 年巨量转移能够实现大规模量产。隆达采用静电转移的应力方式,把晶粒从基板上取下再进行后续的转移。和京东方合作的 Rohinni 发明了高速高量产贴合技术。鸿利也在巨量转移方面获得较大突破。友达、錼创、晶电、LG 和三星等都已宣布自行研发巨量转移技术

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2.3.2. 倒装结构


LED 可分为正装结构、倒装结构和垂直结构,倒装芯片将成为主流。倒装结构将正装芯片倒臵,使发光层发出的光线从电极另一面发出,减少电极占用发光面积继而提高发光效率,据OFweek,在同样光通量的情况,倒装芯片的光效比正装芯片光效高 16-25%左右。正装结构芯片 PN 电极同侧导致电流拥挤、热阻较高,倒装芯片可以承受更高电流密度、提高光传输性能。

倒装结构无需焊线,能够克服正装芯片的打线及可靠性的缺陷,封装体积可以实现几乎与芯片大小类似;同时应用 COB 封装,满足超小空间芯片密度需求,为显示屏点间距微缩化提供条件,因此广泛应用于 Mini LED。但另一方面,倒装 LED 也对芯片和封装工艺提出更高要求。红光芯片在制作倒装过程中需要另外进行衬底转移,整体工艺难度提高。由于 Mini LED为微米级芯片密集排布,需要对 Mini LED 芯片进行高精度、高速排列。Mini LED 倒装芯片要求更精密的 PN 极设计,焊接难度更高,需在极小尺寸下实现高焊接平整度。传统锡膏固晶容易导致芯片焊接漂移,孔洞率增大,且固晶效率低下,无法满足 Mini LED 的高精度固精要求,更高精度固晶基板及更高效固晶设备成为行业急需解决的问题。

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2.3.3. SMD 极限与集成化封装


晶粒尺寸和点间距微缩化成为 LED 显示技术发展确定趋势,目前国星光电、瑞丰光电、洲明科技等厂商已具备 P0.9 产品量产能力,亿光小间距 EAST0707xx-ELB 系列可实现 P0.7微间距,利亚德已实现 P0.7 显示屏量产。Mini LED 节约上游衬底材料消耗,大大提高显示性能,但也对 LED 封装提出更高技术挑战。随着间距缩小,SMD 封装死灯率、虚焊率上升,灯珠缩小使得可靠性降低,在 P1.0 以下劣势明显。

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与 SMD 先封装成单个灯珠之后再表贴方式不同,COB 进行集成化封装,使用环氧树脂将若干灯珠直接封装在 PCB 板上,因此无需支架、无需回流焊。与传统 SMD 封装相比,COB封装具有高效率、低热阻、更优观看效果(面光源具有非颗粒显示特点、配光效果更优、观看范围更大)、防撞抗压高可靠等优点,尤其是在高密度 LED 密布下具有显著优势。

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因此,结合倒装芯片无需打线优点,倒装 COB 技术在 Mini LED 产品中得到广泛应用。利亚德、长春希达、华夏彩光等厂商都积极发展 Mini COB 技术。

但另一方面,COB 封装单一模块中晶粒过多,导致墨色一致性难以控制、维修困难,正装COB 芯片固晶良率低而倒装 COB 芯片精度要求高(焊盘间距小于 100μm),模块之间存在拼接缝且光电参数分 Bin 困难降低产品光色一致性。

因此,SMD 与 COB 封装的折中策略 IMD 集成封装技术出现,该技术较传统表贴式封装拥有更高集成度,单个封装结构包括通过内部电路相关联的若干个(一般为 4 个,及四合一技术)元器件。IMD 封装对 SMD 及 COB 技术进行折中,从而集合 SMD 和 COB 封装的若干优点:一方面,IMD 封装以结构集成方式,简化技术工艺,一定程度克服了 SMD 在极小间距下的密布灯珠逐个焊接封装的可靠性问题,提升屏幕抗磕碰能力,同时,克服了 SMD产品难以避免的像素颗粒化问题,提高画面细腻程度;另一方面,IMD 封装克服了 COB 封装单个模块晶体过多而带来的一致性、坏点维修、拼接缝等问题,且降低材料成本,在当前技术条件下能够实现更高作业效率。

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目前,IMD 技术吸引国星光电、奥拓电子、宏齐等厂商布局。奥拓电子 2018 年 6 月美国InfoComm 展会发布Mini LED 商用显示系统,采用集成化封装技术,解决 SMD 超小间距产品易损、COB 维修困难等难题。


2.3.4. 国内外设备厂商推陈出新


Mini LED 良率和产能的提升自然也需要优良的封装设备。新益昌先后推出单头高速固晶机(GS826 系列)、平面式双头高速固晶机(GT100 系列)、连线三头平面式高速固晶机(GS300系列)、六头平面式高速固晶机(HAD8606 系列)等设备。为了迎接 Mini LED 封装市场快速发展的机遇,新益昌克服了高难度工艺以及高速度和高良率的困难,积极布局 Mini LED封装设备领域的产品。

与京东方合作的 Rohinni 也和 Kulicke & Soffa 联手开发了巨量转移技术专用设备 Pixalux。这一设备解决方案和传统的单颗取放转移方法相比,速度更快,提升了 3-5 倍,同时良率达到了 99%。

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2.4. 成本拆分:Mini LED 背光模组成本未来具有下降空间


Mini LED 产品推广的最大的难题是成本,以一个 65 英寸的电视为例,Mini LED 背光模组的成本占整个显示的一半,LED 占 15%-20%,打件部分占 15%-20。背板则不同于传统的背光,是一整片大的 60 英寸板子,所以 PCB 占比为 50%-60%,成本很高,IC 部分占成本的15%左右。由此可见,相关环节上还有很多技术需要升级和改善,所以这也带来新的材料和新的设备的商机。但未来成本有下降的希望:大多数厂商认为,未来随着技术的成熟和产品规模的上升,Mini LED 的价格将稳步下降。同时,上中下游厂商的共同促进也会使产品价格控制在合理范围内。

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3. 角逐背光和显示百亿市场


随着市场对于产品显示性能要求逐步提升,传统液晶显示技术受像素密度、对比度、色域等方面限制,在不同尺寸、不同应用领域分别受到 OLED、量子点、小间距 LED 技术冲击。

直下式背光 Mini LED 具备高分辨率、HDR、寿命长、高发光效率、高可靠性等优点,可应用于手机、电视、汽车等笔电及液晶面板的背光源。同时,RGB Mini LED 显示产品采用倒装 COB 或 IMD 技术,克服了正装 SMD 封装的打线、可靠性、像素颗粒化等缺陷,为像素间距进一步微缩化提供技术条件,显示产品具备更高分辨率、低亮高灰等优点,且搭配柔性基板可实现柔性显示;随着 Mini LED 显示屏量产,有望在室内大尺寸显示屏率先发力。作为 Micro LED 的前哨站,Mini LED 市场有望自 2018 年下半年起向显示和背光市场渗透。据LEDinside 预测,Mini LED 市场将在未来几年得到快速发展,2023 年整体 Mini LED 产值将达到 10 亿美元。

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根据点间距可以计算出单位面积显示屏所需的灯珠数量,如表 9,由此可以看出,LED 点间距缩小使得单位面积所需灯珠和芯片数量快速增长,灯珠成本占比提高,普通 LED 显示屏灯珠成本占比 30%-40%左右,小间距 LED 达到 60%-70%,随着点间距缩小到 1.0mm 以下,灯珠成本占比将进一步提高。同时,Mini LED 背光采用直下式背光,灯珠数量较侧入式背光大幅增长,单台电视背光用 LED 灯珠数量将由 10-20 颗提升至上万颗,单部智能手机背光用 LED 灯珠数量将由 10-20 颗提升至 4000 颗以上。灯珠使用数量及成本占比的提升将促使LED 芯片企业成为最大受益方。

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3.1. 多元化背光应用前景广阔


LED 背光源应用是 LED 下游市场重要组成部分,过去曾是 LED 行业高速发展的主要推动力,具体主要包括手机背光、液晶电视背光、笔电背光、显示器背光等。2010-2013 年,在海兹定律驱动下,LED 亮度提升、价格下降,LED 背光渗透率迅速提升,市场规模扩大。2013年 LED 背光市场出现顶峰,达到 50 亿美元左右市场规模。2013 年后 LED 背光出现饱和,且由于产能周期导致低价化严重,市场规模大幅下滑。加之 OLED 以及小间距 LED 对 LED背光产生替代效应,LED 背光市场逐步萎缩。但 2018 年下半年,随着 Mini LED 背光领域商业化进程加速,有望助推 LED 背光市场规模回暖。

目前从电竞显示器到电视机背光,再到高端平板,苹果和 TCL 扛起产业化大旗。Mini LED在 2019 年下半年首先应用到了电竞显示器和电视领域,2019-2020 年,TCL 展出 Mini LED背光液晶电视,苹果将 Mini LED 应用于 iPad Pro,这些应用都有利于 Mini LED 加速渗透,带动整体 Mini LED 产业链发展。

直显领域来看,市场逐渐从高端小间距过度到了 Mini LED。LED 屏在 2000 年后开始真正大规模应用,2010 年开始出现小间距产品,LED 直显从户外拓展到了室内场景,Mini LED 出现后,结合 COB 封装的优势,LED 像素点进一步缩小,对应的终端产品的显示效果进一步提升,在室内直显领域进一步取代原有的 LCD 产品。目前,Mini LED 直显已应用于光电、会议、工程等场景,Mini RGB 搭配柔性基板也能够实现曲面的高画质显示效果,在车用电子产品也有广阔市场。


3.1.1. 平板市场


苹果在近两年发布一系列 Mini LED 系列产品,能够有效提高 Mini LED 渗透率,带动产业链中上游发展。2019 年发布 Mini LED 背光的显示器后,根据集邦咨询新闻,苹果预计在 2021年一季度推出 12.9 寸 Mini LED 背光 iPad Pro,同时计划在 2021 年底前发布六款 Mini LED产品,包括14英寸和16英寸的MacBook Pro,27英寸的iMac Pro和12.9英寸的iPad mini。苹果产品发布后,其他厂商也会紧跟步伐,发展 Mini LED 的产品。目前来看,晶电的芯片具有均一性、高性价比,是苹果的首选,未来随着 Mini LED 芯片需求增长和规格要求的提升,会催生出更多供应商加入产业链,推动整体产业链迅速发展。


3.1.2. 电视背光市场


Sony 2004 年率先推出大尺寸 LED 背光液晶电视。2009 年 LED 背光切入小笔电市场取代CCFL 作为 LCD 背光源。2009 年侧入式及 2012 年直下式 LED 背光推出使得 LED 与 CCFL背光价格差距大幅缩小,LED 背光市场迅速成长。2015 年电视、电脑等 LED 滲透接近饱和,且近年来受到 OLED 技术侵蚀,因此中大尺寸 LED 背光市场逐渐萎缩。但随着消费者对于更佳视觉体验的追求愈发强烈,中大尺寸显示不断向高分辨率、高对比度、广色域及 HDR方向发展,从而产生技术替代需求。2019 年 6 月,苹果发布搭载 mini LED 背光技术的 6K ProDisplay XDR 专业级显示器,售价 4999 美元。2019 年 10 月,TCL 推出 Mini LED 背光的8 系列 4K 电视,其中 75 英寸拥有包括 25,000 多个独立的 Mini LED 灯珠,售价方面 65 英寸为 1999 美元,75 英寸为 2999 美元,作为采用 min-LED 技术的电视,其成本大大低于三星同期推出的 Micro LED 电视。2019 年 11 月,京东方展示多款 Mini LED 显示产品样品,预计明年实现玻璃基板 Mini LED 产品的量产。

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电视显示方面,消费者对于电视显示性能、视觉效果要求不断提高,从分辨率角度而言,目前 4K 电视已占据市场主流,并逐步向 8K 显示过渡。随着 CRT、等离子 TV 逐步淘汰,凭借良好的显示性能及突出的成本优势,目前 LCD 液晶电视仍然占据电视市场绝对主导地位。电视尺寸方面,随着消费者生活水平提高,大尺寸电视市占率逐渐提升,电视出货平均尺寸也在不断上升。

凭借高对比度、广色域、微秒级反应速度、柔性可弯曲及轻薄等优势,OLED 在电视面板市场渗透率逐渐。但是大尺寸 OLED 电视面临良率低问题(目前 55 英寸 UHD OLED 良率约为 60%),阻碍其扩大面板尺寸及分辨率提高,并导致 OLED 电视面板与 LCD 电视面板价格差异巨大。据 IHS,55 英寸超高解析度 OLED 电视面板的制造成本估计比 LCD 成本高 2.5倍,除去折旧等因素,材料成本高出约 1.7 倍。OLED 在成本方面劣势明显,加上全球仅有LG Display可大规模量产大尺寸OLED面板,,使得OLED电视渗透率增长缓慢,据WitsView统计,OLED 电视 2017 年出货量 150 万台,渗透率仅为 0.7%,预计 2018 年出货量有望达到 240 万台,渗透率>1%。即使在高端电视领域,目前也仍以 LCD 电视占据主流。

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由于电视 OLED 面板几乎被 LG Display 垄断,为提高 TV 市场竞争力,三星、海信、TCL推出量子点电视,但电致发光 QLED 技术现阶段无法实现,目前仅为 QD-LCD 技术,即在LCD 的背光源上增加量子点薄膜(QD Film),替代蓝光 LED 封装材料中的黄色荧光粉,进而实现广色域(可达到 110%NTSC)、高色彩纯度的效果。凭借在色彩方面的优点以及成本更高的原因,量子点显示技术聚焦中高端电视市场。

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但由于含镉、色域改善但综合性能提升不明显、受到 OLED 竞争压力以及参与厂商较少等问题,且电致发光的 QLED 技术仍处于技术缝隙期,QD-LCD TV 市场渗透缓慢。

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随着 Mini LED 的出现并逐步进入量产阶段,Mini LED BLU 有望在高端电视领域对传统 TFTLCD 构成替代,并与 QD-LCD 及 OLED 技术展开竞争。Mini LED 采用直下式背光设计,与传统 LED 背光 LCD 相比,Mini LED 芯片尺寸及点间距微缩化,像素密度成倍增长,更容易实现 4K 及以上分辨率。同时,Mini LED 背光在光分布均匀性、对比度、HDR 及轻薄等各方面优于传统 LCD。

据 WitsView,当前 OLED 电视采用全彩蒸镀材料利用率仅 20%-30%左右且良率低下,因此当前 OLED 电视以 WOLED 技术为主流。Mini LED 在对比度、轻薄化、广视角方面略逊色于 WOLED,但 Mini LED 搭配 QD Film 背光,可实现与 WOLED 相当色彩饱和度,搭配柔性基板同样可实现高曲面背光;且由于采用无机材料,与 OLED 相比具有更高发光效率、更长寿命、更高可靠性及环境适应性、无烧屏现象,且 Mini LED 通过区域调光实现 HDR,提高画面明暗细腻程度。据中关村在线,采用 Mini LED 直下式背光的电视成本将低于 OLED20~30%。

TCL 是首家将 Mini LED 应用于电视领域的,19 年 10 月推出的 65 寸 4K 电视,显示效果与OLED 接近,同时价格也比较有优势。在 2020 年 CES 上,TCL 发布了全球首款 8K Mini LED电视 X10。这一款电视先进入欧洲市场,售价为 2500 欧元,这是 TCL 在 Mini LED 电视领域迈出的第 一步。

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3.1.3. 笔电、显示器及车用面板背光市场


除电视背光市场外,Mini LED 同样可应用于笔电背光、高阶显示器背光、车用面板背光等领域。在当前,由于 OLED 自身成本、产能、烧屏、寿命等因素限制,在笔电及显示器背光市场渗透率较低。Mini LED 背光在显示性能方面较传统 LED 背光优势明显,且成本方面较OLED 更竞争力。据 Digitimes,15.6 英寸笔记型电脑需要 2,000 颗左右 Mini LED;可应用于对显示效果要求高、对价格敏感度较低的 1000 美元以上专业用笔电,但短期内由于成本偏高难以占据笔电市场主流地位。

品牌厂商包括宏碁 Acer、华硕 ASUS、联想 Lenovo 及微星 MSI 等已经陆续在上半年推出多款搭载 MiniLED 背光显示的电竞显示器以及笔电产品。随着笔电出货成长,Mini LED 的需求也可望持续提升。

Mini LED BLU 寿命长、稳定性好,成本低,在车用面板市场方面潜力巨大。随着汽车智能化及功能多样化程度逐步提高,汽车电子在汽车成本所占比重稳步提升。未来发展的车载市场主要以车内显示屏幕为主,包括抬头显示器、仪表盘背光、后方娱乐显示器背光以及后视镜屏幕背光等。车灯也有市场,运用 Mini RGB 显示警示讯息或其他信息。新能源汽车渗透率逐步提升,汽车智能化、数字化要求大幅提升,推动车载显示市场迅速发展。据 IHS Markit,TFT LCD汽车显示器面板市场出货量预计将从2016年的1.35亿台增长到2022年的2亿台。传统车载显示屏已无法满足需求,大尺寸显示和触控屏在车载显示中渗透率逐渐提高,用户对于车用面板的显示性能要求逐步提高。

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当前采用 TFT LCD 显示仍然全球车载显示屏占据主要地位,OLED 技术由于在对比度、响应速度、可视角度、柔性显示以及轻松实现广色域等方面优于 LCD,近年来渗透率不断提高;但高成本、可靠性较差、寿命偏短等问题成为 OLED 进一步替代 LCD 的制约因素。

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Mini LED 搭配柔性基板可实现高曲面背光及异形显示,并在亮度、可靠性、高低温环境适应能力、寿命以及产品经济性等方面相对 OLED 占据显著优势。群创 2018CES 展出 10.1 英寸 AM Mini LED 直下式车用背光显示技术,通过精准电流调控,使得屏幕亮态画面下亮度达到 1000nits 以上,在阳光照射下仍清晰可视;而暗态画面下亮度接近于 0,实现与 OLED 相当的 1,000,000 : 1 高对比度,同时在高温适应、寿命等方面优于 OLED。因此,Mini LED背光有望在车用面板市场得到广泛应用,并对 OLED 及传统 LCD 构成替代。但据群创光电,Mini LED 背光车用产品认证期较长,预计 2020 年开始正式投入市场。


3.2. 室内大屏技术替代需求方兴未艾


室内显示市场主要由 LCD 拼接墙、DLP 以及小间距 LED 技术等占据。当前小间距 LED 主要应用于在 100 英寸以上的大尺寸室内专业显示领域,凭借无拼缝、更高均匀一致性、更高灰度、更长寿命等优势在室内专业显示市场快速渗透。

目前小间距 LED 主要应用于室内专业显示市场,随着小间距 LED 性价比逐步提高,小间距LED 开始向商用显示领域渗透。目前商用显示技术包括电子白板、激光投影、商用电视、平板拼接、广告机、小间距 LED、DLP 拼接、单屏显示器 8 类技术,其中电子白板和激光投影技术占据主流。激光投影采用激光光源投影,寿命达到 2 万小时,且具有低能耗、散热好、色彩纯净、闪闭性等优点,因此销售规模近年来高速增长。小间距 LED 凭借优 秀显示性能,随着技术日渐成熟、成本逐步降低,销售额高速增长,在商显市场迅速渗透。在电影屏应用方面,小间距 LED 对传统投影银幕替代空间巨大。2018 年 2 月上海五角场万达影城安装国内首块 LED 电影屏,由三星供货,点间距达到 P2.5,实现超清 4K 分辨率(4,096 x 2,160)。与传统电影屏幕相比,小间距 LED 屏具备高峰值亮度、高对比度、HDR、色彩均匀等突出显示效果。

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当前小间距 LED 在分辨率方面仍然有所不足,P2.5-P1.0 产品像素密度介于 10-25 之间,人眼可极限分辨距离为 3.4-8.5 米。Mini LED 较小间距 LED 实现更小间距,像素密度进一步提高, Mini LED 显示是对小间距 LED 的承接与发展,能够进一步拉近可视距离(拉近到 1-3米),提高画面显示效果,尤其在 3-5 米观看距离范围内更具竞争力。同时在 Mini LED 显示屏在对比度、灰度、峰值亮度、均匀一致性等视觉效果方面较 LCD 拼接、DLP 拼接、激光投影等技术大大提升,同时,Mini LED 可实现精细化高动态范围(HDR),使画面显示更多明暗细节,从而提高画面细腻程度; 并在无拼缝、更长寿命等方面更具竞争力。

但随着 Mini LED 点间距微缩化,灯珠用量成倍增长,Mini LED 显示屏成本较小间距 LED 大幅提高,因此 Mini LED 显示屏预计主要集中于专业显示市场及电影屏等高端商用显示应用。

来源:未来智库

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