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2020年MiniLED行业研究报告

2020年MiniLED行业研究报告导语作为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。

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。

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。

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。

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。

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Micro LED 做铺垫。

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。

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。

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%。

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。

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Mini LED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。

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