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我国Mini LED行业发展环境分析:迎来规模商业化元年 背光产品仍需经历市场考验

         一、优势分析

         (1)与LCD、OLED、Micro LED相比,MiniLED优势明显

         Mini LED是指晶粒尺寸约在50-200μm的LED,晶粒尺寸和点间距介于传统小间距LED和Micro LED之间,应用方式分为Mini LED背光+LCD面板以及RGB直显。

         与传统LCD相比:Mini LED作为背光源可以实现比此前更精细更接近像素化的动态背光效果,有效的提高屏幕亮度和对比度,同时还能控制好暗部区域的显示以及漏光现象。

         与OLED相比:Mini-LED背光还具有无频闪、无烧屏、工作寿命长、节省能量消耗等优势,由于OLED自发光特性,同性能Mini LED背光将比OLED省40%电能损耗,此外OLED屏易烧屏、易频闪,且在制作75寸以上大屏时成本较贵。

         与Micro LED相比:虽然Micro LED 显示技术将传统的LED设计结构微小化到微米(micron/μm)等级,移除蓝宝石衬底,并将这些微小的芯片阵列化,成为可以单一驱动控制的显示像素,实现高亮度、低能耗、高分辨率及高饱和度的显示效果,但Mini LED在LCD上直接进行改进,技术更加成熟,且Micro LED需用到巨量转移技术仍无成熟解决方案,而Mini LED已有较多商业化应用,市场潜力巨大被认为最具潜力的下一代技术。

LED显示技术升级趋势

产品类型

产品优势

所处阶段

应用阶段

LED户内外显示

有高亮度、可实现超大尺寸等特点

发展成熟

室内外广告、信息发布

小间距LED显示

少功耗、低散热、高耐用性和低维护费用

发展成熟

会议室、控制台、指挥中心大厅等关键场景

Mini LED显示

具备优良的显示效果、较长的寿命和出色的性价比

逐步导入产业应用并开始加速

RGB 显示屏、笔记本电脑背光、电视背光、车载显示等

Micro LED显示

低功耗、高亮度、超高解析度与色彩饱和度、反应速度快、超省电、寿命较长、效率较高等

整体仍处于研发布局阶段,但已有优势企业局部切入Micro LED,市场成果逐步展现

应用于小尺寸RGB高分辨率显示屏,如手机、手表、VR

数据来源:公开资料整理

小间距LED、Mini LED、Micro LED技术对比

类别

小间距LED

MiniLED

MicroLED

晶片尺寸

200μm

50~200μm

50μm

芯片封装转移方式

SMD/COB

倒装/COB

巨量转移

光源

自发光

自发光/背光源

自发光

终端应用

工程、商用显示

商用显示、消费电子(背光)

商用显示、消费电子(AR/VR

应用尺寸

100英寸

5英寸

1.5英寸

驱动方式

驱动IC

驱动ICTFT基板

TFT基板、CMOS

相邻灯珠间距

2.5mmP2.5

1mmP0.1-1.0mmP1.0

0.1mmP0.1

巨量转移技术

技术难度

生产良率

数据来源:公开资料整理

         (2)完整的产业链
         近年来,我国Mini LED行业已经形成了完整的产业链,产业链上中下协同合作,共创行业良好发展环境。

         从产业链芯片制备环节看,磊晶是芯片制备核心环节,决定70%~80%芯片质量。磊晶(Epitaxy)在LED芯片中,指在蓝宝石、GaAs、硅等衬底上,通过MOCVD加工,生产具有特定单晶薄膜外延片的过程,主要应用于发光层的制作。磊晶生成的外延片质量(Wafer)是决定光芯片性能的关键因素,是LED芯片制备的重要环节,决定了70%-80%的效率。磊晶的光效率会随LED晶片尺寸的微缩而下降,LED的尺寸越小,有缺陷的侧面的比例就越高,通常LED芯片需要在蓝宝石衬底上形成GaN外延,然后进入芯片制造、封装阶段,但使用蓝宝石衬底面临散热性能较差的问题,随着工作时间增长,热量积累可能致使器件性能衰减,因此对MOCVD设备的均匀性及波长一致性要求较高,其具体步骤为:

Mini LED芯片制备具体步骤
 
数据来源:公开资料整理

         从产业链芯片加工环节来看,芯片加工决定剩余20%~30%的性能。芯片加工与传统LED加工方式类似,主要通过刻蚀、薄膜沉积完成,对于设备要求并无显著提升,需用到光刻机、刻蚀机等,传统LED加工设备已较为成熟,因此无需对硬件在功能上改良升级,其工艺步骤为:

Mini LED芯片加工工艺步骤
 
数据来源:公开资料整理

         从产业链封装环节来看,固晶设备是封装中的重要设备,负责将晶片吸取后贴装到PCB或玻璃基板上并进行缺陷检查,由于Mini LED芯片数量较多,因此其转移速度一定程度上决定了封装良率,目前固晶转移芯片方式分为吸附式(Pick&Place)、刺晶、激光转移方案,其中Pick&Place为目前主流应用技术,成熟度和性价比较高,是现阶段多数厂商的首选,新益昌、ASM Pacific为主要参与者,刺晶目前成熟度较低,对同时确保精度及速度难度较高,主要厂商为新加坡产商K&S(库里索法),国内厂商新益昌也在该领域积极研发布局。 

固晶转移芯片方式分类
 
数据来源:公开资料整理

         (3)Mini背光将成为蓝海市场

         在应用端,Mini LED的应用领域可以分为直显和背光两大场景。受限于芯片尺寸和封装尺寸,Mini LED直显主要应用于75英寸以上的商业显示,背光显示主要定位中大尺寸的智能终端,而目前小尺寸高端显示主要采用OLED。由于现阶段Mini LED直显还存在成本较高,失效率较高的问题,Mini LED背光产品是目前技术及应用最成熟的方向,已成功具备技术、产能、良率条件,即将进入发展快车道,将成为LED显示新的蓝海市场。 

Mini LED直显和背光对比

显示技术

方式

优点

应用领域

背光

直下式背光,更密集的LED芯片分布

可区域调光,提升显示对比度和色彩饱和度,具有轻薄、宽色域、高对比度的优势

车载显示屏,高端 LCD 电视,电竞显示屏等

直显

RGB LED芯片作为显示屏的像素点

无缝拼接,高分辨率,超大尺寸

商业显示,高端民用显示(家庭影院等)等

数据来源:公开资料整理

         二、劣势分析

         (1)Mini LED量产技术存在难点
         上、中、下游及配套应用的各大厂商积极加大Mini LED产业布局,推动Mini LED产业驶入快速成长的车道。但目前Mini LED量产技术仍存难点,产业化加速亟须发力。虽然Mini LED显示已实现小规模商业化出货,但大规模量产仍有少数瓶颈问题有待进—步解决。

Mini LED量产技术存在的难点

问题

具体情况

芯片制造问题

Mini LED芯片量产学求精度达到亚微米,目前实验室工艺精度仅达到10微米。

巨量转移问题

量产要求转移坏点率低于百万分之一,而目前只达到十万分之一,修复成本较大。Mini LED作为背光时,只作为光源使用.而Micro LED/Mini LED直显使用LED芯片数目则以百万计。

电极连接问题

电极连接倒装工艺成本过高,目前国内只能采用正装工艺,降低了产品可靠性。

拼接问题

现有拼接工艺仅能做到远距离的视觉无缝,平整化的无缝拼接难度较大。

数据来源:公开资料整理

         (2)封装工艺待升级

         LED封装是将LED芯片封装成单颗成品,保护芯片以防止其长期暴露或损坏,能起到稳定芯片性能、提高光取出率与发光效率、提高使用寿命的作用。Mini LED封装工艺流程可以分为固晶、焊线、封胶、烘烤、切割、分BIN及包装等环节,固晶机用于芯片转移、焊线则用于正装芯片与基板之间的引线键合、倒装芯片则需要用到回流焊接,灌胶用于进行封胶环节、检测设备则用于生产各环节的检测、返修设备则用于去除和替换存在缺陷的部分晶粒。 

Mini LED封装作用
 
数据来源:公开资料整理

         目前Mini LED封装环节面临着模块色差、花屏、良率低等技术问题和库存高、机会成本高、BOM成本高等经营问题。未来将向高发光效率、高可靠性、高散热能力与薄型化四个方向发展。

Mini LED封装环节面临的问题
数据来源:公开资料整理

         三、机遇分析

         (1)政策支持
         随着我国Mini LED产业相关政策陆续发布与实施,Mini LED产业走向快速发展之路。如2019年3月,工业信息化部、国家广播电视总局、中央广播电视总台在《超高清视频产业发展行动计划(2019-2022年)》中提出坚持推动应用牵引,加大超高清电视关键制播设备的研发力度.支持超高清影视摄像机、极低照度摄像机等视频采集设备研发。支持适配超高清视频的高容量、高速率存储系统等研发应用。推动超高清电视、机顶盒、虚拟现实(增强现实)设备等产品普及,发展大屏拼接显示、电影投影机等商用显示终端。

         2020年7月,国务院在《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展若干政策》中提出国家鼓励集成电路设计、装备、材料、封装、测试企业和软件企业,自获利年度起,第一年至第二年免征收企业所得税,第三年至第五年按照25%的法定税率或减半。

我国Mini LED产业相关政策

日期

政策名称

制定部门

主要内容

2020.07

《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展若干政策》

国务院

国家鼓励集成电路设计、装备、材料、封装、测试企业和软件企业,自获利年度起,第一年至第二年免征收企业所得税,第三年至第五年按照25%的法定税率或减半。

2019.03

《超高清视频产业发展行动计划(2019-2022)

工业信息化部、国家广播电视总局、中央广播电视总台

坚持推动应用牵引,加大超高清电视关键制播设备的研发力度.支持超高清影视摄像机、极低照度摄像机等视频采集设备研发。支持适配超高清视频的高容量、高速率存储系统等研发应用。推动超高清电视、机顶盒、虚拟现实(增强现实)设备等产品普及,发展大屏拼接显示、电影投影机等商用显示终端

2015.12

《国家标准化体系建设发展规划》

国务院

促进集成电路、传感器与智能控制、智能终端、北斗导航设备与系统、高端服务器、新型显示、太阳能光伏、锂离子电池、LED、应用电子产品、信息技术服务等标准化工作,服务和引领产业发展

2012.07

《“十二五国家战略性新兴产业发展规划》

国务院

加大资金支持力度.支持信息消费前沿技术研发.拓展各类新型产品和融合应用。各地工业和信息化、发展改革主管部门要进一步落实力度。

2009.04

《电子信息产业调整和振兴规划》

国务院

推进第三代移动通信网络、下一代互联网、数字广播电视网络、宽带光纤接入网络和数字化影院建设,拉动国内相关产业发展。支持国内光伏发电市场发展和LED(发光二极管)节能照明产品推广。建立国家资金支持的重大工程配套保障协调机制,带动电子信息产品以及相关服务发展

数据来源:公开资料整理

         (2)首部技术规范推动产品进一步落地
         2020年6月《MiniLED商用显示屏通用技术规范》正式出台,有望进一步推动MiniLED在大尺寸电视、影院等场景的落地。

《Mini LED商用显示屏通用技术规范》主要内容

项目

定义

Mini LED

芯片尺寸介于50-200微米之间的LED器件

Mini LED显示模块

MiniLED像素阵列、驱动电路组成且像素中心间距为0.3-1.5微米的单元

封装技术

支架型有限集成灯驱分离技术与无支架型集成封装灯驱合一技术的分类方式

像素失控率

首次使用了百万级别的ppm

Mini LED商用显示屏

是具备更小像素间距、实现高清晰度、高可靠性、高接口兼容性且易于安装维护的MiniLED显示屏

数据来源:公开资料整理

         (3)Mini LED产品持续推出,行业迎来规模商业化元年
         Mini LED具有OLED相当的显示效果的同时,生产成本较低、应用端适应性较强,被认为是目前能超越OLED的关键技术。由于所搭载的LED体积小,光程需求短,因此即使在厚度要求较高的移动设备上仍可以采用直下式设计,在大尺寸显示设备上也可以起到明显减少厚度的作用,因此其下游主要应用于大尺寸显示器、高清电视、平板、笔电等,伴随其产业链逐渐成熟化发展,Mini LED价格有望进一步下探,在下游消费端的渗透率有望步入快车道。

         从电视/显示器端来看,2019年以来Mini LED显示产品密集发布,苹果、TCL、海信、华硕、群创、友达、京东方等巨头纷纷推出Mini LED背光或类似技术的电视、显示器、VR和车载显示等终端产品,根据预测,Mini LED在高阶的电视应用上比OLED电视面板低15%,具有成本优势,未来价格将以每年15%~20%的幅度进一步下探,因此我们预测在电视、显示器等领域,Mini LED将率先进行渗透,根据预测,今年搭载Mini LED显示器的电视出货量将达300万台。

         从平板/电脑端来看,苹果等知名品牌率先推出有望引领该领域的发展。随着苹果于今年4月发布会新一代搭Mini LED显示器iPad Pro,Mini LED显示器进入平板领域,且根据规划,2021年下半年,Macbook14与16寸产品也将搭配Mini LED背光显示技术,随着苹果厂商推进Mini LED在平板/电脑端的应用,将大幅带动其他系厂商在该领域的商业布局,未来有望成为Mini LED应用的第二大战场,根据预测,2021年新款Ipad pro出货量将达500万台。 

Mini LED终端应用产品

产品类型

品牌

型号

分辨率

尺寸

价格(元)

发行/上市时间

电视

华为

华为智慧屏 V75 Super

4K

75 英寸

24999

2021.7.29

TCL

TCL X12 8K MiniLED 星曜智屏

8K

85 英寸

99999

2021.3

小米

8K 小米电视大师至尊纪念版

8K

82 英寸

49999

2020.9.28

康佳

75 英寸 MiniLED 背光电视

8K

75 英寸

-

2020.10

显示器

联想

Creator Extreme27

4K

27 英寸

15999

2021.7.29

华硕

ROG Sw ift PG32UQX

4K

32 英寸

42999

2020.10

三星

Odyssey Neo G9

5120*1440

49 英寸

12682(预计)

2021.8.9

笔记本电脑

微星

Creator 17

4K

17.3 英寸

29999

2021.4.15

宏碁

PredatorTriton500SE

2K

16 英寸

14999

2021.6

平板

苹果

iPad Pro 2021 年新款 128G WLAN

2732*2048

12.9 英寸

8499

2021.4

商业显示屏

洲明科技

UMini 一体机

4K8K

162 英寸

-

2021.4

车载显示屏

龙腾光电

12.3 英寸 MiniLED 仪表显示屏

-

12.3 英寸

-

2020.12

天马微电子

7.56 英寸 Micro LED车用显示屏

720*480

10.1 英寸

-

2018

数据来源:公开资料整理

         (4)需求驱动行业规模扩大
         在电视、显示器、可穿戴设备、车载显示等终端需求旺盛的驱动下,我国Mini LED行业有望在未来几年迎来快速增长期。根据数据显示,2019年,我国Mini LED行业市场规模为16亿元,预计2026年我国Mini LED行业市场规模将增长至431亿元。

2019-2026年我国Mini LED行业市场规模及预测
 
数据来源:公开资料整理(zlj)

         四、威胁分析

         (1)步入终端的量产元年,行业挑战重重
         Mini LED技术经过研发突破与成本改善,2020年正式步入终端市场的量产元年,成为各家显示厂商兵家必争之地。但整体经济成长杂音频传、显示竞争技术发展渐趋成熟、新品出货规模有限导致成本难以快速下降等,恐成为压抑新兴技术起飞的产业逆风。

         (2)Mini LED背光产品需要经历商业化考验

         处在起步阶段的Mini LED背光产品需要经历商业化的考验,其关键是成本价格。现阶段成本较高仍是Mini LED背光产品的痛点之一。降低Mini LED背光模组成本,包括LED芯片成本、打件成本,平衡Mini LED背光电视的性能和成本,是当前消费市场接受Mini LED背光电视的关键。

          更多深度内容,请查阅观研报告网:
        《2021年中国Mini LED行业分析报告-市场格局现状与未来规划分析

        行业分析报告是决策者了解行业信息、掌握行业现状、判断行业趋势的重要参考依据。随着国内外经济形势调整,未来我国各行业的发展都将进入新阶段,决策和判断也需要更加谨慎。在信息时代中谁掌握更多的行业信息,谁将在未来竞争和发展中处于更有利的位置。

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