我國是顯示產(chǎn)業(yè)大國，LCD液晶面板產(chǎn)能超過韓國排名第一，但在顯示先進技術(shù)和先進工藝方面仍落后于韓國，在設(shè)備和材料領(lǐng)域落后于日韓，追趕的空間依然很大。Micro LED是業(yè)內(nèi)比較公認的下一代主流顯示技術(shù)，可用在各尺寸產(chǎn)品和大部分應(yīng)用場景中。由于其巨量轉(zhuǎn)移工藝還處在前沿開發(fā)階段，一時難以攻克技術(shù)難題，因此業(yè)內(nèi)暫未看到量產(chǎn)的好消息。Mini LED與Micro LED一脈相承，足可與現(xiàn)在韓國引領(lǐng)的主流技術(shù)OLED相抗衡，同時我國也具備良好的LED產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。通過發(fā)展Mini LED，可強化升級我國LED產(chǎn)業(yè)，并在下一代顯示產(chǎn)業(yè)發(fā)展機遇中與美韓并肩，占據(jù)有利位置。
未來三四年將是Mini LED背光產(chǎn)品爆發(fā)期
顯示產(chǎn)品是電子信息產(chǎn)品中非常重要的品類。Micro LED是下一代顯示產(chǎn)品的主要升級方向，從顯示性能、應(yīng)用場景、壽命、能耗等各個角度看，它都比LCD、OLED更加完美。目前，消費市場已經(jīng)出現(xiàn)零星的Micro LED產(chǎn)品，售價十分昂貴，難以普及，這主要是因為Micro LED的生產(chǎn)工藝存在較大難度，生產(chǎn)出合格的Micro LED屏幕需要耗費巨資，成本居高不下。所以，最近幾年內(nèi)，Micro LED都不具備商業(yè)化的基礎(chǔ)。在這種情況下，Mini LED作為LCD向Micro LED升級的過渡產(chǎn)品，引起了更多的關(guān)注。
Mini LED又名“次毫米發(fā)光二極管”，最早由我國臺灣公司晶元光電提出，指由晶粒(芯片)尺寸在50微米至200微米的LED構(gòu)成的顯示屏，介于Micro LED和小間距顯示之間。應(yīng)用方向包括Mini LED直顯和Mini LED背光的顯示屏。由于Mini LED顯示屏在能耗、色域、對比度、HDR、柔性、壽命等方面都有較為出色的表現(xiàn)，工藝難度又沒有Micro LED那么大，制作成品相對容易，因此Mini LED有望成為LCD升級的主導(dǎo)產(chǎn)品，與OLED在消費市場一較高下。
Mini LED顯示屏產(chǎn)業(yè)鏈涉及LED芯片、封裝、顯示屏廠和終端應(yīng)用品牌廠商。我國LED產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)較為扎實，芯片廠包括龍頭企業(yè)三安光電、華燦光電等，封裝環(huán)節(jié)有國星光電、鴻利智匯、木林森等，顯示屏廠和終端應(yīng)用品牌廠商包括利亞德、洲明科技、TCL、康佳等。隨著Mini LED產(chǎn)品在市場上密集發(fā)布，越來越多的終端品牌廠商參與到Mini LED產(chǎn)業(yè)鏈，與上游LED芯片廠直接合作，這場由消費終端拉動的產(chǎn)業(yè)合作和技術(shù)升級正在賦予LED產(chǎn)業(yè)新的前景。
根據(jù)應(yīng)用場景的不同，Mini LED可以用于直接顯示和背光兩大領(lǐng)域。Mini LED直顯成本較高，多用在100英寸以上的大尺寸產(chǎn)品，包括交通管理指揮中心、安防監(jiān)控中心、室內(nèi)商顯等專業(yè)顯示市場。Mini LED背光產(chǎn)品成本相對直顯產(chǎn)品要低，主要用在電視、車載顯示器、平板電腦、筆記本電腦、臺式機等100英寸以下的產(chǎn)品。
近3年，各大終端廠商加速導(dǎo)入搭載Mini LED背光液晶面板的消費電子產(chǎn)品，“Mini LED背光+液晶LCD”產(chǎn)品在高端液晶面板市場逐漸占據(jù)重要席位。小尺寸可穿戴設(shè)備、中尺寸電腦和大尺寸電視產(chǎn)品將是Mini LED顯示器最先滲透的領(lǐng)域。例如，蘋果在2019年6月發(fā)布了采用Mini LED背光的顯示器Pro Display XDR，首次采用Mini LED 顯示背光產(chǎn)品，并在2021年4月推出配備Mini LED背光顯示的iPad Pro平板電腦。三星在今年初推出了量子點Mini LED背光的NEO QLED系列電視，尺寸覆蓋65英寸~85英寸。TCL是首家將Mini LED背光電視導(dǎo)入消費市場的電視廠商，2019年～2021年連續(xù)3年推出Mini LED背光電視新品。LG、康佳、小米、創(chuàng)維等廠商也相繼進入該市場。
雖然Mini LED市場規(guī)模不大，但增速驚人，成長很快，背光產(chǎn)品表現(xiàn)亮眼。隨著三星和中國品牌相繼推出Mini LED背光液晶電視，預(yù)計Mini LED技術(shù)在2021年將獲得較快速發(fā)展。研究機構(gòu)DSCC發(fā)布最新報告稱，全球Mini LED背光出貨量將從2020年的50萬臺增加到2021年的890萬臺。TrendForce估計，2021年Mini LED 背光電視出貨量將達到260萬~300萬臺，占整體電視市場比重約1.2%~1.4%。未來三四年將是Mini LED背光產(chǎn)品爆發(fā)式增長期。Arizton的數(shù)據(jù)顯示，2021~2024年Mini LED市場規(guī)模有望從1.5億美元增至23.2億美元，其間每年同比增速皆高達140%以上。
Mini LED背光液晶面板更具優(yōu)勢
當(dāng)前，Mini LED背光液晶(LCD)面板是日益飽和的液晶面板市場的一劑強心劑，能在很大程度上延長傳統(tǒng)LED背光液晶面板的生命周期。它具備以下幾個優(yōu)勢：
(1)Mini LED背光產(chǎn)品比傳統(tǒng)LED背光產(chǎn)品性能更優(yōu)良。背光是液晶顯示技術(shù)的三大關(guān)鍵技術(shù)之一，先進的背光技術(shù)能推動液晶顯示效果持續(xù)提升。背光源的強度對液晶顯示的亮度、對比度和色彩表現(xiàn)力起到關(guān)鍵作用。
傳統(tǒng)LED背光液晶面板有兩種背光方式：一種是側(cè)入式背光，在液晶面板側(cè)面封裝傳統(tǒng)LED背光模組，通過導(dǎo)光板折射的光線穿過液晶面板層得以顯示。側(cè)入式背光的LED燈珠通常是幾十顆，光線不均勻，無法實現(xiàn)區(qū)域調(diào)光，其優(yōu)點是面板較薄。另一種是LED直下式背光，將LED背光板配置在液晶層下，LED燈珠可均勻分布在液晶層背面，背光板可進行區(qū)域分割，各區(qū)域單獨控制光線明暗，從而提高對比度，實現(xiàn)HDR(高動態(tài)范圍)顯示，獲得更好的顯示效果，其缺點是面板較厚，分區(qū)數(shù)量有限。Mini LED背光則是將傳統(tǒng)LED芯片縮小，背光源燈珠由原來的幾十顆、幾百顆變成數(shù)千顆、數(shù)萬顆，分區(qū)數(shù)量也能從幾十、幾百個增加到幾千、幾萬個，每個區(qū)域?qū)?yīng)多個像素點，結(jié)合區(qū)域調(diào)光技術(shù)，對背光源進行更加精細化的亮暗控制。在不犧牲亮度的情況下，Mini LED背光LCD面板可以實現(xiàn)超過1000000︰1的對比度和更高的分辨率，在畫面顯示效果上可與OLED面板直接競爭。
(2)Mini LED背光液晶面板生產(chǎn)難度較低，能重復(fù)利用一部分現(xiàn)有設(shè)備，具有更高的經(jīng)濟性。與Micro LED相比，Mini LED不需要克服巨量轉(zhuǎn)移的技術(shù)門檻，工藝難度較低且生產(chǎn)良率較容易提高，有望實現(xiàn)低成本的量產(chǎn)。在產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)，LED芯片廠商、封裝廠商、面板廠商都涉足Mini LED生產(chǎn)，TFT驅(qū)動基板、液晶面板等生產(chǎn)設(shè)備可繼續(xù)用于Mini LED背光液晶面板生產(chǎn)，技術(shù)創(chuàng)新的環(huán)節(jié)主要在LED芯片和封裝，因此無論是相比未來的Micro LED或是相比傳統(tǒng)LCD面板，Mini LED背光產(chǎn)品的技術(shù)、資源和資本的整合難度都要小得多，遇到的產(chǎn)業(yè)阻力較小，是改良液晶面板產(chǎn)品的最優(yōu)選擇。
(3)Mini LED背光面板替代效應(yīng)逐漸顯現(xiàn)。在中大尺寸面板市場，超高清顯示需求增強，傳統(tǒng)液晶面板已不能滿足消費者在5G普及環(huán)境下對超高清顯示的強烈需求。在供給端，過去幾年液晶面板產(chǎn)量多次供過于求，全球目前也已停止對液晶面板產(chǎn)線的投資，市場需要新的升級產(chǎn)品。OLED作為液晶面板的升級產(chǎn)品，在中小尺寸應(yīng)用領(lǐng)域有較強優(yōu)勢，但在中大尺寸領(lǐng)域，例如電視、廣告屏、顯示器等，其由于壽命原因并不能算合格的升級產(chǎn)品。在小尺寸領(lǐng)域，OLED是智能手機屏升級主流，替換LCD屏趨勢明顯，Mini LED背光的手機屏較難成為其對手。在大尺寸領(lǐng)域，面板主要需求在電視市場，韓國廠商LG主導(dǎo)的WOLED(白光OLED)電視正不斷蠶食高端LCD電視市場，三星和TCL推出Mini LED背光液晶電視與之抗衡，將后者作為WOLED電視的直接競爭產(chǎn)品。在三星等終端大廠的力推下，Mini LED背光面板將加速向傳統(tǒng)LED背光液晶面板市場滲透，逐步取代傳統(tǒng)LED背光液晶電視市場。
降低Mini LED成本是消費者能否接受的關(guān)鍵
處在起步階段的Mini LED背光產(chǎn)品需要經(jīng)歷商業(yè)化的考驗，其關(guān)鍵是成本價格。Mini LED背光模組占Mini LED背光顯示器(面板)成本六成以上，另外LCD(液晶)成本占顯示器比重15%~20%，打件部分占比15%~20%，因此模組是Mini LED背光面板成本控制的關(guān)鍵。其中，Mini LED芯片的成本占比接近Mini LED背光模組的一半。隨著芯片數(shù)量增加，成本還會繼續(xù)上升。
由此可見，降低Mini LED背光模組成本，包括LED芯片成本、打件成本，平衡Mini LED背光電視的性能和成本，是當(dāng)前消費市場接受Mini LED背光電視的關(guān)鍵。相關(guān)產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)還有很多技術(shù)需要升級和改善。
在上游芯片制造環(huán)節(jié)，需要通過半導(dǎo)體工藝將外延片制備為發(fā)光顆粒，經(jīng)過測試、磨片、切割、分選和包裝。在中游封裝與打件環(huán)節(jié)，需要將外引線連接至芯片電極，形成Mini LED器件。整個生產(chǎn)過程中，Mini LED的關(guān)鍵技術(shù)包括Mini LED芯片生成技術(shù)、封裝技術(shù)，涉及核心組件材料為背光基板，核心設(shè)備主要為芯片生成設(shè)備MOCVD。
(一)芯片技術(shù)
LED芯片是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，是LED的核心組件，主要功能是把電能轉(zhuǎn)化為光能。在Mini LED顯示器中，LED芯片的穩(wěn)定性、一致性和壽命等性能對顯示器有顯著影響，因此芯片的生產(chǎn)十分重要。Mini LED芯片生產(chǎn)是將普通尺寸的LED晶粒尺寸微縮到200微米以下，并將其轉(zhuǎn)移到驅(qū)動基板上。在作為Mini LED背光源使用時，一塊PCB板上聚集了幾千或上萬個LED芯片(以電視為例)，而用作Mini LED直顯時，同等尺寸PCB板上芯片數(shù)目則以十萬、百萬計，芯片尺寸更小、數(shù)量更多，對芯片生產(chǎn)和批量轉(zhuǎn)移工藝提出更高要求，技術(shù)難度加大。在Mini LED顯示器中，LED芯片的穩(wěn)定性、一致性和壽命等性能對顯示器有顯著影響，LED芯片重要性凸顯。因此，核心技術(shù)難點集中在LED芯片的一致性、穩(wěn)定性、可靠性和良率等。
(二)封裝技術(shù)
為了達成Mini LED器件的一致性、穩(wěn)定性和可靠性，封裝工藝要求也相應(yīng)提高。比如，顯示器中，Mini LED背光板越薄越好，當(dāng)PCB板厚度低于0.4毫米時，會由于所用材料之間的熱膨脹系數(shù)不同，較容易誘發(fā)LED芯片虛焊、封裝膠質(zhì)開裂。傳統(tǒng)貼片機如果處理P1.0以下的Mini LED封裝器件，為達到高精度，貼片速度會下降到原來的30%~50%，大大降低效率。LED芯片或燈珠的光色差異或電路問題，也極易導(dǎo)致混光不一致，影響顯示效果。封裝工藝和Mini LED的良率、性能、成本關(guān)聯(lián)緊密，傳統(tǒng)的LED封裝工藝也在不斷改善和提升中。
(三)背光基板
Mini LED背光基板涉及LED芯片的轉(zhuǎn)移固定或焊接，可影響制程精度、模組的散熱性、穩(wěn)定性等性能。材料選擇目前有兩種主流路線：PCB基板和玻璃基板。PCB基板是目前工藝條件下的首選，而玻璃基板是未來的大趨勢。
(四)設(shè)備
在Mini LED制程中，設(shè)備是關(guān)鍵，測試分選、轉(zhuǎn)移、返修和沉積等設(shè)備的速度、精度及良率直接影響Mini LED的成本，是其能否量產(chǎn)的基礎(chǔ)。比如，在一系列制程中，分選機和固晶機如果取放的精度和速度不足，將導(dǎo)致成本過高。巨量轉(zhuǎn)移設(shè)備的速度和良率如果達不到，效率和成本都會打折扣。LED分光編帶設(shè)備用于Mini LED時，產(chǎn)能較低，速度也過慢。測試設(shè)備的精度要求更高，比如傳統(tǒng)3顆LED芯片測試要求偏差在3%以內(nèi)，如果對應(yīng)到Mini LED，芯片數(shù)量大幅上升，而測試偏差仍需要控制在3%以內(nèi)。
MOCVD設(shè)備是LED芯片產(chǎn)業(yè)鏈中的核心設(shè)備，用于LED外延片的制備。外延片的波長均勻性、缺陷密度關(guān)系到Mini LED/Micro LED的良率。良率高，生產(chǎn)成本才能降下來。因此，MOCVD設(shè)備是關(guān)系到Mini LED/Micro LED量產(chǎn)良率的核心設(shè)備。
發(fā)展Mini LED產(chǎn)業(yè)，對我國LED制造業(yè)和新型顯示產(chǎn)業(yè)是一次良好機遇，有利于我國新型顯示行業(yè)在下一代顯示技術(shù)中占據(jù)先機。如果現(xiàn)在發(fā)力Mini/Micro LED顯示，基于現(xiàn)有的LED產(chǎn)業(yè)和面板產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，我國有能力在下一代顯示面板領(lǐng)域形成自主可控的、與日韓相抗衡的實力，成為顯示強國。發(fā)展Mini LED產(chǎn)業(yè)，是為Micro LED做好鋪墊。Micro LED被認為是顯示的最佳終極解決方案，而Mini LED和Micro LED一脈相承，前者的很多材料設(shè)備、量產(chǎn)工藝可繼續(xù)用于Micro LED，需要解決的是在精度上、準(zhǔn)確度上做出突破性的改變，但良好的Mini LED產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)將是發(fā)展Micro LED的必要前奏。因此亟須產(chǎn)業(yè)各方加大重視力度，投入更多人力物力和資金，加速其發(fā)展步伐。
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