迷你发光二极管引领新潮流巨人奋进


2019-12-24 11:51 | 李大东 | 来源:股市动态分析

11月,广州出台措施,以巨额资金支持迷你/微型发光二极管等新型显示产业的发展,并获得8亿元生产。迷你发光二极管最近几天已经成为市场的爆炸点。除了广州的政策支持,这也离不开巨人最近的密集行动。

首先TCL发布了“MLED Star Display”,随后BOE董事长陈燕顺表示,基于玻璃的迷你发光二极管产品将于明年推出。苹果公司正式推出显示器——历史上最昂贵的迷你发光二极管产品——专业显示器XDR,进一步加热了这个话题。最后,几家专业显示咨询机构透露,苹果将于明年推出苹果笔记本电脑专业版(Macbook Pro)和其他带有迷你发光二极管背光的产品,直接触发二级市场。

那么,什么是迷你发光二极管?你为什么吸引这么多巨人来竞争?在当前的显示领域,有机发光二极管和液晶显示器有什么关系?市场前景如何?

图1:2019年迷你发光二极管背光终端产品密集发布

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来源:东方证券

什么是Mini LED?

发光二极管,简称为发光二极管,是半导体元件。发光二极管产品主要用于背光、直接显示和室内照明。微型发光二极管属于发光二极管的下游分支。迷你发光二极管有两种定义。狭义的定义是发光二极管芯片尺寸在50-100 μm之间,广义的定义是发光二极管灯珠的像素间距小于1.0。

严格来说,由迷你发光二极管封装的单个芯片的尺寸在50-100 μm之间(迷你发光二极管芯片),这只能通过倒装芯片技术实现。因此,微型发光二极管在技术上比微型发光二极管(芯片尺寸50微米)更容易实现。随着小间距产业的发展,国内显示器制造商为了便于产品差异化,在发光二极管灯珠之间间距小于1.0毫米的显示屏也被称为迷你发光二极管(Mini LEDs),这可以通过使用传统的表面贴装封装、N-in-1封装和COB封装来实现,而不是使用迷你发光二极管芯片。

Micro LED被公认为下一代显示技术,但目前巨量转移、散热、工艺等诸多问题还无法完美解决,而技术难度相对小一些的Mini LED是当下通向Micro LED的现实选择,这也是巨头们不断加码的重要原因之一。

表1:微型发光二极管和微型发光二极管产品的比较

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来源:民生证券

微型发光二极管是小间距发光二极管尺寸不断缩小的结果。微型发光二极管技术成熟,批量生产可行。有望广泛应用于中高档液晶显示器的背光和发光二极管直接显示领域,尤其是电视、笔记本和显示器领域。

发光二极管背光模块主要为液晶面板提供光源。因为液晶本身不发光,所以有必要在液晶显示器的背面提供背光模块,该背光模块可以投射光源,并且光在穿过液晶显示器之后进入观察者的眼睛。背光模块是液晶面板的关键部件之一。液晶背光模块主要由光源、导光板、光学膜片等结构部件组成。

图2:侧入式液晶显示器背光模块结构

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来源:民生证券

与OLED、LCD的关系

迷你发光二极管与液晶显示器的关系已在以上介绍中公开:迷你发光二极管可以替代目前常用的发光二极管背光来背光液晶显示器,也可以作为直接显示。从背光角度来看,迷你发光二极管背光是液晶面板升级的重要方向。

目前,与液晶显示器竞争激烈的有机发光二极管不需要背光,具有自发光的特点。它已经开始在手机等中小型移动终端中大规模应用。大尺寸的OLED电视由于电视更新换代慢的原因则会逐渐放大其劣势,因为烧屏、蒸镀工艺成本高等问题难以解决,印刷OLED是个好办法,但技术尚不成熟,TCL董事长李东生透露的信息是还要数年才能解决,而TCL华星旗下的广东聚华是该领域的领先者。意味着有机发光二极管的高成本问题将在几年内继续存在。

与有机发光二极管电视相比,传统的发光二极管背光液晶电视的缺点是较厚(采用侧入式时光导成本增加很多)、较重、比有机发光二极管显示效果差、能耗较高。Ldtv技术成熟,价格低廉。与传统的发光二极管背光液晶电视相比,量子点液晶电视改善了显示效果,但功耗和成本明显增加。

迷你发光二极管背光为液晶显示器带来更好的显示效果和更薄的厚度升级。据民生证券总结,迷你发光二极管作为液晶面板背光的优势包括以下四点:

1) RGB三基色完全保留,液晶面板一般采用白色背光面板,高端液晶电视或显示器通常采用区域背光技术,迷你发光二极管背光直接采用RGB三基色发光二极管模块,色彩完整性好,色域范围好,色彩亮度接近有机发光二极管;

2)显示对比度更好。迷你发光二极管比传统发光二极管小(约100微米),传统发光二极管

发光二极管和液晶显示器都有成熟的产业链,迷你发光二极管背光的成本只有有机发光二极管的60%左右,而且随着渗透率的增加,成本还会继续下降。以65英寸4K面板为例,20,000个65英寸4K电视面板的迷你发光二极管背光成本约为860美元,而相同规格的有机发光二极管模块成本约为1100美元。TCL最近发布的发光二极管-8系列迷你发光二极管也远低于同规格的有机发光二极管电视。65英寸迷你发光二极管4K电视的价格为14000元,而LG有机发光二极管E8和B9的价格分别为34000元和23000元。相同规格的索尼A9G和A8G电视机的价格分别为29000元和22000元,远远高于TCL迷你发光二极管8系列。

表2:迷你发光二极管背光优势更多

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来源:东方证券

相比较OLED,Mini LED背光LCD的优势在于能够以更低的成本实现可比拟OLED面板的显示效果、轻薄体验,具备大规模量产能力,而且寿命更长、功耗更低。

可以看出,迷你发光二极管相对于目前的竞争对手有很大优势,但其技术也有四个难点。

一是芯片方面:芯片的小型化推高了迷你发光二极管芯片的成本;倒装芯片的成品率和可靠性不高。对产品一致性和可靠性的要求很高。

第二是封装端:高效率的芯片键合和芯片键合问题;薄包装的问题;光混合浓度的影响;可靠性和产量。

第三,驱动集成电路:电流控制和散热问题;区域调光面临着微型发光二极管背光分区亮度和均匀性的提高、刷新频率的提高、背光效率的提高、集成度高、调光分辨率好等一系列问题。

第四,印刷电路板背板的加工精度,如厚度均匀性、平面度和对准度,面临新的挑战。

Mini LED背光可以搭配柔性基板实现类似OLED的曲面显示,同时在光源可靠性方面相比OLED更有优势。

1,发光调节芯片。当迷你发光二极管被用作背光时,大量的发光二极管芯片通常被用作直下式背光。为了调整芯片的光输出,更容易实现超薄设计,华灿光电在传统背光芯片上增加了一层优化的薄膜层,可以提高芯片的光输出角度,从而使发光二极管芯片的光输出更加均匀,有效提高显示效果。

2、COB和IMD套装。目前,COB封装直接将发光二极管裸芯片封装在模块基板上,然后进行整体模具密封。与传统的贴片包装相比。COB封装的全色发光二极管模块具有制造工艺流程少、封装成本低、封装集成度高、显示屏可靠性好、显示效果均匀细腻的特点,有望成为未来高密度发光二极管显示屏模块的重要封装形式。

目前,由于COB产业链尚未建立和完善,COB产品的单位面积成本高于SMD。未来,随着COB展示包装产业链逐渐成熟,COB展示包装市场份额将迅速增加。在迷你发光二极管应用中,COB封装具有更高的可靠性和稳定性,更容易实现超小间距显示,这与迷你发光二极管的技术趋势一致。因此,COB封装也是迷你发光二极管的技术趋势之一。

3,迷你发光二极管传质。与微型发光二极管的传质技术相比,微型发光二极管的芯片尺寸相对较大,因此传递难度相对较小。将传质和COB封装技术相结合,可以有效提高微型发光二极管的生产周期。目前,优卡塔(Uniqarta)的激光转移技术可以通过单束或多束激光束每小时转移约1400万个130x160微米的发光二极管芯片。

4,薄膜晶体管底板。如果你想在画面的逼真效果上与有机发光二极管竞争,迷你发光二极管背光液晶显示器必须达到顶部HDR,也就是说,局部调光背光的局部调光区(Local Dimming zones)的数量必须是数百甚至数千个区域。然而,如果使用传统的发光二极管背光驱动电路架构,由于元件太多,这种想法将牺牲成本和光设计。有鉴于此,群创提出了有源矩阵薄膜晶体管电路驱动的微型发光二极管结构。

5。柔性基板。微型发光二极管背光灯一般采用直下式设计,通过大量密集分布实现较小范围内的区域调光。由于设计可以与柔性基板相匹配,通过与液晶显示器的曲面相匹配,可以在保证图像质量的情况下实现类似有机发光二极管的曲面显示。然而,由于微型发光二极管数量众多,产生的热量巨大,柔性基板的耐热性往往较差,因此,研发一种

技术难点及解决办法

由于芯片消耗大、调光面积小,微型发光二极管背光比传统液晶显示器具有更高的系统成本。目前,主要用于笔记本电脑、大尺寸/8K液晶电视等高端信息技术产品。由于迷你发光二极管芯片的尺寸小于100微米,生产线的线宽精度和芯片小型化存在许多制造困难,相应的附加值和技术难度相对较大。随着上游芯片制造商积极扩大生产和提高产量,发光二极管芯片终端成本将继续下降。

作为引领下一代显示技术的领先技术,迷你发光二极管的显示效果接近有机发光二极管,但价格低于有机发光二极管,功耗低,使用寿命长。该技术成熟,很快将进入大规模生产阶段。三安光电、华灿光电、京电等主要的发光二极管芯片工厂正在积极布局发光二极管芯片生产能力。

为了拓展Mini LED的应用,Mini LED产业上下游厂家积极在研发新技术和降低成本方面努力,目前国内外Mini LED厂家重点在研发或拓展的新技术包括出光调节芯片、COB和IMD封装、Mini LED巨量转移、TFT电路背板、柔性基板等。

国兴广电力计划投资10亿元购买迷你发光二极管及其他封装;瑞丰光电在中国建立了第一条微型发光二极管自动生产线。

当前产业链概况

(1)在发光二极管显示器方面,Liad、周明科技、Oto电子、Ebison等已经推出了相应的迷你发光二极管显示器。例如,2019年初,周明科技实现了4K 162英寸迷你发光二极管产品的批量生产,并在今年上半年率先在迷你发光二极管领域研发先进的调幅驱动技术。公司还为像素间距的P0.9-P0.4系列迷你发光二极管产品的系统开发和大规模生产做准备。

(2)在背光中,微型发光二极管背光模块通常内置在印刷电路板上。由于初始阶段微型发光二极管种类繁多,数量较少,印刷电路板成本通常较高。基于薄膜晶体管的微型发光二极管模块在成本上具有竞争优势。

液晶面板制造商积极推出迷你发光二极管背光液晶显示器。今年8月,华星光电发布了迷你发光二极管背光产品“MLED Star曜石屏幕”、迷你发光二极管背光笔记本面板和迷你发光二极管汽车屏幕。据莱迪内称,BOE正在开发迷你发光二极管和微型发光二极管技术。群创推出车用调幅迷你发光二极管,采用柔性基板,可用于柔性显示。Yoda推出了一系列显示器和电视产品。

华星光电MLED产品预计在2020年第二季度进入量产阶段,初期产品增长率相对较高;BOE预计明年推出一款带玻璃基板的迷你发光二极管背光。

上游:

技术巨头将很快大力采用迷你发光二极管背光液晶显示器。据LED称,苹果公司预计将在2020年大规模生产配备迷你发光二极管背光技术的苹果平板电脑(iPad Pro)和苹果笔记本电脑(MacBook Pro),预计分别在2020年第三和第四季度进行大规模生产。2018年1月和2019年1月,三星分别发布了基于模块化拼接的75英寸4K微发光二极管显示屏和219英寸8K微发光二极管显示屏。索尼也推出了相应的晶体发光二极管显示器。据莱迪内称,华为的下一代电视产品预计将采用迷你发光二极管背光技术。

表3:梳理迷你/微型发光二极管产业链

来源:国鑫证券

Mini LED芯片端技术趋于成熟,应用瓶颈主要在成本上。

迷你发光二极管背光将从2018年下半年开始逐步应用于高端笔记本电脑、视频游戏液晶显示器和4K/8K大型电视。迷你发光二极管背光最初主要用于高端产品,尤其是性能可与有机发光二极管媲美的大尺寸终端产品。随着效率的提高和成本的降低,它将逐渐渗透到中高端产品中。

目前,侧入式发光二极管背光液晶显示器使用约50个发光二极管芯片,而迷你发光二极管背光通常采用直下式设计。根据晶体功率,55英寸电视需要大约40,000个发光二极管芯片,采用薄型方案的智能手机需要大约9,000个芯片。群创表示,以14英寸笔记本液晶为例,迷你发光二极管的数量将达到6,000-7,000个,而采用直下式背光方案的5.5英寸移动液晶显示器将使用约2,000-5,000个迷你发光二极管。

民生证券估计,2020年将有265万个2英寸的发光二极管晶片被添加到迷你发光二极管显示器和背光产品中,占2018年全球约1.8亿个发光二极管晶片生产能力的1.47%。

根据莱迪内的预测,迷你发光二极管将在2020年大规模进入汽车液晶显示器、笔记本电脑和大型电视领域。据估计,配备微型发光二极管背光的下游终端数量将增加到8070万个/2

据国鑫证券估计,未来五年迷你发光二极管直显市场将增长至350-420亿元,背光市场将在未来五年增长至100-150亿元。一般来说,直接显示市场中的发光二极管灯泡成本占屏幕成本的40-50%,而迷你发光二极管背光市场中的发光二极管灯泡成本占屏幕成本的30-40%,两者预计共同带动发光二极管灯泡市场200-285亿元。考虑到迷你/微型发光二极管芯片相对较高的成本,预计将推动市场对发光二极管芯片的需求达到约120-170亿元,这将极大地推动产业链相关公司的性能灵活性。

中游:LED封装厂已经量产相关Mini LED产品,同时积极扩大产能,与下游显示屏厂、终端厂商等合作正在积极展开。

图3:不同最终产品的迷你发光二极管预测(百万)

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来源:东方证券