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行业新闻

Views | 火了这么久的新型显示,何时才能大规模量产?

2020-11-23 10:26:24


作者:李晋/原出处:国际电子商情


对于显示行业的厂商而言,现在正是赶超的关键时期。过去2-3年里,传统LED显示经历了一个相当漫长的下行期,而新型的Mini LED、Micro LED又未大规模量产。因此,能否具备量产能力,对现阶段企业来说非常重要。同时,大家普遍认为,Mini LED背光的规模商业化将比Micro LED来得更快,许多企业也为前期的量产投入了大量精力。Mini LED量产前夕还面临着哪些问题?Micro LED的市场现状又如何?


Mini&Micro LED的市场规模多大?


近年来,传统显示屏市场规模的增长呈现疲软的态势,户外显示市场甚至出现了萎缩的状况。与此同时,小间距显示屏(点间距<2.5mm)的市场表现突出,尤其是Mini LED和Micro LED,已成为显示行业的亮点。虽然这些显示技术正处于行业早期,但是未来庞大的潜在市场值得备受关注。


DIC显示展

1 制表:国际电子商情 来源资料:Yole Développement


针对Mini LED未来的应用,Yole Développement做了预测:到2023年,应用Mini LED的装置将高达8070万套。其中,车载Mini LED显示屏的出货量为3570万套,是增速最快的单一应用;Mini LED智能手机应用的出货量将达到2410万支,主要与OLED手机竞争;Mini LED还应用于中小型高附加值显示器领域,其出货量将达1450万台;Mini LED电视将出货640万台,有望在高端市场与OLED电视竞争。Micro LED因具备自发光、高效率、高亮度、高可靠度及反应时间快等特点,基于Micro LED的显示器件具备可挠、透明、附加传感器的能力,可在超大尺寸和超小尺寸设备中有较好地应用。但巨量转移环节及关键性设备还面临困难,Micro LED厂商还要2-3年以后才能突破量产瓶颈。IHS Markit数据显示,在过去两年里Micro LED的出货量还不到1000套。随着制造成本的下降,Micro LED产品的定价也会下调,我们将能在2026年看到显著地变化:应用于智能手机的1.5英寸Micro LED显示器的制造成本将降至当前的1/10,应用于电视的75英寸Micro LED面板的制造成本也会降到目前的1/5。另外,2020年全球新冠疫情的爆发,让线上应用的热度持续发酵。伴随线上教育、线上会议等需求进一步增强,会议室显示屏、个人PC等设备得到热卖,这也加快了新型显示技术的落地速度。


如何定义Mini LED和Micro LED?


《国际电子商情》发现,业内对Mini LED的定义还存在争议。一般来说,大家倾向于从能否自发光,LED背光尺寸、厚度,LED单元大小等方面来区分Mini LED和Micro LED。此前,有一种笼统的观点认为,Mini LED是指芯片尺寸为100μm(微米)的LED芯片,介于小间距LED和Micro LED之间。只是当Mini LED的芯片尺寸做到很小时,其部分定义会与Micro LED重合。由于Mini LED的定义对产业有重大意义,不同的机构对其有不同的看法。深圳市照明与显示工程行业协会针对Mini LED的定义相当激进的。该协会在今年5月底发布的《Mini LED商用显示屏通用技术规范》中表示,Mini LED是芯片尺寸介于50μm-200μm之间的LED器件。小间距LED领头企业利亚德表示,Mini LED是芯片两个维度尺寸均在100μm-300μm之间,通过倒装封装方式,采用普通或巨量转移方式生成的显示产品;Micro LED是芯片任意两个维度小于100μm,采用倒装封装方式,通过巨量转移方式生成的显示产品。LEDinside首席分析师王飞认为,区分Mini LED和Micro LED要考虑芯片尺寸和点间距(Pitch)两个维度:Micro LED的芯片尺寸小于75μm,Mini LED的芯片尺寸在75μm-300μm之间;Mini LED的点间距可以在P0.4-P1.2之间,Micro LED的点间距比Mini LED更小。《国际电子商情》注意到,显示业内主要赞同两种定义方式:第一,倾向于从芯片尺寸、正倒装和薄膜转移(去衬底)来定义Mini LED和Micro LED;第二,用像素点间距来定义Mini/Micro LED屏幕。我们相信随着技术的进步,针对Mini LED的定义会越来清晰。


Mini LED是过渡性技术吗?


因为距离Micro LED的量产还要一定的时间,所以相关厂商提出了折中的Mini LED技术。被视为传统LED背光改良版的Mini LED,不但能大幅提升液晶的画质,而且也较容易控制成本。但它真的只是一个过渡性的技术吗?近年来,显示业内开始重新审视Mini LED的市场地位。若把LCD视为显示屏产业的起点,大家会倾向于认为Mini LED是介于不发光的LCD和自发光的OLED、Micro LED之间的过渡技术。实际上,Mini LED最大的价值并非是取代既有技术,而是在于强化LCD产品的生命周期。根据王飞的观点,正面与OLED竞争,LCD产业的生命周期大约为5-10年,但有了Mini LED背光的加持,会使得该产业的生命周期再延长1.5-2倍。如果以传统LED背光+LCD产品形态为起点,主要有朝向OLED、Micro LED的自发光方向和朝向Mini LED+LCD的背光方向。不同的技术路径和技术背景,可以衍生出不同的应用场景,将导致显示业内多元化生态的出现。此外,从元组件方面来看,自发光、背光两条技术路径将长期共存,LED显示屏企业一部不会只关注自发光或背光。综合以上信息可知,业内已经越来越重视Mini LED的市场地位,它不再被单纯看成是简单的过渡性技术。


量产Mini LED所面临的挑战


对于厂商来说,如果一开始选错了路线,在针对工艺、设备做了投入之后,后续的方案一旦有改变,就会带来极大的风险。这要求厂商在量产前,考虑好自己的方案是不是最优、优化空间是否足够等问题。在确定了Mini LED的市场地位之后,产业链企业做了大量的量产前的准备工作。无论上游芯片、中游封装,还是下游显示器件,都在为Mini LED的量产而发力。比如晶电、利亚德、奥拓电子、三安光电、瑞丰光电等都加大了投资力度。其中,2019年4月,湖北三安光电Mini/Micro LED芯片项目签约,该项目投资总额120亿元。7月29日该项目正式开工,在湖北鄂州葛店开发区投建全球首条Mini/Micro LED外延与芯片生产线;2019年底,利亚德与晶电成立合资公司,该公司注册资本为3亿元,累计投资预计不低于10亿元,主要研发和生产以倒装封装、巨量转移为主要生产工艺的Mini LED背光显示、Mini/Micro自发光显示产品。瑞丰光电CTO裴小明介绍说,Mini LED量产时面临着诸多挑战——首先是技术路线,包括质量转移、芯片转移的方法、设备的选择,还有驱动方案,它们将影响整个方案及线路板的设计;其次是工艺解决方案、产品解决方案以及组装解决方案的确定,它们决定了企业的设备和工业路线的方向,也决定了厂商投资的目的和结构的选择。


Mini LED在电视行业的应用


多家分析机构预测,Mini LED设备将在2021年大规模上市,Micro LED设备会在2023年以后大量上市。如今显示行业的龙头企业,针对Mini LED有了一些动作,如京东方(BOE)已经推出了Mini LED显示屏;华为此前也被传将要应用Mini LED;三星将在明年推出Mini LED背光TV,目标产能将为300万台;苹果也在积极研发Mini LED技术……对业内来说,理解Mini LED的背光概念非常重要。与传统的LED相比,Mini LED的价格并无优势,一台32英寸的传统LED电视机的价格,可以低到500、600元,但同样尺寸的Mini LED背光电视机,仅背光的成本就约等于前者整机的价格,所以Mini LED不能用传统家电的概念去理解,它一定赋予了一些新生态、新元素、新愿景。裴小明认为在电视机领域,Mini LED背光主要应用在万元机市场,2021年全球Mini LED电视机的数量最多或只有百万级别。王飞坦言,Mini LED在应用方面还有以下几点挑战:第一,Mini LED将在很多领域都会与OLED竞争,后者也具备高对比度优势且产业链已相当成熟;第二,Mini LED产业化过程中,需要厂商来平衡技术路线和成本规格,保证降成本的同时而不降低产品性能;第三,Mini LED在渗透率方面存在不确定性。以电视行业为例,2021年全球电视机预计出货将超过2亿台,其中高端电视机仅有1000多万台。一旦Mini LED推广后消费者的反应平平,其应用可能会局限在高端电视机市场,对Mini LED产业链来说会有较大的风险。很显然,Mini LED的量产固然重要,推广之后的市场反馈也是重中之重。未来Mini LED能否渗透到中端甚至低端应用,与该技术未来的市场空间有多大非常密切。


Micro LED商业化面临的问题


Micro LED在商业化方面,机遇与挑战并存。在机遇方面:5G、IoT时代,智能手机、智能穿戴设备、VR/AR等智能硬件产品需求爆发,将进一步推动Micro LED的发展,国内外企业也加大了对Micro LED的投资。比如,2019年10月,重庆康佳半导体光电产业园正式开工建设,该项目计划总投资300亿元,一期项目投资75亿元,主要发力Micro LED为代表的新型显示技术;2019年12月,京东方与美国Rohinni的合资企业BOE Pixey正式成立,新公司结合Rohinni的Mini/Micro LED制造工艺和京东方显示面板技术,创造超薄的高性能显示器。在挑战方面:Micro LED缺乏专门的制造设备。Micro LED与LED都以磊晶硅晶圆为基础,Micro LED芯片尺寸是传统LED芯片的1%,现有的磊晶硅晶圆生产设备很难满足Micro LED晶圆的要求。而磊晶晶圆上的芯片制程也可能会影响后续的晶圆结合与转移的制程。此外,因量产瓶颈还未解决导致Micro LED的成本居高不下。据IHS Markit预测,Micro LED的相关技术在2024年才能彻底成熟,届时伴随Micro LED的良品率增加其成本会大幅下降。


结语


无论是Mini LED还是Micro LED,它们均处于产业发展的初期,在商业化的过程中,一定还会面临各种问题。新型显示器的研发,需要大量资本和设备引进,虽然该产业的市场空间广阔,但是要求企业耐得住“寂寞”。