瑞丰led灯珠(rgb珠说明书)
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一、周期性和增长谐振、LED应用持续渗透
1.1从长周期维度开始,LED按“高亮度定律”驱动成长
LED产业与半导体摩尔法相似,被称为海斯法则(Haitz’s Law)。在海斯定律的驱动下,LED单芯片的成本不断下降,亮度不断提高,长周期带动了LED产业的应用渗透。海斯博士分析了2003年,1965年第一次商业化的LED到2003年的LED产业数据,结果是18?发现每24个月LED的亮度将提高约2倍。因此,总结了LED领域的“摩尔法”,即有名的“海斯法则”。每10年LED输出流明增加20倍,LED的成本价格下降到现有的1/10。
按照这个法则,LED的应用市场不断开拓,从工业用、车用、手机、电视到照明,其市场规模正在大幅度增长。与半导体产业的发展相似,LED产业的蓬勃发展,除了LED自身的技术进步外,产业链套的成熟和应用不断创新。从那个产业发展的历史来看,主要包含着4个阶段。
2000年前,技术发展首次进入探索期。
2000-2008年,LED进入第一黄金期,技术提升
2008-2014年,LED的重心从台湾逐渐转移到中国大陆。
从2014年到现在,大陆企业十分活跃,海斯法则的贡献主要是削减成本。
2015年可能是LED行业最低谷的一年,但由于大陆企业的非理性价格竞争,很多企业几乎都不得不放弃退出。14年科锐发表303流明瓦技术后,欧美和日韩的台湾企业在产业内的呼声变少了。但是,大陆企业十分活跃,包装企业加快了扩大生产和并购,国内很多一线包装企业通过重组实现了规模化,逐步缩小了国际大工厂的技术和质量差距。例如,金沙江成功收购Lumileds,鸿利光电对互联网和汽车网络的产业延长,瑞丰光电的同方向产业的合并,国家的星光电芯片端的延长,再加上包装的大工厂的木林森、鸿利光电和兆驰股的扩大计划。大陆企业在15年前后牺牲利益延长了海斯法则,加速了与LED照明、包装、芯片产业的扑克牌的合并。同时,中国“十二五”规划已经告一段落,“十三五”规划不投入LED行业补贴,政府支持减少,国内LED行业进一步整合,竞争结构逐步优化。
1.2根据短周期变动,LED由市场供需游戏决定
尽管在很长一段时间内,LED的应用渗透来自技术的进步和成本的降低,显示出一定的成长性。但是,从3-5年作为一个时间节点来看,LED还显示着明显的周期性,业界的景气度是由供需游戏决定的。回顾2009年到现在,LED芯片行业大约以4年左右为一个周期,各周期的行业利润水平与库存和LED指数的动向密切相关。其中库存的转角多在利润转角的一个季度领导,利润转角与指数的转角几乎同步,如果库存水位不上升,LED指数基本确认底部地区。
首轮(2009~2012):2009年~2010年背光市场需求上升,国内LED产业出现了快速集中投资的局面。前期投资过热导致的生产能力从2011年下半年到2012年上半年集中释放,LED芯片价格持续下跌。
第二周期(2013~2016):2013~2014年,LED背光应用市场逐渐饱和,LED通用照明应用市场的渗透比重持续上升,由29%上升到34%,增加的需求消耗了以往过剩的生产能力,其中汽车照明应用占9%。照明应用成为世界LED应用新的高速增长的原动力。2015年MOCVD的产能利用率达到70%,随着启动率达到85%,LED芯片的生产能力大幅增加,供过于求,芯片行业开始下行周期,价格下降。
第三轮周期(2016~2020):2016年下半年,由于小间距市场需求爆发,国内LED照明产品市场渗透率增加10个百分点达到42%,芯片行业逐渐迎来新的上行周期。由于短期供需失误,产品价格持续上涨,之后国内LED芯片领军人物和新手开始扩大投资生产,经过约1年的扩大生产周期,2017年底产能陆续解放,从17Q4再次进入下降周期。此后,受全球宏观经济下滑和中美贸易战争影响,18年下游LED照明市场需求持续弱化。18年LED芯片价格大幅度下降,一些小厂家的芯片价格降到了现金成本线。
目前,供方的新生产能力明显减速,小工厂和日韩厂商的旧生产能力正在逐步消化。同时需求端、照明应用的需求边界得到改善,小间隔应用将持续保持30%以上的高增长率,预计2019年LED芯片的供需关系将逐渐恢复到平衡状态。目前,包装产品的库存保持在中低水平,通过库存筹措,芯片端需求的弹性很高。国际大公司先后推出了Mini/Micro LED产品,期待提高LED芯片的渗透率。整体来看,LED芯片行业的下部地区正在逐渐得到确认。
从业界的倾向来看,生产能力转移的集中度会提高,这次的下行周期会再次对海外的LED芯片制造厂、国内的小工厂产生按压效果。一方面持续着促进生产能力向中国大陆转移的倾向,另一方面又进一步提高了业界的集中度,LED芯片的顶尖制造商的强者是恒强的。中国已经发展成为世界上最大的LED芯片研发和生产基地。据统计数据显示,2017年中国大陆的LED芯片生产能力已经占世界的58%,处于绝对主导地位,台湾地区占15%,日本占12%,韩国占9%,美国占3%。
经过多轮行业的品牌清洗,大陆LED芯片制造商也以三安光电、华灿光电、德豪润达、澳大利亚洋顺昌、干照光电等厂家为主。据统计数据显示,截至2018年,三安光电以4344.4万张(折合2英寸)的年生产能力居国内厂商首位,华灿光电以2171万张位居国内第二。德豪润们2018年底的生产能力将达到1000万张,预计今后将扩大到1500万张。整个国产厂商也保持着较高的生产能力利用率,2018年底平均达到89%。从MOCVD设备的保有量和每年的新增加量来看,大陆制造商也一直保持着世界前列。其中2011年的绝对放大最大,增加了476台设备,其中Veeco的K465i设备增加最多。截至2018年末,大陆MOCVD设备拥有量超过1700台,新超过180台。
据LEDinside的统计数据显示,18年底,大陆LED芯片厂商的总生产能力达到1120万张/月(折合为2英寸),年增长幅度超过30%。预计19年间LED核心芯片的生产能力将进一步增加140万张/月(折合2英寸),增加10%以上。2015-2016年,国内小厂商的低端生产能力MOCVD被淘汰,生产效率不及新型设备,小工厂逐渐关闭,国内主流厂商逐渐占据国内LED芯片市场。
在政府的MOCVD补助金和十城万个项目等政策推进下,中国大陆的LED产业近10年来经历了高速发展,生产能力规模不断提高。根据中国CSA国家半导体照明工程研究开发及产业联盟的资料,中国大陆2018年MOCVD机台总数达到1908台,比2017年增加近200台,机台年增长率超过1成。由于2018年持续采购设备,预计2019年中国的LED生产能力还会有两位数的增长幅度。
供应商:1)国外生产能力暂停,中国大陆生产能力持续增长。2)设备每隔4年就有较大的升级,市场上存在的低端MOCVD将逐渐淘汰。预计2012年至2014年生产的机型今后将逐渐从市场上消失,目前在国内外购买的K465i机型MOCVD接近800台,世界拥有量3000多台,预计每年将淘汰100台。
需求端:1)在成本方面,可切断外延的芯片数量增加,带动单芯片成本降低,约1年的LED平均光效率提高10%,其可切断芯片数量为原来的1.1倍,成本每年降低10%。2)下游应用市场规模增加,Trendforce预测,全球LED照明应用市场规模年复合增长8%,预计2020年市场规模将达到650亿美元。
1.3目前处于下行周期的底部,Mini LED有望提供新的增长动能。
根据上述分析,随着老化生产能力的清算,2019-2020市场的景气度将逐渐恢复。近年来,LED上下流厂商也致力于Mini LED的技术研发和产品开发,随着产品和供应链的组合成熟,Mini LED产品有望为业界下一个经济周期提供新的增长能源。
Mini LED是指基于显示应用程序的芯片尺寸在50~200m之间的触发器结构的LED芯片。显示主要有两种应用,一种是自发光LED显示(Mini RGB),另一种是用于LCD的背光显示。与以往的背光LED模块相比,Mini LED背光模块采用更密集的芯片阵列,减少混光距离,实现超薄的光源模块。与Mini LED相比,Mini LED具有相对较大的芯片尺寸,并且对于向具有更硬质基板的大量LED芯片的转移,mini LED的转移具有更高的精度公差,并且由于芯片具有基板,因此通过芯片拾取操作具有灵活性。
基于Mini LED的这些特征,各厂商正在开发mini LED相关的转移技术,Mini LED将来有向市场提供新的增长能源的潜力。
Mini LED芯片和灯珠单位面积使用量巨大,阵列非常紧密,对焊接面的平坦度、线路精度提出更高要求,焊接参数的适应性和对封装宽容度的要求也更严格。因此,高效率、高精度的Mini LED芯片的结晶成为放置在Mini LED前的难题。传统的锡膏固晶容易导致芯片焊接漂移,孔率增大,不能满足Mini LED的高精度固精要求,导致更高精度的固晶基板及固晶设备的迫切问题。以往贴片机在p1中.在0以下的Mini LED封装设备进行贴片的情况下,由于要求精度在25um以下,所以以往的贴片机必须将贴片速度降低到以往的贴片速度的30~50%,这大幅降低了显示器的生产制造效率更有效率的贴片机器也是将来的Mini LED面临的大难题。
Mini LED背照灯引入高阶应用市场,预计在LED工厂的价格竞争压力下杀死血路,但2018年仍然限制在成本较高。特别是硬式OLED面板和LCD面板的价格竞争日趋白热化,Mini LED背照灯在高阶智能手机上的安装进度与预想不符,业界认为Mini LED的价格必须下降15%以上,有机会接触到市场的弱点。2018年下半年高水平的电子体育产品采用Mini LED开始小量出货,中大尺寸的应用产品可以避免OLED面板的价格竞争,2019年上旬的出货动能逐渐扩大,推动Mini LED背照灯市场的需求增加。
多家LED厂商期待着Mini LED应用发展的市场潜力,结晶电有望在2019年Mini LED需求迅速增加,占蓝光生产能力的5-10%,预计到2020年将达到30%。现在,由于Mini LED背照灯的成本高,整体销售额的增加还不清楚,Mini LED背照灯的成本和LED搭载芯片的粒子数有很大的关联。2019年的Mini LED背照灯通过减少LED数量、改进设计来优化成本,预计将减少15%左右。
二、高密度LED产业链不断成熟,引领行业发展新机遇
2.1小间距显示持续性经济,成本降低将推动市场的高增长
2015年以来,LED的小间距是推动业界经济复苏的重要因素,预计未来随着成本降低,将持续推进市场应用的高增长。通常,将灯珠的间距在2.5mm以下,即p2,将5.5的LED显示产品称为小间距LED。以利亚德、洲明、连建等为代表的中国小间隔LED显示器企业,不仅在体量方面远远领先于行业,在技术方面也有很大的优势,利亚德在2016年量产了点间隔0.7mm的小间隔产品。
与以往的LED相比,小间距产品在亮度、颜色、可靠性、超大尺寸显示等方面优越性显著,在专业显示市场中,液晶和DLP的接合屏幕形成了快速的替代,目前的渗透率接近20%。技术的进步和成本的降低,推动了小间隔价格比的持续提高,持续的替代空间很大。中国大陆已经成为世界最大的LED生产基地,产业链成熟,在世界LED显示领域处于优势地位。今后,小间距成本持续下降,期待着小间距的快速渗透到商业和民用市场。
专用市场和商业市场是小间距表示的两个主要应用方向,其中商业市场规模较大,小间距性价格比的提高有望推动商业市场的持续渗透。专用市场由公安、能源、交通等政府部门展示了应用领域。夜游经济是政府主导的商业市场,是推动近几年来小间隔应用渗透的重要方向,受宏观经济变动影响,2018年以来投资进度有所减缓,但优质项目的应用渗透仍有确定的趋势。
包括其他商务领域、电影、广告、体育、娱乐等多领域运营模式的革新,预计将持续推进小间距经济的提高。2018年小间隔世界市场规模约68亿元,经对商业市场细化领域的估算,电影画面今后每年的市场空间将达到30亿元,预计小间隔市场在今后3年内将保持30%以上的高增长率,国内小间隔领导企业将对需求的成长受益颇深。
在相同的显示面积中,使用的珠子越多,珠子之间的间隔越小,成本就越高。LED芯片半导体的特性每年降低同规格的LED芯片的成本和价格,使珠的亮度性能增长2倍。另一方面,随着更小间距的微粒生产技术成熟度的提高,LED珠距也越来越小,单位面积内使用的微粒数量上升,更高的技术附加值也决定了LED显示产品,单位面积成本和价格也上升了。因此,LED显示器的像素密度逐年增加,但从长周期来看,同等像素密度的产品成本和单价不断下降,从而带动了小间距LED显示器产品的应用渗透。
LED小间距的主要应用领域如下。
一、安全监测:由于无缝接头、出色色彩表现、低能消费等特点,小间隔LED显示器符合对画质要求高的指挥控制中心、广电演播室、气象信息中心等高端室内应用需求。与目前在安全监控、指挥调度等领域占据主导地位的DLP背景接合的大画面相比,小间距LED的优势在于无缝接合,理论上可以无限扩大尺寸,而且安装方式灵活多样,画面厚度薄节省空间,亮度高,可满足半户外环境的使用需求。
二、展览展示:小间隔LED显示器具有灵活的配置方式,具有广视场角、超薄型机身、安装和维护方便快捷等优点,广泛应用于酒店大厅、机场、电影院、医院等信息揭示板等公共信息显示领域。在公共信息展示需要的商务领域,小间距LED显示器可以代替大中型商务显示器,适用于耗电低、寿命长、长时间连续启动运行的高强度使用需求。
三、商务教育:小间距LED显示屏还可满足企业会议室、会长办公室、网络视频会议等各种商务领域的使用需求,可取代投影仪,创造明亮的办公环境。现在,商教领域虽然不是小间距LED显示器的主要方向,但是与以往的投影仪相比,小间距LED显示器的设置和维护更方便。
四、家用领域:提高屏幕细腻度,使LED显示器在室内应用成为可能。随着技术的提高,小间隔LED显示技术LED电视诞生了。近年来,许多LED显示器厂商进入这个市场,提高技术研发,加快了家庭显示应用领域的步伐。现在,小间隔LED显示器作为家用电视产品处于初步的试水阶段。小间距LED电视很有可能突破高端别墅的大尺寸私人影院。
另外,预计智能路灯将成为5G一代小间距LED显示的另一个重要产品应用方向。智能路灯除了传统的小间隔LED显示器外,还将许多业务系统集成到综合智能管理平台,包括5G小基站、安全监测、充电桩、环境监测、语音广播、智能调光等12大功能。一支智能路灯目前的总价格约为10万元,其中显示器的价格约为3-4万元,智能路灯根据单个功能价格也稍有不同。
目前,该产品领域国产厂商的洲明科技配置较为领先,公司已与世界知名通信厂商达成战略合作,配备5G智能路灯业务。同时,洲明科技也是边缘计算第一届联盟理事会成员之一。该公司的智能街灯软件?具有硬件系统的集成能力,预计软件系统的技术附加值会更大。公司通过自主研发的光环境管理平台,解决市政资源重复浪费、数据独立分散、联动合作不便等行业痛处,实现多资源联动,实现统一运营管理,帮助客户提高智能化政策决策水平。另外,公司可以大力探索数据融合、边缘计算、人工智能等技术,实现基于安全照相机的面部识别、车辆识别、基于边缘计算网关的自主管理等应用。
智能街灯的应用场景主要是市政道路、智能观光地、智能公园和智能商圈等。从2015年到现在,洲明科技智慧街灯已经率先成功打入众多著名旅游胜地和繁荣商业圈。据估算,智能灯的总市场规模将超过千亿,远远超过传统LED的小间隔显示市场,智能灯产品将从2019年底发货开始慢慢发货。从商业模式来看,智能灯主要来自政府的采购投入,以产品购买式经营为主,设备供应商除了销售产品外,还主要通过收取软件维护费用来协助。
从市场规模来看,小间隔表示表示将来在专用表示和商业表示市场上有很大的持续渗透空间。目前,国内主要城市公安指挥中心仍以DLP、LCD连接屏幕为主,小间距LED渗透率不到10%,预计未来小间距LED在公安领域的渗透率将提高到50%。在全国2800多个区县,假设各省级、地市级、区县级至少配备一个显示器,小间隔LED显示器的购买标准分别为400万元、250万元、120万元,仅公安指挥中心的市场规模就达到22亿元(省数*400万元+地级市数*250万元+区县数*120万元)。安全领域细分为治安、消防、交通警察、刑警、特警等,小间隔LED市场规模超过100亿元。
据奥维云网数据显示,2018年中国商业显示市场规模达到766.4亿元,比上年同期增加39.10%,其中小间隔LED渗透率约为8.7%,增长率达76%。以会议市场为例,假设现在中国会议室的数量在2000万间左右,20人以上的会议室占5%,按每张显示器30万元计算,LED的小间隔中国会议室市场规模约260亿元。
根据中商产业研究院的数据,2018年中国的屏幕数量将超过6万张,比去年同期增加18.3%,预计今后将保持较快增长。今后,每年增加的电影屏幕数量为1万张,其中小节距LED在电影屏幕上的渗透率为10%,如果一张LED电影屏幕的价格为90万元,国内小节距LED电影屏幕每年增加市场规模可达到9.9亿元。在中国电影的6万张屏幕库存市场中,假设小间隔LED对传统屏幕的交换率为10%,国内小间隔LED电影屏幕的交换市场规模达到60亿元。
中国的LED产业显著超过了世界的增长速度。2011年以来,市场规模迅速增加,由1545亿元增加到17年5509亿元,CAGR占23.6%。目前数字化、可视化、信息化、智能化综合智能政务需求与日俱增,小间隔LED屏幕凭借其轻薄易安装、适用范围广、生产速度快、使用寿命长等优点迅速占据了数字光处理投影技术(DLP)和大画面液晶的市场份额。
数据显示,2018年中国小间隔LED屏幕市场规模达到73.5亿元,增长率为58%。预计2019年将达到112亿美元,增长率放缓至52.38%。未来小间距LED显示器仍将继续高速增长,2018-2020年中国小间距LED显示屏市场规模复合增长率达到44%左右,2020年中国小间距LED显示屏市场规模达到177亿元。
随着成本降低和解决方案成熟,LED的小间距显示出两大发展趋势,专门显示市场发展:1。细化领域的应用场景不断增加,行业空间不断解放。2.通过对省级-地级市-区县级的沉降和深化,在推动LED小间距专业显示市场的渗透率和普及率不断提高的同时,通过AR/VR技术的结合,小间距LED屏幕突破了单屏幕单向显示的同质化束缚,为行业应用革新开辟了新的方向。
近年来,随着小间距LED显示技术的提高和规模效应的出现,行业技术和资金壁垒也显著提高。在这个背景下,利亚德、洲明科技、共同建设光电和虾森等行业的顶尖企业,在资本、成本等优势下迅速崛起。国内前4位的CR4为70%,业界集中度高,呈现出高集中占型市场。对于中国的小间距LED显示器企业,乃至全产业链企业来说,把握小间距LED时代现有的优势,扩大到未来可能的Mini/Micro-LED领域,是当前和未来的迫切任务。
珠的成本价格下降也是推动小间隔表示应用渗透的重要因素。一般LED显示器珠成本占总成本的比例为30%左右,其他成本因素包括pCB板、驱动IC等。另一方面,在小间距LED显示器上,珠的成本比现在高出60%,因此小间距LED的成本主要取决于上游原材料珠的价格。随着上游封装技术的成熟、国产化的替代以及小间距量产带来的规模效应,珠头成本近年来逐渐下降,带动了小间距LED显示器成本的降低。现在主流的小间距珠模型是2121珠(p3p4)和1010珠,同时也发售了10808珠和10505珠。
目前,2121灯珠的单平均价格在2分6左右。1010灯珠的单独平均价格在6分左右,2017年末下降到4分,2018年以后下降到3分以内,预计今后价格还会下降。目前,在同一显示器尺寸下,小间距LED显示器(p2.0)的成本已经低于DLP显示器,随着行业内小间距LED价格的快速下降,预计DLP的替代率在今后3年内将达到40%-50%,国内替代空间将达到100亿元以上预计世界替代空间将达到300亿元。
随着LED成本的降低,预计将推动市场的高增长,带来潜在的市场效应。在家用电视、商务会议、教育、电影院、放映室领域,交换空间分别为10710、26亿元,2015年世界小间隔LED市场销售额45亿元,到2020年市场规模扩大到427亿元,5年复合增长率达到56.84%预计小间隔LED屏幕厂商将充分受益于业界的高速发展。
2.2 Mini/Micro LED性能优良,有望成为LED显示的新趋势
Mini LED被称为“二次毫米发光二极管”,是最早由结晶电提议的,意味着粒径约为100微米以上的LED,Mini LED介于传统的LED和Micro LED之间,简单来说是基于以往的LED背照灯的改良版本,属于Micro LED的过渡期间的产品。微软LED技术是LED微细化和矩阵化技术。在一个芯片上集成高密度微尺寸的LED阵列,LED显示器的每一个像素都可以地址并且可以单独地驱动点亮,并且可以看作户外LED显示器的缩微版,并且可以将像素点的距离从毫米级降低到微米级。
采用了Mini LED背照灯技术的LCD显示器,亮度,对比度,颜色还原,节能比现在的LCD显示器优秀,能与AMOLED竞争,也能控制生产成本。由于面板背光用的LED数量大幅增加,因此可以大幅改善LCD画面的HDR性能。在智能手机中,5英寸的手机显示器中约包含25个LED单元,Mini LED的背光灯中包含9000~10000个单元。
Mini LED将侧光式背照灯数十个LED珠改变为直下背照灯数万个,采用局部调光设计,HDR的精细度达到了前所未有的水平。目前,Mini LED的设计方案被划分为全色RGB混光或白光,前者可以100%达到NTSC高色域显示,通过蓝色LED将荧光体的白光Mini LED组合起来,可以达到80~90%NTSC显示效果。
另一方面,Micro LED显示器在下层通常的CMOS集成电路的制造过程中制作LED显示驱动电路,由MOCVD机在集成电路中制作LED阵列,实现微显示器,即LED显示器的缩小版。微软LED的优点显而易见,它继承了无机LED的高效、高亮度、高可靠性和反应时间快等特点,并且具有自发性光不需要背光的特性,更具有节能、机构简单、体积小、薄型等优势。
此外,微软LED的最大特性是分辨率高。因为太微小,表现的解析度特别高。例如,当苹果的iphone6S采用micro LED显示时,分辨率会简单到1500ppi以上,比传统的Retina显示的400ppi高3.75倍。
一般来说,在显示领域的应用中,主要是以往的户外显示器和小间距显示器屏幕,Mini LED粒径是约50~200m之间的反向安装LED芯片,Micro LED尺寸约不到50um。Mini LED背照灯的65英寸液晶面板使用18000~20000个LED,大量消耗LED芯片制造商的生产能力。由于Mini LED芯片的尺寸和封装技术的限制,RGB自发光显示应用的Mini LED当前点间隔的限制大约为0.5mm。
如果Micro LED渗透到大尺寸产品中,以40英寸TV为例,需要约2400万个Micro LED,如果Micro LED成为高分辨率产品,则可以将显示屏尺寸进一步扩大到80英寸到100英寸以上,大幅增加Micro LED芯片的消费量,使成本异常高。但是,微软LED具有LCD和其他显示技术所没有的超大尺寸显示无缝接合等优点。
微软LED应用发展优势
主要包括高亮度、低功耗、超高分辨率、色饱和度等几个方面。Micro LED的最大优点是来自微米级间距,每个点像素可以执行定位控制和单点驱动发光。与其他LED产品的发光效率和发光能量密度相比,微软LED最高。在显示发光效率方面,有利于显示装置的节能,其耗电量约为LCD的10%、OLED的50%。在密度上可以节省显示设备的有限表面积,配置更多传感器,Micro LED和OLED相比,达到同等显示器亮度仅需要OLED 10%左右的涂抹面积,亮度高30倍,分辨率可达到1500ppI相当于苹果Watch采用OLED面板达到300ppI的5倍左右。
由于Micro-DLDD使用无机材料,因此结构简单,几乎没有光消耗,使用寿命非常长这一点与OLED无法相比,其寿命和稳定性难以与无机材料Micro LED匹敌。
Mini LED背照灯HDR性能指标优越
与微LED相比,Mini LED的成品率更高,具有异型切断特性,即使组合了软性基板,也能够实现高曲面背光的形式,采用局部调光设计,具有更好的演绎色性,通过液晶面板可以带来更精细的HDR分区,而且厚度也接近OLED80%的人都在呼吁省电、薄型化、HDR、异型显示器等背光应用,适合应用于手机、电视。车用面板和电子运动笔记本电脑等产品。
Mini LED显示主要有两种应用,一种是作为自发性光LED显示,与小间距LED相同,封装形式不需要打金线,因此与小间距LED相比,即使芯片尺寸相同,Mini LED也能够进行更小的点距显示。另一个是LCD显示器产品的背光应用。
与AMOLED相比,Mini LED背照灯在成本、寿命方面具有无可置疑的优点。由于LED芯片具有比OLED更高的光电转换效率,因此除了local dimming控制之外,Mini LED背照灯还具有低功耗,并且可以实现更高的对比度和亮度,并且点间隔主要限于LCD技术,但是其优于自发光的AMOLED。
为了更精细的控制,这将带来更好的HDR表示。采用Mini LED背照灯的液晶面板的成本只不过是OLED电视面板的70-80%,被估算显示性能几乎没有变化。但是,Mini LED背照灯的致命弱点是不能柔软性(但是仍然可以弯曲),主要受LCD技术的限制。
在终端应用程序中,小画面,例如便携式电话、pad,到中画面,例如车载屏幕、笔电,更大的画面,例如TV、MiniLED背照灯和AMOLED分别处于竞争优势。但是,根据车载和中大画面,Mini LED背照灯具有更明显的成本优势、寿命更长和可靠性,这些将成为无法取代现在的AMOLED的优势。Mini LED在背光领域的应用越来越受到业界的重视,显示的一些最基本的因素包括耗电、成本、寿命、点间隔、亮度、对比度等,而Mini LED几乎是万能运动员。
2.3技术进步将Mini LED升级为小间隔显示产品
作为小间距技术的延伸,Mini LED有望在商用及家用显示器领域得到应用。其中,四合一包装技术的突破是Mini LED产品落地的关键。2018年,许多企业相继推出了下一代小型LED显示屏新产品Mini LED。Mini LED是100微米以下的粒子尺寸的LED晶体的应用,这种更小的结晶粒子接近传统300微米尺寸的LED结晶粒子原料的十分之一。更小的粒子的Mini LED节省了上游成本,缩小了下游终端的像素间距指标,实现了0.2~0.9mm的像素粒子的极小间距显示器,这意味着中流封装技术带来了更高的技术问题。下一代Mini LED的新产品之所以成功,是因为它突破了中流包装技术的挑战,实现了四合一阵列包装技术的应用。
四合一封装技术可以看作传统SMD表面粘贴珠与COB产品之间的折衷策略:一个封装结构具有四个基本像素结构。这不仅简化了技术技术技术,还降低了“粘贴表”的焊接难度,有助于小间隔LED显示器的故障灯的修复,满足了现场手动修复的需要。另外,四合一技术的帮助,使表贴技术直接发挥作用,现在适用于1.0节距尺寸的表贴技术,可以制造最小0.6节距的LED显示器,大大继承了LED显示器产业最成熟的技术,实现了终端加工阶段的“低成本”。
同时,四合一包装技术作为“更小的结晶粒子的LED”显示技术,不仅支持更细致的显示画面,还打破长期存在的主流产品的节距瓶颈,有效攻克LED显示的像素粒子化等难题,大大提高了整个屏幕的牢固性给观众带来更好的视觉体验。未来实现。以Xmm为中心的显示器布局,也可以进军家用显示器市场。
COB是适合Mini/Micro LED产品的核心封装技术,将来最有可能应用。COB技术同样作为新兴的LED封装技术,与传统的SMD粘贴式封装不同,实现了将发光芯片集成在pCB板上,有效地提高LED显示器的发光颜色,降低风险和成本的效果。目前采用COB封装技术的小间距LED显示器已经被称为第二代小间距LED产品,其像素间距在2mm到0.5mm之间,是LED小间距高清显示的未来。特别是从今年开始,COB的小间距LED显示器市场急速成长。
小间距LED显示器市场、COB技术流行的原因主要在于该技术有效克服了LED显示器的像素粒子化问题,从而带来更好的整个屏幕的牢固性。显然,四合一LED封装对于每个基本封装单元只有4个像素,但是属于更高集成的封装,并且具有许多COB显示的特性。同时,Mini LED晶体颗粒使LED晶体占显示器面积的比例比传统的同间距指标产品降低了9成,提供了更多空间更好的“密封性”和“光学设计”,实现了产品视觉体验和可靠性的强化。四合一Mini LED与COB小间距LED一样,可以高度克服LED显示的“像素粒子化”现象,提供更高稳定性的技术。
COB是传统的LED包装技术从正装走向逆装的最佳敲门砖。逆组装过程中没有焊接线,完全没有因金属线的虚焊或接触不良而导致LED灯的点亮、闪烁、光衰减等问题。同时,反向组合过程可以最大限度地提供LED晶体的有效发光面积,最大限度地提供LED晶体的有效散热面积,从而进一步提高产品的光学特性和可靠性。作为显示产品结晶包装“重要方向”的下一代LED,采用了背景过程。
芯片的微缩要求Mini LED的像素点的间距在1mm以下,芯片变小的尺寸在200um以下。跳板技术不需要在跳板上打线,因为适合Mini LED的超小空间紧贴需求,所以现在Mini LED主要采用跳板结构。青绿色光反装LED芯片的生产相对成熟,但红光反装LED芯片的技术难度较高,需要基板转移,因此在芯片转移技术过程中生产的良率和可靠性还不高。
Mini LED产业的上下游厂商在开发新技术的同时,也积极致力于通过其他方法降低成本。整体来看,目前国内外的Mini LED厂商重点研发或开发的新技术包括出光调节芯片、COB和IMD封装、Mini LED巨量转移、TFT电路板、柔性基板等。
1、出光调节芯片
在使用Mini LED作为背光的情况下,大量采用LED芯片作为直下式背光,调节芯片的出光,为了实现更薄的设计,华灿光电可以增加传统背光芯片的优化膜层,提高芯片的出光角度可以使LED芯片的出光更均匀,有效地提高显示效果。
2,COB和IMD包
现在,COB封装在将LED承载芯片直接封装在模块基板上之后,对常规SMD封装进行整体封装。这种COB封装的全色LED模块具有制造工艺少、封装成本低、封装集成度高、显示器可靠性好、显示效果均匀、细腻等特点预计将成为未来高密度LED显示模块的重要封装形式。现在,由于COB的产业链还没有建立,所以COB产品的单位面积的成本比SMD较高,今后,随着COB显示包产业链成熟,COB显示包的市场占有率有望迅速提高。
国星光电6月发布的显示用的Mini LED采用集成封装技术(IMD),即四合一阵列封装,在横向和纵向上分别采用由两个珠子构成的小单元,其中每一个珠子仍然是RGB 3色芯片包,突破了传统的设计思路SMD和COB的优点,这也是COB包装的大规模应用的前奏。
3,Mini LED大规模转移
对于Mini LED的巨量转移技术,由于Mini LED的芯片尺寸较大,转移难度相对较小,结合巨量转移和COB封装技术,可以有效提高Mini LED的生产周期,目前Uniqarta的激光转移技术是:可以以传输单个激光束或多个激光束的方式转移,并且实现每小时约1400万个130×160微米的LED芯片的转移。
4,TFT背板
为了以画面的实际效果与OLED竞争,Mini LED背照灯+LCD必须实现顶级HDR。也就是说,Local Dimming背光的调光分区的数量(Local Dimming Zone)必须在数百个区域到数千个区域中足够,但是在传统的LED背光驱动电路架构中,这种想法使得组件的使用过多,从而牺牲了成本和轻量设计。鉴于此,提出了使用有源矩阵TFT电路驱动的AM Mini LED架构。
5、柔性基板
Mini LED背照灯一般采用直下式设计,通过大量密布实现较小范围的区域调光,其设计可以与柔性基板组合,因此,在配合LCD的曲面化来保证画质的情况下,可以实现OLED那样的曲面显示,但Mini LED的数量较多由于发热量大、柔性基板的耐热性较差,因此,开发耐热性高的柔性基板也是将来的技术潮流之一。
2.4微软LED有望广泛应用于消费电子和穿戴产品
MicroLED是下一代显示器技术,亮度比以往的OLED技术高,发光效率好,但由于耗电低、性能好,不仅可以应用于屏幕显示器,还可以应用于消费电子和佩戴产品。2017年5月,苹果公司开始了基于微软LED显示器技术的开发。2018年2月,三星在CES 2018发售了微软LED电视产品。
Micro LED将微米级的Micro LED大量转移到基板上,各Micro LED被定位,能够单独驱动点亮,比OLED省电,反应速度快。微软LED技术突破了OLED的极限,亮度比饱和度高。另外,因为OLED材料是有机发光二极管,所以在使用寿命上也不能与Micro LED等无机材料相比。在汽车前灯、大型屏幕投影等表示产品寿命的应用领域,微软LED具有竞争力。
与OLED、LCD等技术相比,Micro LED在各功能性指标(ppI、耗电、亮度、厚度、显色指数、柔性面板适应度)上具有一定的优势。但是,LCD面板的应用时间长,供应链成熟度高,价格优势高,在30-80英寸电视产品的应用领域仍然具有很强的竞争力。另外,量子点、BD单元、Mini背光也作为技术互补,能够在一定程度上提高LCD产品的显示性能。
虽然Micro LED在性能上优于OLED,但是现在OLED已经成熟了30英寸以下的消费电子市场,尤其是手机市场的供应链套装。OLED除了具有折叠式显示产品的优越性外,在触摸、屏幕下指纹、屏幕下摄像头等功能集成性方面也很成熟。另一方面,微软LED在相关方面供应链的组合不足,目前产品成本也很高,其次,微软LED在芯片的大量转移方面也需要改进技术,在生产效率方面与OLED相比还没有优势。
Micro LED Display的显示原理是将LED结构设计进行薄膜化、微小化、阵列化,其芯片尺寸为1-10m左右。之后,可以将Micro LED统一转移到电路板上,该基板可以是硬度、软性的透明性、不透明的基板。可以利用物理沉积过程完成保护层和上电极,进行上基板的封装,完成结构简单的Micro LED显示。
另一方面,为了制作显示器,必须将晶片表面制作成LED显示器那样的阵列结构,对各点像素进行地址控制,个别地驱动点亮。当经由互补金属氧化物半导体电路驱动时,形成有源寻址驱动架构,并且可以通过封装技术在Micro LED阵列晶片和CMOS之间粘贴。
粘贴完成后,Micro LED通过整合微透镜阵列,可以提高亮度和对比度。Micro LED阵列通过垂直交叉的正、负栅状电极连接各Micro LED的正、负极,依次通过电极线的通电,以扫描方式点亮Micro LED来显示影像。
2008年以后,LED光电转换效率大幅提高,100lm/W以上成为量产标准。因此,在Micro LED显示的应用中,根据其自身发光的显示特性,通过组合几乎没有光消耗元件的简易结构,能够容易地实现低功率和高亮度的显示设计。这可以解决当前显示器应用的两个大问题。一种是,显示器上有80%以上的耗能,如戴式装置、手机、平板等设备,低能耗显示器技术可以提供更长的电池持久力。其次,由于环境光强,显示器上的影像变白,识别度变差的问题,高亮度的显示技术能够使其应用范围更宽。另外,Micro LED的显示产品几乎可以适应各种显示尺寸。
在微显示器领域,微软LED产品具有一定的成本竞争力。目前,微投影技术主要以数字光线处理、反射式硅基板液晶显示、微机系统扫描等三种技术为主,但这三种技术都必须施加光源,模块体积不容易进一步缩小,成本也高。相反,采用自发光的Micro LED微显示器,无需施加光源,光学系统简单,因此模块体积的微化和成本降低很好。
微软LED的商业化前景也很广。现在,只考虑现有技术能力的话,微软LED有两个应用方向,一个是可以佩戴的市场,以苹果为代表,苹果正在研究在手表和手机等产品上使用Micro LED显示技术的可能性。预计将来发售Micro LED显示器的佩戴装置。第二个是超大型电视市场,以三星、索尼为首,今年索尼在CES上展出的Micro LED cledis具有分辨率、亮度和对比度优秀的性能。
短期内微LED市场集中在超小型显示器上,中长期以来微LED的应用领域非常广泛,除了穿着式设备、超大型室内显示器的窗帘外,头戴式显示器(HUD)、头戴式显示器(HUD)、尾灯、无线光通信Li-Fi、AR/VR、涉及投影仪等很多领域。
考虑到技术在批量转移等技术上的难点,在手机应用中,OLED和LCD形成技术的短期替代是困难的。在Micro LED磊晶部结束后,需要将所点亮的LED晶体薄膜直接输送到驱动背板上,而不需要封装。这种技术被称为批量转移或大量转移。
其中技术难点有两个部分:1。转移的仅是所点亮的LED晶体外延层,原始衬底不转移,传输厚度仅为3%,并且Micro LED尺寸非常小,需要更精细的操作技术。2.一次转移需要移动数万个到几十万个LED,数量巨大,需要考虑转移后颗粒配置均匀性问题,需要满足这个要求的新技术。
目前,各工厂的业者正努力攻克这方面的技术难关,以大量的转移技术,各公司累计申请了10项以上的专利。从产业链的角度来说,OLED显示的所有技术7成左右被Micro LED共享或吸收,即在Micro LED技术突破后,整个产业的U字形掉头很难,为未来Micro LED应用渗透打下了基础。
2.5 Mini LED有望在背光和显示器上形成产品突破
Mini LED与Micro LED相比,短期商业化的机会更大,特别是在LCD背照灯领域,预计从2019年开始逐步产品突破。
高密度FHD显示器具有1920行x1080列的约200万像素,各像素被分成红、绿、蓝三个Sub pixel,因此合计约有600万个Die。将比人类头发直径小的600万个结晶粒切断粘贴在基板上,在业界称这个过程为巨量转移,将大量的发光二极管结晶粒转移到显示器基板上。因此,Micro LED需要大量转换是非常困难的。
Mini LED在短期内有很大的商业机会。以前,LCD采用侧光式背光,削减了成本和耗电,但这种方式最大的弱点是无法调整画面所在区域的亮度。由于液晶的扭转效果,不能始终实现全开关的0、1控制。因此,通常,侧光式液晶面板的对比度即使应用调光技术也不过几千左右。
另一方面,Mini LED可以利用现有LCD技术的基础,结合同样成熟的RGB LED技术,开发下一代背光设计面板。在性能方面,在画质、厚度、成本、异形切断、曲面显示方面也与AMOLED电视面板相匹敌,有望成为大尺寸AMOLED显示的潜在竞争方案。由于Mini LED背照灯技术的规模化应用,LED芯片的消费量大幅提高,商务市场前景广阔。
Mini LED将侧光式背照灯数十个LED珠改变为直下背照灯数万个,采用局部调光设计,HDR的精细度达到了前所未有的水平。目前,Mini LED的设计方案被划分为全色RGB混光或白光,前者可以100%达到NTSC高色域显示,通过蓝色LED将荧光体的白光Mini LED组合起来,可以达到80~90%NTSC显示效果。群创光电在2018年CES展上首次实机展示10.1英寸的AM Mini LED,将软件基板组合在AM Mini LED上是异型/曲面LCD所需的背照灯的最佳解决方案。
据估算,Mini LED背照灯2018年渗透率为1%,假设1500万部手机使用Mini LED背照灯屏幕,Mini LED芯片的需求将达到600亿个,将达到约120万张2寸片的需求。假设2018年4%的TV面板采用了Mini LED背照灯,对Mini LED芯片的需求量达到1000亿个,需要约200万枚的2英寸芯片。预计到2023年Mini LED的市场空间将超过10亿美元。
瑞丰光电在公告中表示,以6英寸手机面板为例,目前一般LED背光设计的液晶面板成本约为20-30美元,柔性OLED成本约为80-100美元,Mini LED背光设计的液晶面板成本约为40-50美元。Mini LED背照灯与OLED面板相比具有一定的成本优势。
Mini LED背照灯需求测定
假设1:现在Mini LED背照光芯片的尺寸有8*12和6*20等几个尺寸,Mini LED背照光芯片的面积估计约为110mil^2。
假设2:2英寸片的80%的面积被转换成有效芯片,2英寸片的面积为3100000mily^2,(310000/110)*0.8,即1张2英寸片对应22837个背光芯片。
Mini LED显示的需求计算
假设1:Mini LED RGB芯片的主流尺寸是5*9,将来成本可以降低到3*6,2019年基本上5*92020年35%是3*62021年65%是3*6。
假设2寸片的80%的面积转化为有效芯片,2寸片的面积为314000米尔^2、(314000/45)*0.8,即1张2寸片对应于55822个5*9显示芯片,(314000/18)*0.8对应于139556个3*6显示芯片。Mini LED(类Micro LED)显示将来最潜在的4k大屏幕,LED芯片的数量需要2400万个。
综上所述,预计Mini LED今后3年的总需求量将达到1亿7000万张。据Mini LED背照灯2英寸和Mini LED称,2英寸从2019年的需求102.11万张和142.4万张到2021年分别增长了1388.72万张和9295万张。市场需求的增长空间极大。
华为即将发布荣光智慧大屏幕,关注Mini LED背光在5G大屏幕显示应用的新趋势。7月的华为荣光在新产品媒体交流会上宣布,8月将发布光荣智慧的大画面产品。华为认为传统的电视体验不好,一线城市的很多消费者正在放弃电视。立足于5G万物的互连,华为提出了会场智慧化(IOT)和“1+8+N”战略,即一个手机+8个辅助入口+IOT。智能屏幕是重要的辅助入口,也将成为智能手机的核心入口。与以往的电视相比,华为的智能屏幕将强化相机、更好的声音系统、人机的交互体验,Mini LED背照灯也将应用于部分机型。建议关注产业链受益公司中微公司、三安光电、木林森、国星光电、洲明科技、瑞丰光电、TCL集团等。
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(报告源:中信建投证券;分析家:黄瑜/陶胤至)