財經 北京新浪網 電子顯示行業深度報告:MiniLED迎來落地,背光市場大展宏圖

電子顯示行業深度報告:MiniLED迎來落地,背光市場大展宏圖

來源:未來智庫

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1、Mini LED:技術革新帶來廣闊應用前景

1.1. Mini LED:打造次毫米級顯示技術

Mini LED,又名‚次毫米發光二極體‛,是指晶粒尺寸約在 50-200μm 的 LED,其晶粒尺寸和點間距介於傳統小間距 LED 和 Micro LED 之間。

Mini LED 作為 Micro LED 的前哨站,在 Micro LED 之後被提出。由於 Micro LED 存在微縮製程、巨量轉移及全彩化等關鍵技術瓶頸以及高成本問題,故先發展晶粒尺寸更大、仍可使用傳統製程技術、技術實現難度更低的 Mini LED 作為過渡。結合倒裝 COB 或 IMD 技術, Mini LED 可實現 1 mm 以下點間距顯示,像素密度高於小間距 LED 且可實現低亮度下高灰度顯示。同時,Mini LED 作為背光源應用於液晶顯示屏,可通過區域調光提高對比度,實現HDR 等精細化顯示效果。能夠讓 LCD 面對 OLED 挑戰時能夠在顯示性能方面恢復競爭力, 加上成熟的工藝和更長的壽命,LCD + Mini LED 背光在近幾年中大尺寸顯示領域有非常巨大的發展空間。

1.1.1. 顯示技術發展路徑

更高顯示性能及更低能耗一直是平板顯示技術發展的主題。在顯示性能方面,顯示技術向更高像素密度、更高對比度、更廣色域等方面發展以滿足用戶對優化視覺體驗的要求。另一方面,發光效率不斷提高,顯示技術向低能耗方向發展,從而使手機、可穿戴設備等移動設備續航能力提升。

隨著 CRT、等離子逐步遭淘汰,LCD 成為顯示技術主流,但近年來在不同尺寸、不同應用領域不斷受到小間距 LED、OLED 等新技術挑戰。在產業鏈廠商積極推動下,Mini/Micro LED 顯示技術快速發展,隨著 Mini LED 逐步進入量產階段,有望對現有市場格局形成衝擊。自發光顯示技術在對比度、廣視角、輕薄化、柔性等方面具備先天優勢,隨著新技術瓶頸不斷突破、良率及發光效率提升,有望成為未來顯示技術主流,OLED、QLED 及超小間距 LED 將展開競爭。

1.1.2. LED 顯示技術革新:從單色LED 到 Micro LED

小間距 LED、Mini LED 和 Micro LED 在晶元尺寸及點間距方面存在差異。小間距LED 意指點間距在 2.5mm 以下的 LED 產品;Mini LED 晶元尺寸約為 50-200μm;Micro LED 晶元尺寸在 50μm 以下,一般為 1-10μm 級別。

自 LED 實現全彩化以來,從傳統 LED 到 Micro LED,晶粒尺寸和點間距微縮化成為 LED 顯示技術發展確定趨勢。目前晶電、三安光電、華燦光電等廠商 Mini LED 晶元已實現量產, 主流封裝廠商已具備P0.9 產品量產能力,主流屏幕供應商已實現 P0.7 超微間距顯示屏量產。在市場需求拉動、廠商及科研機構推動下,LED 發光效率持續提升,晶粒尺寸和點間距微縮化,像素密度成倍增長,顯示性能得到大大提升,推動應用領域不斷擴展,目前已可實現手機背光、電視背光、筆電背光、車用面板背光、室內大尺寸顯示屏等多元化應用。同時,LED 具有半導體屬性,在‚海茲定律‛驅動下,LED 成本持續下降,在替代性、新增需求及性價比提升雙輪驅動下,新技術在傳統領域加速滲透並不斷拓展新的應用領域。

1.1.3 PCB 基板率先推出產品,玻璃基板有望將成為未來發展主流方向 

2018年到目前大多數Mini LED方案都是採用PCB基板工藝製成,PCB基板工藝技術成熟, 銅材質的高韌性能夠有效提高直通良率。封裝廠商對於 PCB 基板的方案更加熟悉,能夠更 快推出成熟的產品。玻璃基板的核心材質與 LED 晶體都是無機半導體結晶,玻璃材質更容 易實現超薄化加工,散熱能力有優勢,兩種材質在熱效應變形係數上也更為接近。另外,玻 璃基板也更容易實現巨量轉移技術,為未來 Micro LED 打下堅實基礎,因此面板廠對玻璃基 板上面直接刻蝕電路的方案更感興趣,但是由於材料特性變化大,因此在推廣過程中也碰到 了一定的良率問題。京東方和 TCL 科技均在 2019 年發佈了玻璃基板 Mini LED 背光方案, 目前處於量產前夕,預計 2020-2021 會陸續進入批量階段。

1.2. Mini LED:微縮化間距帶來更高視覺享受 

1.2.1. 自發光顯示實現更高像素密度 

戶外顯示屏由於強調高亮度且因觀看距離較遠而對像素間距要求較低,LED 大屏佔據絕對主 流。室內專業顯示市場更突出解析度、對比度、顯色性等需求,主要由 LCD 拼接牆、DLP 拼接牆以及小間距 LED 等技術佔據。與 LCD 及 DLP 相比,小間距 LED 無拼縫,亮度、色 度逐點可調帶來更好均勻一致性,使用壽命遠長於 LCD 拼接牆及 DLP。因此,小間距 LED 行業近年來迅速發展,在室內專業顯示領域滲透率不斷提高,並隨著成本下降逐步向商用甚 至民用顯示領域拓展。但目前小間距 LED 在解析度及成本方面仍有待改善。Mini LED 實現 較小間距 LED 更小點間距,解決了小間距 LED 解析度不足的問題,可應用於室內顯示市場, 且可實現更近距離觀看。

1.2.1.1. 對比小間距 LED:更高像素密度

與小間距 LED 相比,Mini LED 通過更小點間距實現更高像素密度,採用倒裝 COB 或 IMD 封裝技術能夠進一步改善畫面顆粒化問題。同時,Mini LED 能夠大幅減少襯底材料使用量, 降低材料成本佔比。據投影時代,尺寸 100μm LED 晶體襯底消耗量僅為 500μm 晶體的 4%。另一方面,室內顯示產品對於亮度要求不高,Mini LED 能夠改善小間距 LED 存在的亮度偏 高問題,並提高低亮度下灰度顯示效果。

1.2.1.2. 對比 Micro LED:成熟前的過渡

Micro LED 將 LED 薄膜化、微小化、陣列化形成高密度集成微型 LED 陣列,其尺寸一般僅 在 1-10 微米級別。由於 Micro LED 當前仍然面臨微縮製程、巨量轉移及全彩化等技術難題 以及成本過高等產業化問題,故眾多廠商布局技術難度更低的 Mini LED 技術,並為 Micro LED 做鋪墊。

Micro LED 具備高像素密度、高亮度、高對比度、廣色域、高響應速度、高發光效率等多方 位優點,可應用於可穿戴設備、VR/AR、智能手機、電視、車用面板、室內大屏等眾多領域, 且無需背光,因此吸引眾多廠商及研究機構參與布局。

1.2.2. 背光應用實現 HDR 

隨著顯示技術發展,LCD 背光源了實現從 CCFL 向 LED 過渡。CCFL 即冷陰極熒光燈,在 玻璃管內塗布熒光體,並放入惰性氣體 Ne+Ar 混合氣體,其中含汞,在電極間加高壓高頻電 場,激發水銀蒸汽釋能發光,放出紫外線光,熒光體原子因紫外線激發導致能階提升,當原 子返回原低能階時放射出可見光。LED 背光具備綠色環保(不含汞)、廣色域、高亮度對比 度及壽命等方面優勢,隨著 LED 成本降低,LED 逐步替代 CCFL 成為液晶顯示的主要背光 源,LED 背光市場快速發展。

隨著用戶對於視覺效果要求逐步提升,量子點技術及 OLED 出現並應用於手機、電視顯示領 域,QD-LCD 主要應用於電視,OLED 在電視、手機、筆電等多領域均有滲透且近年來手機 面板領域滲透率迅速提升。Mini LED 背光 LCD 的出現,將與 QD-LCD 及 OLED 在中高端領 域展開競爭。

另一方面,傳統 LED 背光液晶層無法完全關合,暗態下白光背光難以被完全遮擋,呈現灰 色(白色+黑色),因此對比度較低。而 Mini LED 精準調控電流實現更為精細化的區域調光 (Local Dimming):亮態畫面可實現 1000nits 超高亮度,比平常亮度提高數倍,暗態畫面下 亮度接近於 0,對比度相對更高;同時實現高動態範圍成像(High-Dynamic Range),增強 明暗細節顯示能力使得畫面更加細膩,更好地模擬真實畫面中的視覺效果;發光效率提升且 暗態下不發光進而降低能耗。

1.2.2.1. 對比 OLED:更高可靠性及產品經濟性 

OLED 即有機發光二極體,典型結構以 ITO(氧化銦錫)導電薄膜為陽極、金屬為陰極,中 間沉澱有機發光材料為發光層。OLED 顯示技術利用有機材料自發光,具有柔性顯示、透明 顯示、高對比度、廣視角、廣色域、輕薄等優點。但另一方面,量產 OLED 藍色磷光材料壽 命偏短問題仍未得到解決,目前已熒光材料為主,發光效率偏低;由於藍光壽命低於紅、綠 光,部分工作時間更長的像素點加速老化導致屏幕可能出現 ‚燒屏‛現象;同時有機材料 在有水汽和氧存在的條件下容易發生光氧化反應,因此對有機成膜技術、器件封裝技術精密 度要求高,抬高了 OLED 的成本;同時,當前 OLED 尤其是大尺寸的良率偏低。Mini LED 背光在實現高解析度、高對比度及 HDR、搭配柔性基板可實現高曲面背光等優秀顯示性能基礎上,由於採用無機材料,與 OLED 相比具有更長壽命、更高可靠性及環境適應性,且無‚燒 屏‛現象。據中關村在線,採用 Mini LED 直下式背光的電視成本將低於 OLED 20~30%。

1.2.2.2. 對比 QD-LCD:精細化 HDR

量子點(Quantum Dot)即半導體納米晶體,由有限數目原子組成,三維尺寸均為納米級, 一般為球形或類球形、穩定直徑在 2-20nm 的納米粒子。由於電子和空穴被量子限域,連續 能帶結構變成具有分子特性的分立能級結構,受激後可以發射熒光。依據發光方式不同,量 子點材料的發光特性可以分為光致發光與電致發光,分別應用於 QD-LCD 與 QLED。QLED 利用量子點在電驅動下的自發光作為顯示基礎,由於溶液製程研發困難,且存在可靠性低、 藍光發光效率低、鎘基量子點器件具有毒性等問題,因此業內認為電致發光的 QLED 技術 商用化仍需 10 年以上。

QD-LCD 仍然採用 LCD 的主體架構,僅在背光源上添加量子點薄膜,藍光 LED 背光源發出 的光經過量子點膜轉化,實現全彩顯示。QD-LCD 通過改變數子點形態得到包括紅光到藍光 的高峰值純色光,實現更廣色域,目前量子點液晶電視的色域可達到 110%NTSC;同時, QD-LCD 發光光譜半峰寬極窄,約為 30nm 左右,因此發光色彩純度高。但 QD-LCD 與 Mini LED背光LCD相比僅在色域覆蓋率、色彩純度、低壓啟動下高亮度等方面更具優勢。Mini LED 採用 P1.0 以下點間距精準調控電流實現精細化區域調光,在對比度、HDR、穩定性和可靠 性、輕薄以及安全環保(無鎘)等方面具有優勢。同時,由於 Mini LED 背光在色域方面有 所不足,因此可搭配量子點薄膜(QD Film),從而實現 100%NTSC 以上色域,提高色彩顯示效果。

2. 廠商布局打造商業化之匙

2.1. 廣闊前景引發廠商爭先布局 

Mini LED 在手機背光、電視背光、筆電背光、車用顯示及室內大屏等應用領域前景廣闊,據 高工 LED,華為、OPPO、小米在內的中國智能手機廠商可能計劃於下半年推出的智能手機 中採用 Mini LED 背光顯示屏。

Mini LED 應用多元化,技術難度低於 Micro LED,且可作為背光源直接對接液晶面板產能、 拓展液晶顯示市場,在實現優秀顯示性能的同時較 OLED 可靠性、產品經濟性更優,吸引產 業鏈上中下游及眾多面板廠商爭相投資布局 Mini LED 研發生產。近年來 OLED 顯示技術對 於 LCD 尤其是在小尺寸顯示應用領域形成巨大衝擊,而 OLED 產能主要集中於韓系廠商三 星、LGD 手中,推動眾多台系廠商大力布局 Mini/Micro LED 以期實現‚彎道超車‛。

2.2. 廠商投入加速產業化進程 

Mini LED 仍可使用傳統製程技術,可避免 Micro LED 存在的巨量轉移、全彩化等難題,技 術實現難度更低。在產業鏈上中下游廠商積極推動下,Mini LED 顯示技術發展迅猛,不斷實 現技術和產品創新進步,目前部分廠商 Mini LED 顯示和背光產品已進入送樣認證或量產階 段。

晶元端,三安光電、華燦光電等廠商已經進入 Mini LED 晶元量產階段;封裝方面,國星光 電 P0.9 Mini LED 顯示產品、瑞豐光電、鴻利智匯、兆馳股份等廠商 Mini LED 產品已開始 小批量生產;下游應用端,利亞德、洲明科技等顯示屏廠商 P0.9 產品已實現出貨。

2.3. 技術路線解析 

Mini LED 將晶元尺寸縮小到 50-200μm 範圍,同時,運用倒裝 COB、IMD 等技術實現極小 點間距封裝。隨著廠商投入不斷,Mini LED 晶元端、封裝端、應用端技術取得持續突破,目 前 Mini LED 已經克服大多數技術瓶頸,但在晶元生產、批量轉移及封裝工藝方面仍有提升 空間,仍需解決效率及良率等問題。

2.3.1. 晶元微縮及批量轉移 

LED 晶元生產包括外延片製作、電極製作、晶元製作、測試等流程。Mini LED 需要將 LED 晶粒尺寸縮小至 50-200μm 範圍。隨著晶元尺寸的縮小,正負電極覆蓋晶元表面大部分面積, 發光區域受限,對晶元生產工藝精確性、良率等提出更高要求。晶元中 Ag 金屬具有較高活 性,頻繁開啟易使得離子發生遷移進而導致晶元漏電問題。且 Mini LED 需要適應車用面板 等複雜使用環境,且隨著封裝集成度提高,維修難度大大提高,因此要求 Mini LED 晶元具 備更高可靠性。

Mini LED 為實現更優視覺效果,對光色一致性和墨色一致性要求更高,因而對外延片的均勻 一致性提出更高要求,尤其是在尺寸進一步微縮的情況下,工藝難度大大提高;同時,為提 高一致性及可靠性,需要對高密度、高精度的 Mini LED 晶元進行進一步精細化的測試分選, 目前行業採用全測全分模式,作業效率低下。同時,Mini LED 仍舊面臨良率偏低問題,導致 成本相對較高,需要一定的時間。

在晶元轉移方面,Micro LED 目前主要技術包括范德華力、靜電吸附、相變化轉移及鐳射激 光燒蝕等巨量轉移技術,基本都是採用吸附、貼合的方式。上述技術實現難度巨大,且成本 高,是目前最大的挑戰。

Mini LED 與 Micro LED 相比,晶元尺寸更大、數量更少且含硬質襯底,因此精度容忍度更 高,技術實現難度更低。據華燦光電,目前 Mini LED 批量轉移主要包括(結構圖示分別見 下圖):1.轉移設備增加 pick up heads 提高拾取、放臵效率,該方案技術難度較低,但效率 未實現數量級提升;2.臨時基板和最終背板相對放臵,利用針頂頂出晶元實現轉移,該方案 數量級提高轉移效率;3.UV 膜上放臵晶元,晶元和背板控制電極相對放臵,利用 UV 光實現 晶元轉移,該方案能夠實現巨量轉移,但對晶元在 UV 膜擺放精度要求高。

市場中已經有了幾個具有商用潛力的巨量轉移技術的廠商了,預計 2022 年巨量轉移能夠實 現大規模量產。隆達採用靜電轉移的應力方式,把晶粒從基板上取下再進行後續的轉移。和 京東方合作的 Rohinni 發明了高速高量產貼合技術。鴻利也在巨量轉移方面獲得較大突破。友達、錼創、晶電、LG 和三星等都已宣布自行研發巨量轉移技術

2.3.2. 倒裝結構 

LED 可分為正裝結構、倒裝結構和垂直結構,倒裝晶元將成為主流。倒裝結構將正裝晶元倒 臵,使發光層發出的光線從電極另一面發出,減少電極佔用發光面積繼而提高發光效率,據 OFweek,在同樣光通量的情況,倒裝晶元的光效比正裝晶元光效高 16-25%左右。正裝結構 晶元 PN 電極同側導致電流擁擠、熱阻較高,倒裝晶元可以承受更高電流密度、提高光傳輸 性能。

倒裝結構無需焊線,能夠克服正裝晶元的打線及可靠性的缺陷,封裝體積可以實現幾乎與芯 片大小類似;同時應用 COB 封裝,滿足超小空間晶元密度需求,為顯示屏點間距微縮化提 供條件,因此廣泛應用於 Mini LED。但另一方面,倒裝 LED 也對晶元和封裝工藝提出更高 要求。紅光晶元在製作倒裝過程中需要另外進行襯底轉移,整體工藝難度提高。由於 Mini LED 為微米級晶元密集排布,需要對 Mini LED 晶元進行高精度、高速排列。Mini LED 倒裝晶元 要求更精密的 PN 極設計,焊接難度更高,需在極小尺寸下實現高焊接平整度。傳統錫膏固 晶容易導致晶元焊接漂移,孔洞率增大,且固晶效率低下,無法滿足 Mini LED 的高精度固 精要求,更高精度固晶基板及更高效固晶設備成為行業急需解決的問題。

2.3.3. SMD 極限與集成化封裝 

晶粒尺寸和點間距微縮化成為 LED 顯示技術發展確定趨勢,目前國星光電、瑞豐光電、洲 明科技等廠商已具備 P0.9 產品量產能力,億光小間距 EAST0707xx-ELB 系列可實現 P0.7 微間距,利亞德已實現 P0.7 顯示屏量產。Mini LED 節約上游襯底材料消耗,大大提高顯示 性能,但也對 LED 封裝提出更高技術挑戰。隨著間距縮小,SMD 封裝死燈率、虛焊率上升, 燈珠縮小使得可靠性降低,在 P1.0 以下劣勢明顯。

與 SMD 先封裝成單個燈珠之後再表貼方式不同,COB 進行集成化封裝,使用環氧樹脂將若 干燈珠直接封裝在 PCB 板上,因此無需支架、無需迴流焊。與傳統 SMD 封裝相比,COB 封裝具有高效率、低熱阻、更優觀看效果(面光源具有非顆粒顯示特點、配光效果更優、觀 看範圍更大)、防撞抗壓高可靠等優點,尤其是在高密度 LED 密布下具有顯著優勢。

因此,結合倒裝晶元無需打線優點,倒裝 COB 技術在 Mini LED 產品中得到廣泛應用。利亞 德、長春希達、華夏彩光等廠商都積極發展 Mini COB 技術。

但另一方面,COB 封裝單一模塊中晶粒過多,導致墨色一致性難以控制、維修困難,正裝 COB 晶元固晶良率低而倒裝 COB 晶元精度要求高(焊盤間距小於 100μm),模塊之間存在 拼接縫且光電參數分 Bin 困難降低產品光色一致性。

因此,SMD 與 COB 封裝的折中策略 IMD 集成封裝技術出現,該技術較傳統表貼式封裝擁 有更高集成度,單個封裝結構包括通過內部電路相關聯的若干個(一般為 4 個,及‚四合一‛ 技術)元器件。IMD 封裝對 SMD 及 COB 技術進行折中,從而集合 SMD 和 COB 封裝的若 干優點:一方面,IMD 封裝以結構集成方式,簡化技術工藝,一定程度克服了 SMD 在極小 間距下的密布燈珠逐個焊接封裝的可靠性問題,提升屏幕抗磕碰能力,同時,克服了 SMD 產品難以避免的像素顆粒化問題,提高畫面細膩程度;另一方面,IMD 封裝克服了 COB 封 裝單個模塊晶體過多而帶來的一致性、壞點維修、拼接縫等問題,且降低材料成本,在當前 技術條件下能夠實現更高作業效率。

目前,IMD 技術吸引國星光電、奧拓電子、宏齊等廠商布局。奧拓電子 2018 年 6 月美國 InfoComm 展會發佈‚Mini LED 商用顯示系統‛,採用集成化封裝技術,解決 SMD 超小間距 產品易損、COB 維修困難等難題。

2.3.4. 國內外設備廠商推陳出新 

Mini LED 良率和產能的提升自然也需要優良的封裝設備。新益昌先後推出單頭高速固晶機 (GS826 系列)、平面式雙頭高速固晶機(GT100 系列)、連線三頭平面式高速固晶機(GS300 系列)、六頭平面式高速固晶機(HAD8606 系列)等設備。為了迎接 Mini LED 封裝市場快 速發展的機遇,新益昌克服了高難度工藝以及高速度和高良率的困難,積極布局 Mini LED 封裝設備領域的產品。

與京東方合作的 Rohinni 也和 Kulicke & Soffa 聯手開發了巨量轉移技術專用設備 Pixalux。這一設備解決方案和傳統的單顆取放轉移方法相比,速度更快,提升了 3-5 倍,同時良率達 到了 99%。

2.4. 成本拆分:Mini LED 背光模組成本未來具有下降空間 

Mini LED 產品推廣的最大的難題是成本,以一個 65 英寸的電視為例,Mini LED 背光模組的 成本占整個顯示的一半,LED 占 15%-20%,打件部分佔 15%-20。背板則不同於傳統的背 光,是一整片大的 60 英寸板子,所以 PCB 佔比為 50%-60%,成本很高,IC 部分佔成本的 15%左右。由此可見,相關環節上還有很多技術需要升級和改善,所以這也帶來新的材料和 新的設備的商機。但未來成本有下降的希望:大多數廠商認為,未來隨著技術的成熟和產品 規模的上升,Mini LED 的價格將穩步下降。同時,上中下游廠商的共同促進也會使產品價格 控制在合理範圍內。

3. 角逐背光和顯示百億市場

隨著市場對於產品顯示性能要求逐步提升,傳統液晶顯示技術受像素密度、對比度、色域等 方面限制,在不同尺寸、不同應用領域分別受到 OLED、量子點、小間距 LED 技術衝擊。

直下式背光 Mini LED 具備高解析度、HDR、壽命長、高發光效率、高可靠性等優點,可應 用於手機、電視、汽車等筆電及液晶面板的背光源。同時,RGB Mini LED 顯示產品採用倒 裝 COB 或 IMD 技術,克服了正裝 SMD 封裝的打線、可靠性、像素顆粒化等缺陷,為像素 間距進一步微縮化提供技術條件,顯示產品具備更高解析度、低亮高灰等優點,且搭配柔性 基板可實現柔性顯示;隨著 Mini LED 顯示屏量產,有望在室內大尺寸顯示屏率先發力。作 為 Micro LED 的前哨站,Mini LED 市場有望自 2018 年下半年起向顯示和背光市場滲透。據 LEDinside 預測,Mini LED 市場將在未來幾年得到快速發展,2023 年整體 Mini LED 產值將 達到 10 億美元。

根據點間距可以計算出單位面積顯示屏所需的燈珠數量,如表 9,由此可以看出,LED 點間 距縮小使得單位面積所需燈珠和晶元數量快速增長,燈珠成本佔比提高,普通 LED 顯示屏 燈珠成本佔比 30%-40%左右,小間距 LED 達到 60%-70%,隨著點間距縮小到 1.0mm 以下, 燈珠成本佔比將進一步提高。同時,Mini LED 背光採用直下式背光,燈珠數量較側入式背光 大幅增長,單台電視背光用 LED 燈珠數量將由 10-20 顆提升至上萬顆,單部智能手機背光 用 LED 燈珠數量將由 10-20 顆提升至 4000 顆以上。燈珠使用數量及成本佔比的提升將促使 LED 晶元企業成為最大受益方。

3.1. 多元化背光應用前景廣闊 

LED 背光源應用是 LED 下游市場重要組成部分,過去曾是 LED 行業高速發展的主要推動力, 具體主要包括手機背光、液晶電視背光、筆電背光、顯示器背光等。2010-2013 年,在海茲 定律驅動下,LED 亮度提升、價格下降,LED 背光滲透率迅速提升,市場規模擴大。2013 年 LED 背光市場出現頂峰,達到 50 億美元左右市場規模。2013 年後 LED 背光出現飽和, 且由於產能周期導致低價化嚴重,市場規模大幅下滑。加之 OLED 以及小間距 LED 對 LED背光產生替代效應,LED 背光市場逐步萎縮。但 2018 年下半年,隨著 Mini LED 背光領域 商業化進程加速,有望助推 LED 背光市場規模回暖。

目前從電競顯示器到電視機背光,再到高端平板,蘋果和 TCL 扛起產業化大旗。Mini LED 在 2019 年下半年首先應用到了電競顯示器和電視領域,2019-2020 年,TCL 展出 Mini LED 背光液晶電視,蘋果將 Mini LED 應用於 iPad Pro,這些應用都有利於 Mini LED 加速滲透, 帶動整體 Mini LED 產業鏈發展。

直顯領域來看,市場逐漸從高端小間距過度到了 Mini LED。LED 屏在 2000 年後開始真正大 規模應用,2010 年開始出現小間距產品,LED 直顯從戶外拓展到了室內場景,Mini LED 出 現後,結合 COB 封裝的優勢,LED 像素點進一步縮小,對應的終端產品的顯示效果進一步 提升,在室內直顯領域進一步取代原有的 LCD 產品。目前,Mini LED 直顯已應用於光電、 會議、工程等場景,Mini RGB 搭配柔性基板也能夠實現曲面的高畫質顯示效果,在車用電 子產品也有廣闊市場。

3.1.1. 平板市場 

蘋果在近兩年發佈一系列 Mini LED 系列產品,能夠有效提高 Mini LED 滲透率,帶動產業鏈 中上游發展。2019 年發佈 Mini LED 背光的顯示器後,根據集邦諮詢新聞,蘋果預計在 2021 年第一季推出 12.9 寸 Mini LED 背光 iPad Pro,同時計劃在 2021 年底前發佈六款 Mini LED 產品,包括14英寸和16英寸的MacBook Pro,27英寸的iMac Pro和12.9英寸的iPad mini。蘋果產品發佈後,其他廠商也會緊跟步伐,發展 Mini LED 的產品。目前來看,晶電的晶元 具有均一性、高性價比,是蘋果的首選,未來隨著 Mini LED 晶元需求增長和規格要求的提 升,會催生出更多供應商加入產業鏈,推動整體產業鏈迅速發展。

3.1.2. 電視背光市場 

Sony 2004 年率先推出大尺寸 LED 背光液晶電視。2009 年 LED 背光切入小筆電市場取代 CCFL 作為 LCD 背光源。2009 年側入式及 2012 年直下式 LED 背光推出使得 LED 與 CCFL 背光價格差距大幅縮小,LED 背光市場迅速成長。2015 年電視、電腦等 LED 滲透接近飽和, 且近年來受到 OLED 技術侵蝕,因此中大尺寸 LED 背光市場逐漸萎縮。但隨著消費者對於 更佳視覺體驗的追求愈發強烈,中大尺寸顯示不斷向高解析度、高對比度、廣色域及 HDR 方向發展,從而產生技術替代需求。2019 年 6 月,蘋果發佈搭載 mini LED 背光技術的 6K Pro Display XDR 專業級顯示器,售價 4999 美元。2019 年 10 月,TCL 推出 Mini LED 背光的 8 系列 4K 電視,其中 75 英寸擁有包括 25,000 多個獨立的 Mini LED 燈珠,售價方面 65 英 寸為 1999 美元,75 英寸為 2999 美元,作為採用 min-LED 技術的電視,其成本大大低於三 星同期推出的 Micro LED 電視。2019 年 11 月,京東方展示多款 Mini LED 顯示產品樣品, 預計明年實現玻璃基板 Mini LED 產品的量產。

電視顯示方面,消費者對於電視顯示性能、視覺效果要求不斷提高,從解析度角度而言,目 前 4K 電視已佔據市場主流,並逐步向 8K 顯示過渡。隨著 CRT、等離子 TV 逐步淘汰,憑 借良好的顯示性能及突出的成本優勢,目前 LCD 液晶電視仍然佔據電視市場絕對主導地位。電視尺寸方面,隨著消費者生活水平提高,大尺寸電視市佔率逐漸提升,電視出貨平均尺寸 也在不斷上升。

憑藉高對比度、廣色域、微秒級反應速度、柔性可彎曲及輕薄等優勢,OLED 在電視面板市 場滲透率逐漸。但是大尺寸 OLED 電視面臨良率低問題(目前 55 英寸 UHD OLED 良率約 為 60%),阻礙其擴大面板尺寸及解析度提高,並導致 OLED 電視面板與 LCD 電視面板價 格差異巨大。據 IHS,55 英寸超高解析度 OLED 電視面板的製造成本估計比 LCD 成本高 2.5 倍,除去折舊等因素,材料成本高出約 1.7 倍。OLED 在成本方面劣勢明顯,加上全球僅有LG Display可大規模量產大尺寸OLED面板,,使得OLED電視滲透率增長緩慢,據WitsView 統計,OLED 電視 2017 年出貨量 150 萬台,滲透率僅為 0.7%,預計 2018 年出貨量有望達 到 240 萬台,滲透率>1%。即使在高端電視領域,目前也仍以 LCD 電視佔據主流。

由於電視 OLED 面板幾乎被 LG Display 壟斷,為提高 TV 市場競爭力,三星、海信、TCL 推出量子點電視,但電致發光 QLED 技術現階段無法實現,目前僅為 QD-LCD 技術,即在 LCD 的背光源上增加量子點薄膜(QD Film),替代藍光 LED 封裝材料中的黃色熒光粉,進 而實現廣色域(可達到 110%NTSC)、高色彩純度的效果。憑藉在色彩方面的優點以及成本 更高的原因,量子點顯示技術聚焦中高端電視市場。

但由於含鎘、色域改善但綜合性能提升不明顯、受到 OLED 競爭壓力以及參與廠商較少等問 題,且電致發光的 QLED 技術仍處於技術縫隙期,QD-LCD TV 市場滲透緩慢。

隨著 Mini LED 的出現並逐步進入量產階段,Mini LED BLU 有望在高端電視領域對傳統 TFT LCD 構成替代,並與 QD-LCD 及 OLED 技術展開競爭。Mini LED 採用直下式背光設計,與 傳統 LED 背光 LCD 相比,Mini LED 晶元尺寸及點間距微縮化,像素密度成倍增長,更容易 實現 4K 及以上解析度。同時,Mini LED 背光在光分佈均勻性、對比度、HDR 及輕薄等各 方面優於傳統 LCD。

據 WitsView,當前 OLED 電視採用全彩蒸鍍材料利用率僅 20%-30%左右且良率低下,因此 當前 OLED 電視以 WOLED 技術為主流。Mini LED 在對比度、輕薄化、廣視角方面略遜色 於 WOLED,但 Mini LED 搭配 QD Film 背光,可實現與 WOLED 相當色彩飽和度,搭配柔 性基板同樣可實現高曲面背光;且由於採用無機材料,與 OLED 相比具有更高發光效率、更 長壽命、更高可靠性及環境適應性、無‚燒屏‛現象,且 Mini LED 通過區域調光實現 HDR, 提高畫面明暗細膩程度。據中關村在線,採用 Mini LED 直下式背光的電視成本將低於 OLED 20~30%。

TCL 是首家將 Mini LED 應用於電視領域的,19 年 10 月推出的 65 寸 4K 電視,顯示效果與 OLED 接近,同時價格也比較有優勢。在 2020 年 CES 上,TCL 發佈了全球首款 8K Mini LED 電視 X10。這一款電視先進入歐洲市場,售價為 2500 歐元,這是 TCL 在 Mini LED 電視領 域邁出的第一步。

3.1.3. 筆電、顯示器及車用面板背光市場

除電視背光市場外,Mini LED 同樣可應用於筆電背光、高階顯示器背光、車用面板背光等領 域。在當前,由於 OLED 自身成本、產能、‚燒屏‛、壽命等因素限制,在筆電及顯示器背光 市場滲透率較低。Mini LED 背光在顯示性能方面較傳統 LED 背光優勢明顯,且成本方面較 OLED 更競爭力。據 Digitimes,15.6 英寸筆記型電腦需要 2,000 顆左右 Mini LED;可應用 於對顯示效果要求高、對價格敏感度較低的 1000 美元以上專業用筆電,但短期內由於成本 偏高難以佔據筆電市場主流地位。

品牌廠商包括宏碁 Acer、華碩 ASUS、聯想 Lenovo 及微星 MSI 等已經陸續在上半年推出多 款搭載 MiniLED 背光顯示的電競顯示器以及筆電產品。隨著筆電出貨成長,Mini LED 的需 求也可望持續提升。

Mini LED BLU 壽命長、穩定性好,成本低,在車用面板市場方面潛力巨大。隨著汽車智能 化及功能多樣化程度逐步提高,汽車電子在汽車成本所佔比重穩步提升。未來發展的車載市 場主要以車內顯示屏幕為主,包括抬頭顯示器、儀錶盤背光、後方娛樂顯示器背光以及後視 鏡屏幕背光等。車燈也有市場,運用 Mini RGB 顯示警示訊息或其他信息。新能源汽車滲透 率逐步提升,汽車智能化、數字化要求大幅提升,推動車載顯示市場迅速發展。據 IHS Markit, TFT LCD汽車顯示器面板市場出貨量預計將從2016年的1.35億台增長到2022年的2億台。傳統車載顯示屏已無法滿足需求,大尺寸顯示和觸控屏在車載顯示中滲透率逐漸提高,用戶 對於車用面板的顯示性能要求逐步提高。

當前採用 TFT LCD 顯示仍然全球車載顯示屏佔據主要地位,OLED 技術由於在對比度、響 應速度、可視角度、柔性顯示以及輕鬆實現廣色域等方面優於 LCD,近年來滲透率不斷提高;但高成本、可靠性較差、壽命偏短等問題成為 OLED 進一步替代 LCD 的制約因素。

Mini LED 搭配柔性基板可實現高曲面背光及異形顯示,並在亮度、可靠性、高低溫環境適應 能力、壽命以及產品經濟性等方面相對 OLED 佔據顯著優勢。群創 2018CES 展出 10.1 英 寸 AM Mini LED 直下式車用背光顯示技術,通過精準電流調控,使得屏幕亮態畫面下亮度達 到 1000nits 以上,在陽光照射下仍清晰可視;而暗態畫面下亮度接近於 0,實現與 OLED 相 當的 1,000,000 : 1 高對比度,同時在高溫適應、壽命等方面優於 OLED。因此,Mini LED 背光有望在車用面板市場得到廣泛應用,並對 OLED 及傳統 LCD 構成替代。但據群創光電, Mini LED 背光車用產品認證期較長,預計 2020 年開始正式投入市場。

3.2. 室內大屏技術替代需求方興未艾 

室內顯示市場主要由 LCD 拼接牆、DLP 以及小間距 LED 技術等佔據。當前小間距 LED 主 要應用於在 100 英寸以上的大尺寸室內專業顯示領域,憑藉無拼縫、更高均勻一致性、更高 灰度、更長壽命等優勢在室內專業顯示市場快速滲透。

目前小間距 LED 主要應用於室內專業顯示市場,隨著小間距 LED 性價比逐步提高,小間距 LED 開始向商用顯示領域滲透。目前商用顯示技術包括電子白板、激光投影、商用電視、平 板拼接、廣告機、小間距 LED、DLP 拼接、單屏顯示器 8 類技術,其中電子白板和激光投 影技術佔據主流。激光投影採用激光光源投影,壽命達到 2 萬小時,且具有低能耗、散熱好、 色彩純凈、閃閉性等優點,因此銷售規模近年來高速增長。小間距 LED 憑藉優秀顯示性能, 隨著技術日漸成熟、成本逐步降低,銷售額高速增長,在商顯市場迅速滲透。在電 影屏應用 方面,小間距 LED 對傳統投影銀幕替代空間巨大。2018 年 2 月上海五角場萬達影城安裝國 內首塊 LED 電 影屏,由三星供貨,點間距達到 P2.5,實現超清 4K 解析度(4,096 x 2,160)。與傳統電 影屏幕相比,小間距 LED 屏具備高峰值亮度、高對比度、HDR、色彩均勻等突出 顯示效果。

當前小間距 LED 在解析度方面仍然有所不足,P2.5-P1.0 產品像素密度介於 10-25 之間,人 眼可極限分辨距離為 3.4-8.5 米。Mini LED 較小間距 LED 實現更小間距,像素密度進一步提 高, Mini LED 顯示是對小間距 LED 的承接與發展,能夠進一步拉近可視距離(拉近到 1-3 米),提高畫面顯示效果,尤其在 3-5 米觀看距離範圍內更具競爭力。同時在 Mini LED 顯示 屏在對比度、灰度、峰值亮度、均勻一致性等視覺效果方面較 LCD 拼接、DLP 拼接、激光 投影等技術大大提升,同時,Mini LED 可實現精細化高動態範圍(HDR),使畫面顯示更多 明暗細節,從而提高畫面細膩程度;並在無拼縫、更長壽命等方面更具競爭力。

但隨著 Mini LED 點間距微縮化,燈珠用量成倍增長,Mini LED 顯示屏成本較小間距 LED 大 幅提高,因此 Mini LED 顯示屏預計主要集中於專業顯示市場及電 影屏等高端商用顯示應用。

4. 產業鏈相關重點公司分析(詳見報告原文)

4.1. 上游外延晶元行業相關企業

4.1.1. 三安光電:LED 晶元龍頭優勢顯著,加碼 Mini/Micro LED 及化合物半導體

4.1.2. 華燦光電:大陸優質 LED 晶元廠商,Mini RGB 晶元進入量產

4.1.3. 乾照光電:深耕行業地位,堅守 LED 晶元主業

4.2. 中游封裝行業相關企業

4.2.1. 國星光電:全球小間距

4.2.2. 鴻利智匯:專注封裝業務,多款 Mini LED 產品具備量產能力

4.2.3. 瑞豐光電:切入利基市場,Mini LED 背光具備量產能力

4.3. 下游顯示屏行業相關標的

4.3.1. 利亞德:布局 COB Mini LED,文化科技+金融驅動發展

4.3.2. 洲明科技:內生+外延驅動發展,P0.9 Mini LED 進入量產

(報告觀點屬於原作者,僅供參考。報告來源:安信證券)

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