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Yole预测,2024年起MicroLED市场将逐步放量。
但目前来受制于良率,巨量转移的成熟度等因素产业规模突破仍需时日。
MicroLED的应用领域十分广阔,未来智能手机等中小尺寸产品将有望是率先切入点。
一、MiniLED:
下一代显示技术新渗透
1、更小的间距,更优质的显示效果
(1)MiniLED技术是传统LED技术向MicroLED技术的过渡阶段
LED即发光二极管,由含镓、砷、磷、氮等III-V族化合物半导体材料制成。
目前,LED的下游应用主要包括照明、背光、直显三大板块。
MicroLED技术,是指在一个芯片上集成的高密度微小尺寸的LED阵列,如LED显示屏每一个像素可定址、单独驱动点亮,可看成是户外LED显示屏的微缩版,将像素点距离从毫米级降低至微米级。
根据LEDinside最新的定义,MicroLED的晶粒尺寸约在75μm以下。
MiniLED是介于传统LED与MicroLED之间,在传统LED背光基础上的改良版本。
MiniLED显示的晶粒尺寸约在75-300μm,包括自发光和背光两种技术。
(2)MiniLED技术得益于小间距LED的快速发展
目前,小间距LED方兴未艾,MiniLED技术正在加速发展。
根据Ofweek产业研究院和高维咨询预测数据显示,2020年全球小间距LED显示屏市场规模将接近18亿美元,同比增幅约10%,这将是一个很大的量。
(3)大尺寸、超高清显示需求呼唤小间距LED进一步发展
市场需求推动技术创新,传统LED向MicroLED发展的进程中,MiniLED将作为一个跳板。
随着倒装芯片、驱动IC技术、巨量转移等技术的突破,MiniLED技术会逐渐向MicroLED最优显示方案靠近。
MiniLED背光与一般侧光式背光源相比,具备更好的透光均匀度、较高的对比度和更细致的明暗显示,主要应用在超省电、超薄的直下式手机与电视背光。
宽色域、色彩鲜艳:
MiniLED的色彩鲜艳度可以和OLED相媲美,因为MIniLED可以实现RGB三原色的无缺失显示,并且可以覆盖较宽的色域。
对比度更优:
亮度、显示器厚度、黑边问题均有提升:
2、“背光“+“直显”应用双驱动
(1)MiniLED背光+LocalDimming技术带来绝佳视觉体验
两者结合可以通过实时监测电视信号中画面各处的亮暗场,实现时刻控制对应背光区域的开关及亮度调节的效果,使画面色彩更逼真,清晰度、对比度更高。
MiniLED背光显示能够以全矩阵式的方式进行分区调光,实现强化显示画面的高对比度以及高分辨率的目的,达到HDR显示效果,如对低分辨率的黑白画面进行分区调光。
(2)首款MiniLED背光TV
2019美国SID展上全球首款主动式有源矩阵驱动的65吋RGBAM-MiniLED背光TV惊艳全场,峰值亮度达到2000nit,LocalDimmingZones大于5000。
其核心背光方案采用新一代的RGBAM-MiniLED背光,由国星RGB事业部、TCL工业研究院、TCL电子共同开发。
MiniLED应用另一个主力是RGB小间距显示器,即以小尺寸封装MiniLED打造出显示像素间距低于P1.0mm的大尺寸显示屏幕,随着技术迭代,未来将迎来更好发展。
MiniLED使显示屏点间距进一步缩小成为可能。
RGBMiniLED结合了COB封装的优势,克服了正装芯片的打线及可靠性的缺陷,可以使视距大幅减小,实现了户内显示屏进一步替代原有LCD市场的目标。
小间距LED的快速发展带动了MiniLED直显的发展,是LED小型化的产物。
目前,小间距LED发展较为成熟,MiniLED承接其技术,并在应用领域进一步深入发展。
从产品尺寸来看,MiniLED直接显示屏产品对应着110寸以上的显示市场,很好地满足了客户对尺寸显示屏的需求。
由于研发制造成本较高,MiniLED直显屏在商业、专业显示市场潜力较大,主要包含交通管理指挥中心、安防监控中心、室内商业显示等,但在民营用途方面发展空间较小。
3、新一代显示技术的核心方向之一
从技术角度上看,作为显示技术的核心之一,MiniLED技术在色彩对比度、节能、寿命等方面都具有一定的领先优势。
从价格上看,MiniLED目前的成本虽仍然较高,但上中下游产业链正在向成熟发展,即将进入大规模生产阶段。
各大厂商争相入场:
目前,索尼、三星、TCL、康佳等电视厂商,苹果、华为、小米、等手机制造商都涉足了MiniLED领域,推出了多种MiniLED应用。
未来,MiniLED显示技术将引领显示领域的新趋势,成为屏幕显示领域的最新技术。
二、技术日趋成熟,产业链蓄势待发
1、各终端厂商积极推动MiniLED技术应用
苹果有望推出MiniLED背光产品,或带动相关供应链发展。
根据集邦咨询LED研究中心(LEDinside)调查,苹果预计在之后的iPadpro及macbook上都会引入MiniLED新品。
各环节供货商面临的最大挑战是相对较高的良率与较低的成本。
苹果12.9寸iPadPro预计采用背光分区调控以达到高对比度与色彩饱和度效果,将使用近一万颗MiniLED,这也将对供应商带来一定的挑战。
苹果积极布局MiniLED产线:
苹果设立新厂并与晶电、友达展开合作。
同时晶电与友达隆达进行合并,双方的资源整合有利于互利共赢,实现专业分工。
晶电专注于上、中游,隆达则聚焦于下游,这有利于加速扩大Mini/Micro-LED的应用,使客户、供货商与消费者,可共享资源整合所带来的效益。
推出搭载MiniLED新品,各产业链环节厂商持续发力。
背光产品的应用领域主要集中在TV、显示器等领域,并逐步向其他领域渗透。
中国大陆LED厂商在Micro/MiniLED领域的合作与扩厂计划持续推进,各产业链加码投资金额,看好MiniLED和MicroLED未来的前景。
2、MiniLED各产业链环节解构
(1)MiniLED芯片尺寸微缩化,对一致性与可靠性要求提升
从芯片端看,芯片的生产和检测等过程都存在高难度和效率低下的问题,其原因是MiniLED尺寸微缩化,芯片使用量大大提高。
此外,红光倒装芯片的生产技术难度很大,芯片转移过程的可靠性和良率仍较低。
MiniLED显示产品对芯片的电流和颜色等的一致性和可靠性要求很高,对芯片的生产也提出了很高的要求。
MiniLED芯片端技术渐趋成熟,成本瓶颈有望逐渐克服。
相对于传统LCD,MiniLED背光芯片数量消耗较大、调光区域较为精细,整个系统成本较高。
MiniLED芯片相应的附加值和技术难度相对较大,其原因是尺寸更小,生产线的线宽精度、芯片小型化等制作难点较多。
从应用领域来看,高端的笔记本电脑等IT产品以及大尺寸/8K液晶电视等是其主要应用方向。
LED芯片厂商积极向MiniLED等中高端产品扩产,国内知名厂商华灿光电、三安光电等已经有部分生产。
此外,涉及MiniLED芯片制造的厂商还有晶电、日亚、科锐、欧司朗、隆达、光弘等。
(2)MiniLED封装技术不断演进
COB封装(ChipOnBoardLight):
将裸芯片用导电或非导电胶粘附在互连基板上,然后进行引线键合实现其电连接。
与传统封装技术相比,COB技术有以下优点:
价格相对便宜;
节约空间;
工艺更加成熟。
COB封装技术也存在不足,一是对环境要求更为严格,二是需要另配焊接机及封装机,且有时速度跟不上PCB贴片;
三是出现问题维修较困难等。
COG封装(chiponglass):
即玻璃上芯片技术。
它直接通过各项异性导电胶(ACF)将IC封装在玻璃上,实现IC导电凸点与玻璃上的ITO透明导电焊盘互连封装在一起。
目前MicroLED生产挑战之一是巨量转移(MassTransfer),是必须逾越的技术鸿沟。
具体来说,要把巨量的微米等级的LED晶粒,透过高准度的设备,将之布置在目标基板或者电路上,应采取何种有效方法。
巨量转移的难点是将转移良率提升到99.9999%,同时每颗芯片的精准度控制在±
0.5μm之内。
MiniLED封装厂主要采用倒装、COB与IMD技术。
厂商采用适合自身现阶段发展的MiniLED封装技术,紧抓领先优势。
MiniLED封装厂商目前主要采用COB和IMD(IntegratedMountedDevices)集合封装技术两种方案。
IMD技术(N合1)则是将两组、四组或六组RGB灯珠集成封装在一个小单元中。
倒装芯片适合超小空间密布的需求,无需打线,也适合微小空间布局的需求和多种材质封装基板。
而COF、COG等封装技术未来亦有可能成为主流技术之一。
(3)MiniLED检测分选:
需求扩大,相关要求更趋严格
现阶段,MiniLED在台湾的检测分选设备主要玩家包括惠特、梭特等。
2020年,惠特MiniLED点测/分选设备比重将有望提升,以应对MiniLED大量导入高阶显示器背光应用。
MiniLED对测试仪器要求更高。
分光分色测试仪和检测外观的影像系统等检测系统的准确性、可靠性、稳定性以及测试精度都必须满足更高的要求。
对于MiniLED,3N颗芯片的测试偏差需要控制在3%以内,相较传统要求3颗LED芯片的测试要求偏差在3%以内的要求难度提升了许多。
后段波长挑选的需求将逐渐增加:
Mini和MicroLED对于波长均一性的要求逐渐提高,对于后段挑拣的数量和时间要求也会逐渐提高。
(4)MiniLED背板环节:
目前仍以PCB为主,玻璃有望成为未来趋势之一
目前,大多数MiniLED背光源都采用印刷电路板(PCB)和柔性印刷电路板(FPC)作为背板材料。
但也存在一些缺陷,如成本高、背板厚等,难以完美地满足有源矩阵(AM)驱动方案。
中小尺寸MiniLED背光液晶显示器正在尝试采用低温多晶硅(LTPS)薄膜晶体管(TFT)的玻璃背板。
随着芯片尺寸的缩小,预计到2020年,玻璃将有望成为MiniLED背板的主要技术路径之一。
MiniLED背光玻璃、PCB背板未来有望并存。
现阶段PCB背板更容易快速实现量产,在市场上会存在一定份额;
玻璃背板工艺精度可达到非常高的水平,加工面积能力成本等有望优于PCB,在直显领域更具优势。
(5)MiniLED驱动IC环节:
精准控制、高集成、低功耗、高性能是发展趋势
高集成和低功耗将是未来驱动IC的重要发展方向。
MiniLED技术中驱动IC对电流的精准控制要求更高,原因是其点间距较小,所用发光芯片尺寸小且数量多。
大量的驱动IC和LED芯片的使用造成了散热困难,甚至会损害产品的显示品质和使用寿命,高集成和低功耗的设计可以很好地解决以上问题。
高阶LED驱动IC版本正面临升级。
该升级为了实现品质管理、即时运行监控等功能,内建低功率电路与驱动设计,着眼于8K、4K超高密度模组,注重加强色阶、屏幕刷新率、对比度及HDR等性能表现。
此外,还增加了让LED驱动IC即时回报错误状态,在小间距LED驱动IC上加强了感测技术等功能。
①背光模组
瑞仪光电表示,将在未来3到5年内推出使用了MiniLED芯片的高端LED背光单元,其在MiniLED产品具有很大潜力。
未来苹果将会有更多的产品采用MiniLED背光模块的架构,包括液晶显示器、笔电、平板电脑等。
重回直下式背光,分区点亮背光源的模式,以此适应MiniLED背光模块的设计。
虽然一般市售液晶显示器的背光模块大多采用的是侧光式,但为了使用MiniLED背光模块,重回直下式进光,分区点亮背光源的模式是当前技术的一种选择。
3、成本有望逐年下降
据集邦咨询预测,技术成熟与制程良率提升双驱动,每年MiniLED背光显示器成本的降幅为15~20%。
TrendForce预估,到2022年部分MiniLED产品成本将有机会低于OLED显示器,形成市场竞争力。
从MiniLED背光的成本结构观察,2021年版本的12.9寸iPadPro中LED芯片、PCB背板、驱动IC等零组件成本占比较高,近10,000颗的MiniLED芯片将被用作背光源。
MiniLED背光通过拉高LED的使用颗数来提升亮度,仍带有传统LCD的架构。
据WitsView分析65英寸UHD4K电视面板,若采用QDEF技术(传统高端直下式背光搭配量子点膜),面板模组的成本约为600美元,而采用MiniLED背光根据品质要求的不同,成本或更低。
三、高品质显示效果催生新需求
1、中大尺寸背光及直显有望率先突破
MiniLED从作为直显或者背光技术这一路径来看,未来短期内主要在中大尺寸上,除了大尺寸TV以外,显示器、笔记本及车载等中尺寸应用的高端产品也有很广阔的应用前景。
同等LCD尺寸需求,MiniLED背光封装颗粒数需求至少是其目前的5-10倍。
随着终端平均尺寸的增加,MiniLED背光技术替代传统LED、LCD在TV、NB、PC等终端产品上的应用进程将加快,从而拉动LED新品和封装颗粒的潜在需求。
MiniLED显示空间广阔,CAGR约12%。
据LEDinside数据显示,LED显示屏未来应用于租赁市场、零售百货和会议室市场的需求将显著增加,2022年全球LED显示屏市场规模将达到93.49亿美金,预估2018~2022年复合成长率为12%。
随着MiniLED技术不断更新,将逐渐渗透到这些市场领域中来。
MiniLED显示屏应用主要瞄准现有小间距显示屏市场和75寸以上的超大屏幕电视。
小间距和超大屏幕电视迎合了用户对大尺寸超高清显示的需求,包括商用及专业应用领域,目前MiniLED主要应用在超大屏电视上,未来这一块也将是长期存在的需求支撑点。
2、超高清+5G需求叠加政策红利,助力MiniLED需求提升
国家层面支持超高清视频产业发展。
国家规划2020年符合高对比度等要求的4K电视销量占比超过40%,并在2022年全面普及,且8K电视销量在2022年占比超过5%。
消费升级趋势下,8K超高清视频技术迎来广阔需求空间。
从2K发展到4K,再到最新显示技术8K,消费者追求清晰度、对比度和分辨率更加先进的显示屏幕。
此外,现代医疗、影视娱乐、智能安防、智慧交通、工业可视化等新业态对超高清显示有巨大需求,未来8K显示的市场空间将会十分可观。
5G网络全面应用的时代即将到来,5G网络高效、实时的传输速率结合8K超高清显示技术,带来极速、超清视觉感官。
2019年是我国正式进入5G商用的元年,5G+8K的组合模式,将会带来显示产业的巨大增量。
据LEDinside预测,全球MiniLED市场规模将从2018年的7,800万美元高速增长至2024年的11.75亿美元,CAGR将达到57.15%,且预计2020年将是MiniLED的爆发大年。
预估2024年MiniLED背光在IT、电视及平板应用的渗透率,分别可能成长至20%、15%及10%。
未来MiniLED终端显示设备CAGR值均较高。
根据Yole2019年发布的最新报告,2020-2024年MiniLED在TV上应用的CAGR值最高,达到234%,从目前的产业情况来看MiniLED在大尺寸产品上落地可能最快,在2020年上半年部分厂商已有小规模产品出货。
其次分别是可穿戴设备、VR、手机、显示器、汽车等,在小尺寸方面可能稍微落后。
MicroLED将是未来最先进的显示技术,产业化规模落地仍需时日。
Yole预测,2024年起MicroLED市场将逐步放量。
按照YOLE较为乐观的预测数据来看,到2027年MicroLED的市场规模有数倍提升。
预计MicroLED的应用渗透领域将会先从智能手表以及AR、MR(混合现实)开始,并向平板电脑、电视、智能手机逐渐渗透,未来MicroLED在智能手机中的应用将会十分可观。
四、重点公司简析
1、三安光电
全球领先的LED芯片厂,积极布局MiniLED芯片产业与第三代化合物半导体业务。
公司在湖北省葛店经济技术开发区投资120亿元的Mini/MicroLED外延与芯片产品项目,已于去年开工建设。
一期投资在24个月内完成并投产,预计年实现销售收入72亿元、利润总额17.84亿元。
2020年6月17日公告,公司决定在长沙高新技术产业开发区管理委员会园区成立子公司,投资建设碳化硅等化合物第三代半导体等的研发及产业化项目,包括长晶、衬底制作、外延生长、芯片制备、封装产业链,投资总额为160亿元,继续加码第三代半导体。
MiniLED产品已启动批量供货。
据集微网消息,三安光电在互动平台表示,公司目前MiniLED芯片批量供货三星,其他客户部分在验证,部分有少量供货。
公司的MiniLED产能在公司的现有产能及泉州三安半导体都有分布。
目前湖北三安投资建设的Mini/Micro显示产业化项目正处于初期建设阶段。
2、兆驰股份
MiniLEDRGB直显定位中高端产品,力争实现全系列覆盖。
20年一季度,兆驰光元显示事业部量产产品已有5款,并将加速RGB产品拓展,定位中高端MiniRGB显示、小间距显示、户外显示。
未来将陆续推出户外2727、1921、1515器件,实现显示全系列覆盖,为用户带来“高质价比”的RGB灯珠解决方案。
MiniLED背光产品持续投入技术研发,已获国内大厂认可。
公司积极投入MiniBLU等前沿技术开发,保持产品的技术领先优势。
目前,公司MiniLED背光产品已得到康佳、京东方、创维等企业的认可,国际客户正在拓展中。
已推出P0.6-1.0MiniLED显示产品,并将MiniLED和小间距产品相结合,推出了高端倒装产品F1010,订单供不应求。
预计MiniLED产能将持续提升。
公司根据市场需求和LED全产业链的战略布局,制定了第二期1200条LED封装生产线的扩建计划,预计于2020年年底前投产,旨在进一步扩大规模优势,持续提高高附加值产品的比重。
3、利亚德
深耕LED显示、小间距、户内LED等领域。
2016年-2018年连续三年蝉联全球LED显示市占率第一,小间距市占率第一。
注重技术研发与专利技术储备,巨量转移技术具有领先优势。
2019年初,公司采用自主研发的巨量转移技术率先推出可小批量生产的Mini/MicroLED显示产品。
公司与台湾晶元光电合资的无锡量产基地主要研发Mini/MicroLED的巨量转移技术,及基于该技术衍生的Mini/MircoLEDPOB产品与COG产品。
无锡工厂计划在10月投产,届时Mini背光显示及MiniLED自发光显示有望正式上市。
公司注重专利技术储备,2019年,公司在Mini/MicroLED显示方面的国内发明专利共2件,国内实用新型专利共8件。
生产工艺高超,良率较高。
公司开发的Nin1Mini/MicroLED,全部采用倒装LED芯片,无焊线,有效避免因虚焊、焊线老化、载流子迁移等引起的失效,无焊线的出光面更利于表面光学设计。
达到部分规格产品的量产,良品率较高:
公司做Mini已可实现P1.25、P1.56MiniLED产品的量产,目前良品率可达98.9%,转移速度1000pcs/秒。
4、聚飞光电
公司专业从事SMDLED产品的研发、生产与销售,主营业务属于LED封装。
2019年,聚飞光电实现营收25.07亿元,同比增长6.90%;
实现归属于上市公司股东的净利润3.08亿元,同比增长93.01%;
毛利率达到27.92%,比上年同期高了6个百分点。
持续加码MiniLED新技术。
2019年公司开展研发“MiniLED模块制造技术“,通过持续不断的技术创新、精益管理,充分发挥现有资源优势,继续丰富LED关联产品。
MiniLED是公司拓展的一项新业务,也是公司未来重点投资的方向之一,目前处于批量供货阶段。
公司的MiniLED模组采用COB或COG两种方案。
发行可转换债券助推LED技术研发中心建设。
2020年4月10日公告,聚飞光电公开发行7.05亿元可转债,募集资金将用于惠州LED产品扩产项目和惠州LED技术研发中心建设项目。
其中,技术研发中心的研发内容有“MiniLED模组制造技术”、“MicroLED模组制造技术”等。
5、国星光电
公司在显示屏用器件、白光器件(背光)、组件(背光源)中均涉足MiniLED。
公司率先成立研发中心,Mini产品系列不断完善。
2018年公司在国内率先成立Mini&
MicroLED研究中心,同年6月,公司全球首发MiniLED第一代产品IMD-M09T。
目前MiniLEDIMD-M09T规模量产,并推出更小间距的IMD-M05,整个系列已覆盖P0.9、P0.7、P0.5,产品系列不断完善,可满足客户不同应用场景需求。
公司高度重视自主创新工作,2019年公司研发投入1.46亿元,占营业收入比例3.60%。
截至2019年末,本部及子公司累计先后布局Mini&
MicroLED等前瞻性产品的关键技术专利申请102项。
在MiniLED领域,推出了适用于P0.7高密显示的IMD集成封装MiniLED显示器件、MiniLED背光器件、高阶8K高清电视MiniLED背光模组等。
6、瑞丰光电
公司近5年布局的Mini/MicroLED背光初见成效,已经导入智慧电视、电脑、PAD、汽车、医疗、超高清8K显示等领域重要客户,部分产品实现批量交货客户。
公司还将重点在MiniLED和MicroLED战略性投入积极扩产满足市场需求。
公司与国内外知名电子企业紧密合作开发了各类Mini背光和显示产品方案,率先建成了国内MiniLED的自动化生产
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