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LED行业专题报告:小间距LED持续景气,MiniLED蓄势待发

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共0条评论】【我要评论 时间:2020年7月02日

1、 LED 行业筑底,产业链集中度提升

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gG C#e2f,d0发光二极管(Light emitting diode,LED),是一种半导体发光组件。它的显示原理是利用半导体二极管的电致发光效应,使像素单元实现主动发光。不同材料制成的LED 会发出不同波长的光,从而形成不同颜色,经过芯片制造、封装等工艺后被广泛应用于各种指示、显示、背光源、照明和城市景观等领域。

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受益于成本优势、国家政策支持及旺盛的下游需求,我国成为 LED 全球产能转移的主要受益者,目前已成为全球最主要的 LED 生产基地。高工 LED 研究所(GGII)数据显示,2012-2018 年国内 LED 产值从 2059 亿元增长至 5,985 亿元,年复合增速高达 16.47%。

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B9q@*JOFDB01.1 LED 应用领域

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LED 下游应用领域主要包括通用照明、景观照明、显示屏、背光应用、信号及指示、汽车照明等领域。2018 年 LED 产业数据显示,占比最 高的通用照明行业已趋于饱和,而显示屏及景观照明应用领域产值有良好增长趋势。

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1.2 LED 产业链上下游

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LED 拥有着成熟完整的产业链,主要包括上游的外延增长及 LED 芯片制造、中游的器件与模块封装以及下游的显示与照明应用三大环节。我们观察到,LED 行业正逐步走向寡头集中、规模精益生产、技术迭代加速的新阶段。LED世界资讯网8Pz A$E"M-iH\-x

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1.2.1 LED 芯片行业市场格局

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从供给端来看,在国家政策支持下,我国 LED 芯片行业发展迅速,伴随着海外企业减产,部分产品订单向中国大陆转移,芯片大厂大幅扩产。从需求端看,受全球经济不景气、中美贸易摩擦、房地产调控政策等影响,LED 最大的应用领域照明业务需求不及预期,行业进入筑底阶段。LED世界资讯网g:?G"p'c

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2019 年是行业比较困难的一年,芯片产能过剩严重,稼动率很低,企业为了去库存纷纷降价。据三安光电 2019 年经营数据,芯片前三个季度产品价格降幅较大,进入第四季度产品价格才逐渐趋于稳定。反应在各企业 LED 芯片业务的毛利率上,呈现快速下行的趋势。

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除三安光电存货数据依然高企,其他几家 LED 芯片厂商的库存情况已有下降。我们可以看到,华灿光电、乾照光电、聚灿光电的存货周转天数也均有下降,整体看芯片行业的产能过剩和存货问题得到一定缓解。

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LED 芯片产能过剩,市场价格竞争激烈,不少芯片厂商营收和净利润双双下降,如德豪润达这类中小厂商被迫退出芯片市场。2018 年,我国前三家 LED 芯片厂商市占率合计 71%,其中三安光电达到 31%,而其在 2018 年全球 LED 芯片市场中市占率达到 28%。芯片行业整体竞争格局已初步成型,寡头效应愈发明显,未来行业集中度料将继续提升。

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1.2.2 LED 封装行业市场格局

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高工产研 LED 研究院(GGII)统计数据显示,2019 年中国 LED 封装产值达到1130 亿元,同比增长 17.71%,2020 年产值预计将达 1288 亿元,但增速放缓至 13.98%。

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`w)c@\ n$|;b0与芯片行业类似,LED 封装行业竞争加剧,各 LED 封装厂商普遍业绩一般。各上市公司近两年年报显示,除聚飞光电外,国内封装企业近两年来的扣非利润下滑严重,其中鸿利智汇、瑞丰光电业绩一定程度的受到商誉减值影响。

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]]:jhMfM0随着 LED 封装大厂产能继续释放,封装器件价格下滑,行业集中度会越来越高,整个行业逐步走向寡头效应明显、规模化精益生产、技术迭代加快的新阶段,高质量发展成为未来进阶的主要方向。提升高附加值、高毛利产品比重是 LED 封装企业产品布局重点,目前以小间距及 Mini LED 最受关注。

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2 小间距市场持续景气

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一般认为点间距在 2.5mm 以内的才可称作小间距 LED。LED 屏由灯珠组成,两个灯珠的中心点之间的距离称为点间距,LED 显示行业一般采用点间距来对产品规格定义,如 P10 指像素点间距为 10mm。点间距越小,LED 显示屏像素密度(PPI)越高,显示屏分辨率和成像效果越好。小间距 LED 显示性能优势明显,形成对传统显示技术的替代趋势。

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小间距 LED 屏拥有 LCD 拼接屏和 DLP 拼接屏所不具备的无缝拼接、高亮度范围可调、色彩还原度高、显示均匀性和一致性好、能耗低寿命长等优势。近年来,小间距 LED 逐渐从室外走向室内,形成对 DLP、LCD 拼接屏的替代趋势。

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2.1 成本下降,小间距 LED 快速普及

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随着上游设备国产化,LED 芯片产能快速释放,芯片价格下降及封装技术的日渐成熟,小间距 LED 成本快速下降。同时小间距 LED 显示屏订单规模的不断壮大,成本因规模效应而下调,加速小间距在市场上应用普及。

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2.2 专显向商用渗透,潜在市场空间巨大LED世界资讯网F0M)PN/~5T4eXjO

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!UP]fv0vh+p/d0基于小间距对比 DLP、LCD 拼接屏的优势,室内可应用场景日益拓宽。早期,小间距电视应用领域还主要是在对显示屏价格不太敏感,但对成像质量要求相对较高的专用显示市场,其中政府、公安、能源、交通等部门占据较大份额。LED世界资讯网.k/?pN8y

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x8V(y h7ZEj0目前,小间距成为 LED 显示屏的主流,专业显示领域的渗透率较为可观,高端商业显示领域成为最具潜力的市场。从国内市场看,2018 年小间距电视对 LCD 和 DLP拼接墙的替代率刚刚接近 20%,国外市场则刚刚起步,替代率预计 3%-5%。

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/d5@sPu9}0随着显示技术持续精进和生产成本的不断下降,商用领域的机场、商业购物中心、学校教育、商业企业、展览展示等市场已经开始采用小间距电视显示各类信息,各种LED 新技术的应用将加速小间距在商用领域的渗透,形成对传统拼接屏的替代趋势。体现在传统拼接屏企业业绩上,如威创股份、GQY 视讯呈明显下滑的趋势,而小间距全球龙头利亚德自 2015 年来营收快速增长。LED世界资讯网7B;[3|QzE7Atg*\

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据奥维云网(AVC),2019 年中国小间距 LED 市场销额 99.48 亿元,同比增长45.3%,销售面积为 215.8K 平方米,同比增长 97.4%。未来,随着技术发展和成本的降低,小间距显示在商业显示中的渗透率将进一步提升。

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z:n_,g7laI03、 封装工艺技术进入新周期LED世界资讯网\tm$YT)W | { K

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5C/O~3];X`#g(q;X0与传统小间距相比,Mini LED 在晶体尺寸持续缩小的过程中,在材料、设备、芯片、驱动 IC、PCB 设计和封装等各环节均面临新的技术难题。从技术本身来看,主要是良率、效率、一致性和可靠性的问题,其中尤其以封装工艺为要点。LED世界资讯网 j*O4h7n{] i)XA-Z

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显示屏对画质和显示效果要求极高,而封装表面的处理工艺不同,像素间也存在光色差异,容易导致混光不一致,校正难度高等问题,进而影响显示效果。LED 显示屏(主要是小间距)行业发展至今,除传统直插工艺外,已形成包括 SMD、COB、IMD等在内的多种封装工艺。LED世界资讯网+M6KF2XH&jG

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3.1 小间距市场主流封装-SMD 工艺

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7E` w\k6?S0SMD 是表面贴装器件(Surface Mounted Devices)的简称,采用 SMD 工艺的 LED封装厂将裸芯片固定在支架上,通过金线将二者进行电气连接,最后用环氧树脂进行保护。SMD 封装后的灯珠交给显示屏厂商,通过回流焊将焊点和 PCB 进行连接,并形成模组进行装配。SMD 封装的小间距产品,一般将 LED 灯珠裸露在外,或者采用面罩的方式。SMD 使用表面贴装技术(SMT),自动化程度比较高,且具有体积小、散射角大、发光均匀性好、可靠性高等优点。

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SMD 工艺问世后很快占据了 LED 显示屏封装工艺的市场,采用 SMD 封装工艺的企业在 LED 应用市场占据较大份额。SMD 封装具备技术成熟稳定、制造成本低、散热效果好、维修方便等优点,目前仍为传统小间距主流方案。

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然而,由于 SMD 器件变得更小,灯板上焊点面积也急剧缩小,对 SMT 贴片工艺要求大幅提升,同时厂家生产效率也受极大影响。例如:P1.5 的产品,每平米需要贴44 万颗灯,而到了 P1.0 的产品,每平米需要贴 100 万颗灯,不仅贴片的数量增加了约2.3 倍,同时 SMT 机器的贴片速度也需要大幅的下调,整体生产效率会受到极大的影响。

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过小的 SMD 器件,也给售后服务带来了极大困难,客户的使用现场,几乎无法完成 1mm 以内的产品维修。另一方面,当前市场发展迅速,小间距 LED 芯片呈微缩化趋势,SMD 的表贴封装形式面临技术瓶颈,已经难以在更小间距的领域发挥更大的作用。LED世界资讯网#M9t$[;Y_vk

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3.2 有效解决高密度封装-COB 工艺

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r8n:bo O3W.z D4Y0COB,即板上芯片封装技术(Chip on Board)。与 SMD 将灯珠与 PCB 进行焊接不同,COB 工艺先在基底表面用导热环氧树脂(掺银颗粒的环氧树脂)覆盖硅片安放点,再通过粘胶剂或焊料将 LED 芯片用导电或非导电胶粘附在互联基板上,最后通过引线(金线)键合实现芯片与 PCB 板间电互连。

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COB 封装集合了上游芯片,中游封装及下游显示等技术,因此需要上、中、下游企业的紧密合作才能推动 COB LED 显示屏大规模应用。相比起 SMD 封装形式,COB封装的小间距具有“密度越小,优势(轻薄、防撞抗压、柔韧性、显示效果好、防潮抗摔等各个方面)越明显”的特征。LED世界资讯网'f B\#ZhI&eE*c

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从工艺流程来看,采用 COB 工艺,产业链附加值从下游显示向中游封装转移。中游封装环节具备高度集成性,LED 芯片与 PCB 板组成的集成体已经具备显示产品的特征,下游显示屏更多承担组装性的工作。LED世界资讯网5I#es({[f6lO

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?:g6_j](?'\.e\0但目前 COB 工艺产业积累不足,其推广需要对现有产线和设备进行大规模改造,对厂商资本开支提出较高要求。此外,还面对一些技术难题:(1)封装一次通过率不高、对比度低、维护成本高等;(2)显色均匀性不如采用分光分色的 SMD 器件贴片后的显示屏;(3)需要固晶、焊线工艺,因此焊线环节问题较多且其工艺难度与焊盘面积成反比。(4)由于不良率高,造成制造成本远超 SMD 工艺。LED世界资讯网8|1n6Z;E"v

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3.3 经济与技术的结合- IMD 工艺LED世界资讯网f-WoD$KL_]

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目前市场上小间距封装主流工艺的除 COB 封装工艺外还有 IMD 集成封装工艺,即将两个及以上的像素结构集合在一个封装单元里,目前以四合一技术应用最为成熟。

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IMD 工艺上依然沿用的是表贴工艺,结合了 SMD、COB 优点。从像素结构来看,传统 SMD 封装基本是一个像素;COB 封装是将 LED 芯片直接封装到模组基板上,再对每个大单元进行整体模封,一个封装结构拥有成百上千个像素点;而 IMD“四合一”即一个封装结构中有四个基本像素结构,其本质上依然是四个由 12 颗 RGB-LED 芯片合成的“灯珠”。“四合一”LED 模组采用的是正装的芯片,随着封装厂家对芯片做出更多的要求,后期还可能会推出“六合一”甚至“N 合一”各种方案。

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$R)j8t {,ue.MY_ P7J0IMD 在分选上延续了小间距的成熟分选技术,可以对器件进行波长、亮度精挑细选,并且不同模具出来的器件在编带前得到了均匀分散,有效避免了封装时细微差异导致贴板后出现局部色差,因此色彩一致性更好。COB 的封装形式决定了其无法对模组中的每一单元像素进行分光分色,不同批次的胶水、不同批次的板厚、不同时期的配比、液态高温流动性,都或多或少存在微小差异。

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从整个解决方案来看,IMD Mini LED 因器件自身已集成化,可以降低屏厂 PCB板的层数和成本,性价比相对优于分立器件,也有分立器件的色彩一致性优势。COB封装在技术本身也有优势,但在工艺的关键难点和基础制程能力上始终未能实现突破,从芯片,分选成本、墨色一致性等方面,都制约了成本控制和规模化速度。

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COB 和 IMD 技术各有千秋,COB 虽然封装成本高,但是其减少传统的固晶工艺,重量有所减轻,可往轻薄化方向发展。不过,进入 COB 领域,需要重新购买设备、生产线等,要求企业拥有深厚的资金实力。而 IMD 技术可以沿用 SMD 的设备、生产线以及人员经验等。

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W1rF0n%e#I/\04、 Mini/Micro LED 蓄势待发,空间无限LED世界资讯网(vbK9sKH"F

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Q%U Kq8H3oM0一般情况下,更小的像素间距意味着更近的观看距离,传统小间距 LED 通常应用于大尺寸且对画质要求一般的显示场景。Mini LED 既可作为 LCD 背光源应用于大尺寸显示屏、智能手机、车用面板以及笔记本等产品,也可以 RGB 三色 LED 芯片实现自发光显示; Micro LED 具备极小间距、高对比度和高刷新率,适用于智能手表、AR、VR 等近距离观看的智能穿戴设备。Mini LED 背光应用已进入量产阶段,未来巨量转移技术的解决,必将大力的推进 Micro LED 的商业化进程。LED世界资讯网(M5f7|$b0r

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Mini LED 和 Micro LED 在小间距 LED 的基础上进一步缩小了灯珠间距和芯片尺寸,是小间距 LED 显示进一步精细化的结构。Mini LED 有两种定义,广义上指 LED灯珠像素点间距小于 P1.0,实现这类产品采用传统的 SMD 表贴封装、IMDN 合 1 封装、正装芯片 COB 封装等都可以做到。严格定义上,Mini LED 要求所封装的单颗芯片尺寸在 50~200um 之间,此类芯片只有采用倒装芯片技术才能实现。LED世界资讯网Uso4ED3H

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4.1 Mini LED 性能优势明显LED世界资讯网\ ?1}?'`"k%v/^#lh/N

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*uB3dMo0Mini LED 背光显示性能可媲美 OLED,OLED 电视具备超薄、高对比、柔性曲面显示的优势,但成本也高。传统 LCD 电视最大的优势是成本低、可靠性高、寿命长、分辨率高;但不足之处是功耗高、对比度低、色域窄、厚度较厚等。采用 Mini LED 背光来搭配液晶显示,Mini LED 背光的精细分区结合区域调光技术(Local Dimming)、量子点技术,给 LCD 显示画质带来全面的提升,使得 LCD 在宽色域、高对比度、薄型化等方面可与 OLED 媲美。LED世界资讯网N"L)P~ G ve R#_

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g ^ Z)`-W(f't2A0p6|l04.2 Mini LED 量产实现,应用蓄势待发LED世界资讯网 M"A)^e B;?6L Jo

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Mini LED 已实现小规模量产,背光应用在终端厂商的带动下将率先实现规模化商用。目前,全产业链已具备技术、产能、良率的条件,Mini LED 成为 LED 显示发展新周期,短期内将实现放量。从应用角度看,Mini LED 目前拥有两种应用路径,一是取代传统 LED 作为液晶显示背光源,采用更加密集的灯珠间距,以直下式背光方式,改善背光效果;二是以自发光的形式实现 Mini RGB 显示,采用比小间距更加密集的芯片分布,实现细腻的显示效果。

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4.2.1 Mini LED 背光应用LED世界资讯网 v+L Bo0w5BZ#M

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(]/R]5P/H4Q0在技术和市场的双重驱动下,LCD 背光技术经历了从最初的 CFFL 背光到传统LED 背光、量子点背光,再到 Mini LED 背光等技术节点。背光技术的不断发展推动液晶屏显示效果效果持续提升,让人们得以享受超高清视觉盛宴。

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相比于传统 LED 背光液晶显示器,Mini LED 把侧边背光源几十颗的 LED 灯珠,变成了直下背光源数千颗、数万颗,甚至更多的灯珠。尽管单颗 Mini LED 尺寸较小,但由于采取直下式背光,将可透过 Local Dimming 设计达到高动态范围(HDR)的屏幕效果,具有更好的显示亮度、对比度和色彩还原能力,而且厚度与 OLED 相近且可挠可卷;在生产设备方面,Mini LED 可使用大部分传统 LED 生产设备进行生产,因此具有更高的经济性。LED世界资讯网U(@#| a9l,}1N1FQ

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C.n F LL5q+~,U0Mini 背光路径有 COB/COG、SMD 等方案。COB 与 COG 方案能做到 OD 距离(Optical distance,即背光模组中扩散板与 PCB 底部的距离),小于 1mm,从而使得背光源厚度(PCB+LED)极低,缺点在于目前技术并不成熟,良率较低,产业化难度高。SMD 方案同样是现有技术条件下的折中方案,其采用正装芯片,以 75 英寸电视背光为例,在 OD 距离小于 5mm 的情况下,LED 灯珠使用量小于 2.5 万颗,同时获得较低的成本。LED世界资讯网\-y9~ io!wj

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+T puleH0目前 Mini LED 背光显示器的制造成本高于传统的 LCD 和 OLED 显示器。然而,随着制造商继续改进制程技术和良率,Mini LED 背光显示器的成本预计将以每年 15%-20%的幅度下降。据集邦咨询 LED 研究中心(LEDinside)调查,到 2022 年,Mini LED背光显示器的成本有望低于 OLED 显示器,随着成本下降,Mini 背光有望大比例替代现有的 LED 背光,成为大尺寸液晶背光显示方案的主流选择。LED世界资讯网r,W;ymr&I4n

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(a^t!nw~oT04.2.2 Mini LED 显示应用LED世界资讯网e~;`IRR#P,sWz.X

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从产品定义上看,按照相邻像素点间距大小划分,Mini LED 显示的定义为像素点间距在 P0.3-P1.0 之间的全彩 LED 显示屏,而目前市场上量产的多为 P0.9 产品;P0.3以下则为 Micro LED 的概念,受制于巨量转移等技术限制,Micro LED 目前尚处于技术攻关阶段。

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从终端市场看,液晶显示屏满足不了高端客户的需求,以自发光的形式实现 MiniRGB 显示,既继承了小间距显示高亮度、高可靠性、反应速度快的优点,又具有自发光无需背光源的特性,可以达到体积小、轻薄的效果,实现更细腻的显示效果,同时相对其他显示技术更为节能、成本更低。Mini LED 显示主要用于高端商显,随着 2K/4K高清视频的普及,未来 Mini LED 显示在商显领域具备较大潜力 。LED世界资讯网G:Eo"?P(Q

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Mini LED 主动显示封装技术方案有两大主流路径,一种是 COB、一种是 IMD N合一方案。目前 COB 技术面临光色一致性、大规模生产难度高大、产业链生态不成熟等难题,且 COB 技术在 P0.5 以下不适用,即使作为过渡技术,也存在诸多缺陷。而N 合一基于现有 SMD 技术演进,集 COB 与传统小间距 SMD 的优势,同时对于现有产业链上下游较为友好,有望成为小间距进入 P0.X 后主流方案。LED世界资讯网s\ W$D;k'^ m8CO&C

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m'xR`I kEQ}!S0目前多家 LED 显示企业均已推出了 P0.9mm 的产品,如利亚德、洲明、艾比森等,更有企业推出 P0.7mm、P0.6mm 等更小规格的产品,P0.6/0.7mm 多处于样品阶段,而能实现量产出货的产品目前为 P0.9mm,从 P0.9mm 的市场终端价格看,每平方的价格高达 20 万,5 平方米以上的应用金额即突破百万,高昂的成本导致目前市场应用定位在高端指挥室、会议室、高端私人家庭影院等高端市场。LED世界资讯网~U u6ew6w

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4.3 终端厂商积极推进 Mini LED 应用LED世界资讯网,VA6{aw6_8DI

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苹果:苹果在 2019 年 6 月发布的 Pro Display XDR 显示器采用了类 Mini LED 技术,该显示器搭载 32 寸 LCD 面板,内部继承了 36 万颗 Mini LED 器件。

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终端 TV、显示面板厂商:以京东方、TCL 和海信为代表的显示面板或终端 TV 巨头纷纷推出 Mini LED 电视及其相关解决方案。其中,TCL 是全球首家尝试将 Mini LED技术应用于电视,它于 2019 年 10 月推出的基于 Mini LED 的 65 寸 4K 电视售价 14000元,价格低于同等尺寸的 OLED 电视,却能实现与 OLED 电视接近的显示效果,具备性价比优势;在 2020 年 CES 上,TCL 发布了全球首款 8K Mini LED 电视,搭载了名为 Vidrian 的 Mini LED 技术,在保持电视轻薄的前提下,还拥有比 OLED 更高的亮度,在色域、高对比度和动态范围以及 HDR 效果上均有不错表现。

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LED 行业厂商:国星光电于 2018 年在美国 Infocomm 视听展上公开展示的首款 MiniLED 显示产品 IMD-M09 标志着 LED 显示行业正式步入 P0.X 时代。并于 2019 年 6 月美国 Infocomm 视听展上推出可媲美液晶显示效果的 IMD-M07。LED世界资讯网Ddt|Rk

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笔记本厂商:微星、华硕首发 Mini LED 屏笔记本电脑,其他 PC 厂商有望跟进。在 2020 年 1 月的 CES2020 上,微星推出全球首款搭载 Mini LED 显示屏的电脑Creator 17,该电脑覆盖 100% DCI-P3 色域,支持 HDR,且峰值亮度超过 1000nits,它拥有 240 个局部调光控制区域,理论上避免了漏光和背光不匀的现象;此外,华硕推出的“超神 X”成为全球第二款搭载 Mini LED 显示屏的笔记本电脑,该电脑搭载通过VESA HDR1000认证的17.3英寸屏幕,实现4K分辨率且厚度仅为3.5mm。

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4.4 Micro LED 规模应用值得期待LED世界资讯网;x];dc m

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%dy hY}"aC U0Micro LED 屏相比 LCD 与 OLED 技术优势明显,厚度更薄能耗更低,其次亮度、屏幕响应时间、解析度、显示效果都要更好,其外一大优势是解析度超高。LED世界资讯网m4VrIqA pj

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Micro LED 未来可应用于对亮度要求较高的增强现实(AR)微型投影装置、车用平视显示器(HUD)投影应用、超大型显示广告牌等特殊显示应用产品,并有望扩展到可穿戴/可植入器件、虚拟现实(VR)、光通讯/光互联、医疗探测、智能车灯、空间成像等多个领域。

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三星连续两年在 CES 国际消费电子展上展示了使用 Micro LED 技术的电视“TheWall”;康佳于去年 10 月 31 日正式发布了 APHAEA 未来屏系列产品,推出 Micro LED电视 Smart Wall。LED世界资讯网P8v{7[C/G6C

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但我们可以看到,康佳公布的 Micro LED 电视 Smart Wall 的售价也十分惊人,其118 寸的 4K 电视约为 168 万元,236 寸的 8K 电视高达 888 万元。高昂的价格也意味着 Micro LED 电视在目前阶段很难实现大规模的应用。更多是应用于满足高端商用和一些高端客户的客制化需求。

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此外,Micro LED 在“巨量转移”环节及关键性设备上,目前还没有获得实质性的突破,要把数百万甚至数千万颗微米级的 LED 晶体正确有效的移动到电路基板上,是目前 Micro LED 所面临的一个巨大的挑战。未来巨量转移技术的解决,突破量产瓶颈,必将大力的推进 Micro LED 的商业化进展,技术问题解决后的市场值得期待。LED世界资讯网_zU9})x uF-As

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