2022年1月5日-1月8日,全球备受瞩目的CES国际消费电子展在美国拉斯维加斯拉开帷幕。作为全球彩电企业的佼佼者,索尼在CES开展第一天为大家带来了多款新品,其中8K Mini-LED新旗舰索尼Z9K、4K Mini-LED索尼X95K成为了全场焦点。对于将OLED电视作为核心业务的索尼来说,Mini LED背光电视的发布意义重大。当下,Mini LED背光电视在市场中还处在一个成长期,而随着索尼的加入,Mini LED背光电视市场或将迎来快速发展期。
其实,索尼最早在2012年发表过Crystal LED Display,提出Micro LED技术原型,并在55吋显示器上采用了622万颗Micro LED打造出高分辨率的显示像素以来,LED厂商晶电马上跟进,提出了Mini LED的概念,同样将尺寸缩小,但保留蓝宝石基板,因此仍可采用现有的设备制作,生产难度及成本皆比Micro LED低,更能尽快进入商用市场。
Micro LED,又称为mLED或μLED,是一种基于微型发光二极管(LED)的新型自发光显示技术。业内不同公司对Micro LED的定义不同,PlayNitride和Sony公司定义LED芯片尺寸小于50μm,或发光区域小于0.003mm²称之为Micro LED,介于普通LED和Micro LED 之间的称之为Mini LED。LEDinside曾经定义100μm作为Micro LED及Mini LED尺寸的分界,即100μm以上的为Mini LED,小于100μm的则是Micro LED。随着相关技术的持续进展,厂商已经能够制造出尺寸小于100μm但仍带有蓝宝石衬底的Mini LED芯片。
于是,在LED行业新蓝海市场中,基于相对成熟的技术和逐步下降的成本,Mini LED正在如火如荼地发展,成为各大厂商争相卡位的主要领域,市场已开始呈现出群雄逐鹿的局面,经过近几年的努力,各大行业领头企业从设备端,到芯片、封装、模组端,再到应运端都取得了长足的进步。
Mini LED,即次毫米发光二极管,其本质上仍是LCD屏幕,只是LCD屏幕背光技术的升级。
在这里我们先比较一下目前市面上的OLED与LCD屏幕。
LCD屏幕的工作原理:当给正极电路施加电压,电会穿透液晶层,连通负极电路,构成回路,电压会驱使液晶层发生偏转,液晶层就像百叶窗一样遮挡一部分光防止射出。通过控制电压的大小,就可以调整液晶层的偏转角度,分别控制红绿蓝每个子像素的亮度。通过亮度比例的改变,就可以混合出一切想要的颜色。
LCD背光层通常由几十到数百颗尺寸大于200μm 的LED灯珠组成。这些LED灯珠一开全开,一关全关,不能单独控制开关。LCD整个屏幕所有像素点共享一整块大的背光层。且由于液晶分子没办法完全闭合,LCD是无法显示纯正的黑色的。
OLED屏幕的工作原理:OLED(有机自发光二极管)基本结构是在 ITO玻璃(正极)上蒸镀有机发光材料(依次为空穴层、发光层、电子层),在电子层上方有一层低功函数的金属电极(负极),整体构成如“三明治”的结构。发光层中的发光材料主要分为小分子材料与高分子材料两大类。小分子材料是目前主流的量产方案,主要包括发光层材料和通用层材料。不同的发光材料可以发出不同颜色的光。OLED屏幕每个像素点也由红绿蓝三个子像素组成,通电即可发光。通过调整电压大小可以控制每个子像素亮度,三种颜色的亮度按不同的比例混合,就可以显示出想要的颜色。由于OLED自发光,不需要背光源,每个像素点都可以独立控制开关,可以做到像素级控光。
与LCD相比,OLED存在可显示纯黑,不漏光,近无限的对比度,响应时间短,可弯曲,功耗低等优势,但也存在着寿命短,屏闪,像素密度点低等劣势。
Mini LED将LCD屏幕背光层的LED灯珠mini化,每个LED灯珠尺寸约在50-200μm之间,这样背光层就可以塞下更多的背光灯珠,使其背光显示能够以全矩阵式的方式进行分区调光,强化显示画面的高对比度以及高分辨率,达到HDR效果。同时Mini LED的芯片尺寸又持续下修,增加控光区域,让画面更加细致让屏幕获得更好的亮度和亮度均匀性,从而改善LCD一直被诟病的黑白对比度问题,可以获得和OLED接近的显示效果,又避免了寿命等问题。
而Micro LED(微型发光二极管),则是将OLED中的有机自发光二极管替换成无机材料的LED灯珠,并将LED结构薄膜化、小型化(像素级)、矩阵化,并在一个芯片上高度集成的固体自发光显示技术。Micro LED可以说集成了LCD和OLED的全部优势,是下一代主流显示技术的重要选择,在众多领域均有替代现有技术的潜力。Micro LED 阵列可以达到超高密度像素并具备自发光的特性,相比 OLED 和 LCD 有更高的发光效率、更长的寿命和更高的亮度,同时具备轻薄、省电荷全天候使用的优势,在显示领域将获得广泛应用。
但是,Micro LED商用尚有重重困难。现阶段 Micro LED 还有许多技术瓶颈有待突破,如芯片制造工艺尚未标准化使得良品率和产量尚不成熟;巨量转移的技术要达到至少数十KK 级转移效率,现代工艺难以达到;如何在百万级甚至千万级的芯片中对坏点进行检测修复也是一大挑战等。这也是目前Micro LED出货量低、售价高昂的原因。因此,在Micro LED成本大幅降低前,Mini LED将是高端显示屏的主流过渡方案。
虽然在技术原理上,Mini LED 背光与传统 LED 背光没有本质区别,只是背光 LED 灯珠尺寸缩小、动态分区增多,也因此实现难度和成本远低于 Micro LED。根据 LEDinside 估算,相同对比度条件下,采用 Mini LED 背光的液晶面板价格仅约为 OLED 面板的 70-80%,而液晶画面显示效果却能大幅提升,且保留了LCD技术高亮度、长寿命的优点。
2021年4月21日,苹果发布12.9吋iPad Pro,搭载Mini LED背光显示屏幕,采用约 10000颗Mini灯珠,推动了Mini LED背光技术的商业化进程。同年,三星/TCL等也陆续发布搭载 Mini LED 背光的高端电视。因此,2021年可以说是Mini-LED技术的商用元年。随着众多TV厂商纷纷高调发布新款搭载Mini LED 背光的电视机型,将会带动 LCD 面板向高端产品延伸,有望冲击 WOLED 在高端大尺寸面板领域的垄断地位,并拉开 Mini LED 背光产品放量的序幕。而随着Mini LED背光产品放量,上游产业链技术成熟度有望进一步改善,并推动分区数量等基础参数提升,从而实现技术端优化和成本端下沉,最终助推 Mini LED 背光进一步普及。
据 Arizton预测,2024年Mini LED市场空间将达23.22亿美元,6年CAGR为147.92%。以大尺寸电视为例,传统 LED背光模组单台价值量在100元左右,搭载Mini背光技术的模组价值量约2000元+,价值量指数级增长。预计2021年Mini背光的电视产品出货在400万台量级(电视端渗透率约 2%),加上中尺寸1000万台量级、Mini直显产品5千万台量级;在上游芯片端,2021年Mini 产品有望消耗约130万片LED 4寸片,在目前芯片总产能中占比5.6%;芯片端单品指数级增量加持下,中游模组价值显著提升,预计2021年Mini背光模组总市场空间约180亿+。而后续随着技术成熟,产品成本有望逐年降低(预估3年内年降幅在15%~20%),带动产品渗透率提升,预计 2024 年电视/笔电/Pad/车载/电竞显示器的渗透率将分别达15%、20%、10%、10%和18%。
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