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LED產(chǎn)業(yè)及Mini/Micro LED市場研究報告

來源:中信建投電子研究        編輯:davedit26    2019-08-13 11:37:52     加入收藏

從長周期維度來看,LED行業(yè)由海茲定律驅動成長。即每經(jīng)過10年,LED輸出流明則提升20倍,而LED的成本價格將降至現(xiàn)有的1/10。

  周期與成長共振,LED應用持續(xù)滲透

  從長周期維度來看,LED行業(yè)由海茲定律驅動成長。即每經(jīng)過10年,LED輸出流明則提升20倍,而LED的成本價格將降至現(xiàn)有的1/10。在海茲定律的驅動下,LED單芯片成本不斷下降,亮度不斷提升,長周期帶動了LED產(chǎn)業(yè)的應用滲透。但以3-5年為一個時間節(jié)點來看,LED又表現(xiàn)出較為明顯的周期性,行業(yè)景氣度由供需博弈決定。回顧2009年至今,LED芯片行業(yè)大致以4年左右為一個周期,每輪周期中行業(yè)盈利水準與庫存以及LED指數(shù)的走勢密切相關。2018年至今,LED市場再次進入下行周期,目前來看Mini LED技術及供應鏈不斷成熟,有望成為推動市場逐步恢復的新成長動能。

  高密度LED產(chǎn)業(yè)鏈不斷成熟,帶動行業(yè)發(fā)展新機遇

  小間距顯示持續(xù)景氣,成本下降有望推動市場高增長。2015年以來,LED小間距顯示成為帶動行業(yè)景氣度恢復的重要因素,未來在專用顯示及商用顯示市場仍有較大持續(xù)滲透空間。相比于傳統(tǒng)LED,小間距產(chǎn)品在亮度、色彩、可靠性、超大尺寸顯示等方面優(yōu)勢顯著,在專業(yè)顯示市場對液晶和DLP拼接屏形成快速替代,當前滲透率已接近20%。智慧路燈也有望成為小間距LED顯示在5G世代的另一重要產(chǎn)品應用方向,集成5G小基站、安防監(jiān)控、充電樁、環(huán)境監(jiān)測、語音廣播、智能調光等12大功能,市場空間超千億,遠超當前小間距傳統(tǒng)專用及商用顯示市場。

  Mini/Micro LED性能優(yōu)異,有望成為LED顯示新趨勢

  采用Mini LED背光技術的LCD顯示屏,在亮度,對比度、色彩還原和節(jié)能優(yōu)于當今LCD顯示器,甚至能與AMOLED競爭,同時還能控制生產(chǎn)成本。技術進步帶動MiniLED作為小間距顯示產(chǎn)品升級。Mini LED作為小間距技術的延伸,在商用及家用顯示領域有望迎來應用滲透。四合一封裝技術的突破是 Mini LED產(chǎn)品落地的關鍵。COB是適用于Mini/Micro LED產(chǎn)品的核心封裝技術,未來最具應用前景。Micro LED在消費電子和穿戴產(chǎn)品也有廣泛應用前景,Micro LED顯示的應用,因自發(fā)光的顯示特性,搭配幾乎無光耗元件的簡易結構,即能實現(xiàn)低能耗或高亮度的顯示器設計。

  MiniLED在背光與顯示最有望形成產(chǎn)品突破

  Mini LED能夠利用既有的LCD技術基礎,結合同樣成熟的RGB LED技術,開發(fā)出新一代背光設計的面板。從性能上講,無論是畫質、厚度、成本還是異形切割、曲面顯示,都能夠與AMOLED電視面板相媲美,有望成為大尺寸AMOLED顯示的潛在競爭方案。模型測算Mini LED 未來三年2片寸總需求量將達到1.07億片,市場需求增長空間極大。華為即將發(fā)布榮耀智慧大屏,Mini LED背光亦有望應用于部分機型,帶動Mini LED背光在5G大屏顯示應用新趨勢。建議關注產(chǎn)業(yè)鏈受益公司中微公司、三安光電、木林森、國星光電、洲明科技、瑞豐光電、TCL集團等。

  目錄

  一、周期與成長共振,LED應用持續(xù)滲透

  1.1 從長周期維度,LED由“海茲定律”驅動成長

  1.2 從短周期波動,LED由市場供需博弈決定

  1.3 目前正處于下行周期底部,Mini LED有望提供新的成長動能

  二、高密度LED產(chǎn)業(yè)鏈不斷成熟,帶動行業(yè)發(fā)展新機遇

  2.1 小間距顯示持續(xù)景氣,成本下降有望推動市場高增長

  2.2 Mini/Micro LED性能優(yōu)異,有望成為LED顯示新趨勢

  2.3 技術進步帶動Mini LED作為小間距顯示產(chǎn)品升級

  2.4 Micro LED在消費電子和穿戴產(chǎn)品也有廣泛應用場景

  2.5 Mini LED在背光與顯示最有望形成產(chǎn)品突破

  正文

  一、周期與成長共振,LED應用持續(xù)滲透

  1.1 從長周期維度,LED由“海茲定律”驅動成長

  LED產(chǎn)業(yè)類似于半導體摩爾定律的法則,我們稱-+之為海茲定律(Haitz's Law)。在海茲定律的驅動下,LED單芯片成本不斷下降,亮度不斷提升,長周期帶動了LED產(chǎn)業(yè)的應用滲透。海茲博士曾在2003年,對從1965年第一只商業(yè)化LED到2003年LED的產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)進行分析后發(fā)現(xiàn),每18 - 24個月LED亮度約可提升一倍。因而總結出LED領域的“摩爾定律”,即著名的“海茲定律”:每經(jīng)過10年,LED輸出流明則提升20倍,而LED的成本價格將降至現(xiàn)有的1/10。

  依循這個定律,LED的應用市場不斷拓展,從工業(yè)用、車用、手機、電視到照明,其市場規(guī)模正處于大幅的成長中。與半導體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展類似,LED產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展,除LED本身的技術進步,也離不開產(chǎn)業(yè)鏈配套的成熟及應用的不斷創(chuàng)新。從其產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷史來看,主要包括四個階段。

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  2000年前,技術發(fā)展初入探索期

  1907年,Henry Joseph Round首先發(fā)現(xiàn)了碳化硅的電致發(fā)光現(xiàn)象。20世紀50年代,英國科學家在電致發(fā)光的實驗中使用半導體砷化鎵發(fā)明了第一個具有現(xiàn)代意義的LED。在1980年之前,除藍光、白光外,紅、橙、黃、綠光LED相繼出現(xiàn)。之后,日本日亞的中村修二于1994年和1995年,在氮化鎵研究方面獲得重大突破,獲得了藍光LED,繼藍光LED技術突破后,白光LED正式啟動了廣泛的LED應用的時代。

  2000-2008年,LED進入第一個黃金時期,技術提升

  LED進入第一個黃金時期,初期是由美國亮銳Luminleds公司倒裝技術與臺灣的正裝技術的競爭,最后因為激光切割的技術與ITO透明導電層技術的導入,正裝技術大獲全勝,LED進入背光時代。在這一階段,臺灣廠商大量投入并主導了LED產(chǎn)業(yè),LED開始進入照明、LCD背光的商用階段。

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  2008-2014年,LED重心由臺灣慢慢轉移到中國大陸

  這期間是一個接力賽程,LED技術路線再次提起,倒裝,CSP,硅襯底,氧化鋅,氮化鎵同質襯底等技術出現(xiàn)。大陸通過LED領域持續(xù)的規(guī)?;顿Y,產(chǎn)業(yè)重心由臺灣慢慢轉移至中國大陸,一系列技術也由臺灣工程師帶到大陸。圖形襯底PSS技術,半導體的自動化設備導入,濺鍍透明導電層(Sputter ITO),反射電極結構的優(yōu)化,外延結構優(yōu)化帶來外延成本大幅降低。同期當美國Veeco MOCVD設備導入,臺灣工程師也漸漸失去價值,降低了大陸人事技術成本,臺灣與大陸由分工關系變成競爭關系。

  2014年到現(xiàn)在,大陸企業(yè)活躍,對海茲定律的貢獻以降低成本為主

  2015年可能是LED行業(yè)最低谷的一年,因為大陸企業(yè)的非理性殺價競爭,導致許多企業(yè)幾乎都要放棄退出,14年科銳宣布303流明瓦技術發(fā)布之后,歐美日韓臺灣企業(yè)在產(chǎn)業(yè)內就少有聲音了。但大陸企業(yè)活躍許多,封裝企業(yè)加快擴產(chǎn)和并購,國內不少一線封裝企業(yè)通過重組,實現(xiàn)規(guī)?;?,逐步縮小和國際大廠技術和品質的差距。例如金沙江對Lumileds成功收購,鴻利光電對互聯(lián)網(wǎng)和車聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)延伸,瑞豐光電同向產(chǎn)業(yè)的整合,國星光電芯片端的延伸,再加上封裝大廠木林森、鴻利光電和兆馳股份擴產(chǎn)計劃。大陸企業(yè)在15年前后通過犧牲利潤的方式來延長海茲定律,并隨后加速了LED照明、封裝、芯片產(chǎn)業(yè)的洗牌與整合。同時中國十二五計劃已經(jīng)告一段落,十三五規(guī)劃不再投入LED行業(yè)補貼,少了政府支持,國內LED行業(yè)將會進一步的整合,競爭格局也將逐步優(yōu)化。

  1.2 從短周期波動,LED由市場供需博弈決定

  雖然長維度,LED的應用滲透來自技術的進步與成本的下降,呈現(xiàn)出一定的成長性。但以3-5年為一個時間節(jié)點來看,LED又表現(xiàn)出較為明顯的周期性,行業(yè)景氣度由供需博弈決定。回顧2009年至今,LED芯片行業(yè)大致以4年左右為一個周期,每輪周期中行業(yè)盈利水準與庫存以及LED指數(shù)的走勢密切相關。其中庫存拐點往往領先盈利拐點一個季度,盈利拐點與指數(shù)拐點幾乎同步,若庫存水位不再上升,LED指數(shù)基本確認底部區(qū)域。

  首輪周期(2009~2012):在2009年~2010年,背光源市場需求上升,國內出現(xiàn)了LED產(chǎn)業(yè)快速集中投資的局面。前期投資過熱形成的產(chǎn)能,在2011年下半年至2012年上半年集中釋放,令LED芯片價格持續(xù)下跌。

  第二輪周期(2013~2016):2013~2014年,LED背光應用市場逐漸飽和,LED通用照明應用市場滲透比重持續(xù)提升,由29%提升至34%,增加的需求消耗掉以前過剩的產(chǎn)能,其中汽車照明應用占比為9%。照明應用成為全球LED應用新一波高速增長的動力。2015年隨著MOCVD產(chǎn)能利用率高達70%和開機率高達85%,使得LED芯片產(chǎn)能大增,供過于求,芯片行業(yè)開始下行周期,價格下降。

  第三輪周期(2016~2020):在2016下半年,由于小間距市場的需求爆發(fā),疊加國內LED照明產(chǎn)品市場滲透率增加10個百分點達到42%,芯片行業(yè)漸漸迎來新一輪上行周期。短期的供需錯配導致產(chǎn)品價格持續(xù)走高,隨后國內LED芯片龍頭和新進者,開始進行投資擴產(chǎn),經(jīng)過大約一年的擴產(chǎn)周期,在2017年底產(chǎn)能大約陸續(xù)的完成釋放,17Q4起再次進入下行周期。隨后,受到全球宏觀經(jīng)濟下滑,和中美貿易戰(zhàn)的影響,18年下游LED照明市場需求持續(xù)疲弱。18年LED芯片價格因此大幅度下降,部分小廠商芯片價格已低至現(xiàn)金成本線。

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  目前來看,供給端新增產(chǎn)能明顯減慢,小廠及日韓廠商老舊產(chǎn)能正逐步消化;同時需求端,照明應用的需求邊際改善,小間距應用持續(xù)保持30%以上的較高的增速,2019年LED芯片的供需關系有望逐步恢復至較為平衡的狀態(tài)。目前封裝產(chǎn)品庫存維持在中低水平,庫存調配所帶來的芯片端需求彈性較高。國際大公司先后推出Mini/Micro LED產(chǎn)品,滲透率提升有望推高LED芯片需求。總體來看,我們認為LED芯片行業(yè)底部區(qū)域正在逐步確認。

  從行業(yè)趨勢來看,產(chǎn)能轉移疊加集中度提升,本輪下行周期將再次引發(fā)對海外LED芯片廠商,及國內小廠的擠壓效應。一方面促使產(chǎn)能轉移至中國大陸的趨勢持續(xù)凸顯,另一方面將使行業(yè)集中度進一步提升,LED芯片龍頭廠商強者恒強。中國已逐漸發(fā)展為全球最大的LED芯片研發(fā)和生產(chǎn)基地。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,2017年中國大陸LED芯片產(chǎn)能已占全球58%,處絕對主導地位,臺灣地區(qū)占比15%,日本12%、韓國9%、美國3%。

  經(jīng)過多輪行業(yè)洗牌后,大陸LED芯片廠商也以三安光電、華燦光電、德豪潤達、澳洋順昌、乾照光電等廠商為主。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,截至2018年度,三安光電4344.4萬片(折合二寸片)的年產(chǎn)能位居國內廠商榜首,華燦光電以2171萬片位居國內第二。德豪潤達2018年末產(chǎn)能已達到1000萬片,預計未來有望擴展至1500萬片。國產(chǎn)廠商整體也保持著較高的產(chǎn)能利用率,2018年末平均達89%。

  從MOCVD設備的保有量及每年新增量來看,大陸廠商也持續(xù)保持全球前列。其中2011年絕對增幅最大,新增設備476臺,以Veeco的K465i設備增加最多。截至2018年末,大陸MOCVD設備保有量超過1700臺,新增超過180臺。

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  2018年下旬,德豪潤達宣布,將動用23億元資金購入130臺MOCVD設備。蕪湖、揚州德豪潤達共計已到貨MOCVD設備92臺,目前只有58臺投產(chǎn)(含6臺研發(fā)機臺)。受LED應用滲透影響,MOCVD設備產(chǎn)能利用率持續(xù)回升,從13年74%提升到18年85%。

  自2016年以來受小間距應用驅動,大陸LED行業(yè)迎來一輪景氣周期,華燦光電此前僅有近100臺MOCVD設備,公司業(yè)績拐點也出現(xiàn)在2016年,營業(yè)利潤由之前的負增長變?yōu)樵龇?23%。此時,公司已啟動擴產(chǎn)計劃并順利實施,生產(chǎn)基地從武漢、張家港擴張至浙江義烏。18年底公司已有MOCVD 設備263臺(折算成2寸54片機),且全部導入4寸片生產(chǎn)工藝,外延片綜合良率99%。公司4寸襯底片產(chǎn)量達到每年489萬片,產(chǎn)能利用率已達98%,在建產(chǎn)能還有每年700萬片。

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  2018年底,乾照光電在藍綠光LED外延芯片領域擁有MOCVD共55個腔(折K465i機型),年產(chǎn)能達到480萬片,產(chǎn)能利用率為94.6%,在建產(chǎn)能720萬片。在紅黃光LED外延片及芯片領域,乾照光電現(xiàn)有MOCVD共26個腔,年產(chǎn)能達到218萬片,產(chǎn)能利用率為84.82%,在建產(chǎn)能144萬片。

  根據(jù)LEDinside的統(tǒng)計數(shù)據(jù),18年底大陸LED芯片廠商總產(chǎn)能達到1120萬片/月(折合2寸片),年增幅超過30%。預期19年LED芯芯片產(chǎn)能還會再增140萬片/月(折合2英寸),增加超過10%。2015-2016年隨著國內小廠商低端產(chǎn)能MOCVD淘汰,生產(chǎn)效率不及新型設備,小廠逐漸關閉,國內主流廠商漸漸占領國內LED芯片市場。

  受益于政府MOCVD補貼及十城萬盞工程等政策推動,中國大陸LED產(chǎn)業(yè)近十年來歷經(jīng)高速成長,產(chǎn)能規(guī)模也不斷拉高。根據(jù)中國CSA國家半導體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟資料顯示,中國大陸2018年MOCVD機臺總數(shù)達到1908臺,較2017年又增加接近200臺,機臺數(shù)量年增率超過一成。由于2018年持續(xù)采購設備,推估2019年中國LED產(chǎn)能還有兩位數(shù)增幅。

  供給端:1)國外產(chǎn)能暫停,中國大陸產(chǎn)能持續(xù)增長。2)設備大約每四年會就會有比較大的升級,市場上存量的低端MOCVD將被迫逐步淘汰。預計2012到2014年生產(chǎn)的機型未來將逐步淡出市場,目前海內外所買折合 K465i型號MOCVD將近800臺,全球保有量為3000多臺,保守估計每年淘汰 100 臺。

  需求端:1)在成本上,外延片能夠切割的芯片數(shù)上升,并帶動單芯片成本下降,大約一年的LED平均光效會上升約10%,那可切割芯片數(shù)就會成為原來的1.1倍,成本每年下降10%。2)下游應用市場規(guī)模增長,根據(jù)Trendforce的預測,全球LED照明應用市場規(guī)模年復合增長率為 8%,2020年市場規(guī)模有望達到650億美元。

  1.3 目前正處于下行周期底部,Mini LED有望提供新的成長動能

  2018年至今,LED市場再次進入下行周期,目前來看Mini LED技術及供應鏈不斷成熟,有望成為推動市場逐步恢復的新成長動能。2015年 LED 芯片出現(xiàn)短期的供過于求,導致價格不斷下降,使得企業(yè)利潤漸漸虧損, 2016 年初 LED 芯片大廠晶元光電,開始停產(chǎn)藍光LED芯片產(chǎn)能的20%到25%。作為主流公司,晶元光電在市場份額占比大,減少市場的供給讓 LED 芯片市場供需情況得以緩解。

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  2016年下半年,晶元光電把剩余產(chǎn)能的部分芯片價格再調整上升,幅度大約10%至15%。之后三安、華燦等LED 企業(yè)也跟著一起漲價,行業(yè)供給過剩情況暫時被打破。伴隨供給端整體收縮,以及下游小間距應用帶來的需求增長,行業(yè)再次進入上升周期。大陸廠商的擴產(chǎn),在2017年底陸續(xù)完成產(chǎn)能釋放,而2018年中美貿易爭端也加劇了下游需求的不確定性,市場面臨供需壓力并再次進入下行周期。

  2018年LED芯片價格大幅度下降,部分小廠商芯片價格已低到現(xiàn)金成本線,大廠也因此受牽連,三安光電和華燦光電企業(yè)受LED芯片價格影響,18年毛利皆有下滑。華燦光電2018年LED芯片毛利同比減少9.45%,特別四季度行業(yè)開始加大出清庫存力度,使得四季度LED芯片價格大幅下滑,導致公司收入與毛利迅速降低。

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  根據(jù)前述分析,隨著老舊產(chǎn)能的出清,2019-2020市場景氣度有望逐步恢復。近年來,LED上下游廠商也加大了對Mini LED的技術研發(fā)及產(chǎn)品開發(fā)力度,隨著產(chǎn)品及供應鏈配套的成熟,Mini LED產(chǎn)品有望給行業(yè)的下一輪景氣周期提供新的成長動能。

  MiniLED是指用于顯示應用的芯片尺寸在50-200um之間的基于倒裝結構LED芯片。在顯示上主要有兩種應用,一種是作為自發(fā)光LED顯示(Mini RGB),另一種則用于LCD的背光顯示。相比于傳統(tǒng)的背光LED模組,Mini LED背光模組將采用更加密集的芯片排布來減少混光距離,做到超薄的光源模組。

  MiniLED涉及到對大量LED芯片的轉移,相比于Micro LED,有相對較大的芯片尺寸,且?guī)в懈佑操|的襯底,因此mini LED的轉移有更高的精度容忍度,并且芯片由于帶有襯底,對芯片的拾取操作上有更多的靈活性?;贛ini LED的這些特點,各廠商都有在開發(fā)miniLED相關的轉移技術,Mini LED將來有潛力為市場提供新的成長動能。

  三安光電認為,LED主流研究方向主要在Mini LED等方面。在顯示屏方面,與傳統(tǒng)LED顯示屏產(chǎn)品相比較,Mini LED存在著成本、價格、封裝、防護、運輸、安裝、維護等一系列的優(yōu)勢,能夠很好地解決傳統(tǒng) LED 顯示存在的問題。而在背光模組方面,相同技術規(guī)格下,Mini LED背光的液晶電視面板價格,只有OLED電視面板價格六至八成,飽和度、高動態(tài)范圍都優(yōu)于OLED,省電一半,具有異型切割特性,可實現(xiàn)曲面背光,其厚度與OLED相當。特別Mini LED將在2019至2020年進入高速發(fā)展階段,隨著技術的進步和成本的不斷下降,未來有望帶來 LED 行業(yè)新一輪爆發(fā),目前,Mini LED應用仍局限在高階市場,比如專業(yè)電競游戲顯示器行業(yè),市場滲透率大約在5%以內。

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  華燦光電在mini RGB方面,采用結構為更加穩(wěn)定的DBR+ITO結構的倒裝芯片,并且在芯片臺階以及側壁做了絕緣層的優(yōu)化,進一步的提高了芯片的可靠性。另外還特別針對Mini紅光LED芯片的襯底轉移技術進行了優(yōu)化,提升整體良率的同時提升了可靠性。Mini RGB芯片目前已經(jīng)實現(xiàn)量產(chǎn),并且已經(jīng)成為國內外幾個主要下游玩家的供應商。在Mini BLU方面,為了實現(xiàn)超薄背光模組的均勻混光,華燦光電同國內外下游以及終端廠家配合開發(fā)容易實現(xiàn)均勻混光的LED芯片。目前華燦光電的Mini BLU常規(guī)芯片可以實現(xiàn)量產(chǎn),并且已經(jīng)切入幾個重要下游客戶的供應鏈。

  MiniLED芯片和燈珠單位面積使用量巨大且排列十分緊密,對焊接面平整度、線路精度提出更高要求,對焊接參數(shù)的適應性和封裝寬容度要求也更為嚴格。因此在高效率和高精度的Mini LED芯片固晶,成為擺在MiniLED面前的一道難題。傳統(tǒng)錫膏固晶容易導致芯片焊接漂移,孔洞率增大,無法滿足Mini LED的高精度固精要求,更高精度固晶基板及固晶設備成為急需解決的問題。傳統(tǒng)貼片機在對P1.0以下Mini LED封裝器件進行貼片時,由于精度要求在25um以下,因此傳統(tǒng)貼片機必須將貼片速度降低到原有貼片速度的30-50%,這將大大降低顯示屏的生產(chǎn)制造效率,更高效的貼片機也是是未來Mini LED所面臨的一大難題。

  盡管Mini LED背光導入高階應用市場,有望為LED廠在價格競爭壓力下殺出血路,但2018年仍受限于成本偏高,尤其硬式OLED面板與LCD面板價格競爭趨于白熱化,導致Mini LED背光搭載于高階智能手機進度不如預期,業(yè)界估計Mini LED價格仍需下降逾15%,才有機會觸及市場甜蜜點。2018年下半高階電競產(chǎn)品采用Mini LED開始小量出貨,中大尺寸應用產(chǎn)品能避開OLED面板價格競爭,2019年上旬出貨動能將慢慢的放大,推動Mini LED背光市場需求的增加。

  多家LED廠商看好Mini LED應用成長的市場潛力,晶電預測2019年Mini LED需求將快速增長,有機會占藍光產(chǎn)能5-10%,2020年占比有望達到30%。由于目前Mini LED背光成本偏高,整體營收增長還并不明顯,Mini LED背光成本和LED搭載芯片顆粒數(shù)有較大相關性。估計2019年Mini LED背光仍必須透過減少LED顆數(shù)及改良設計達到成本優(yōu)化,降幅有望達15%左右。

  二、高密度LED產(chǎn)業(yè)鏈不斷成熟,帶動行業(yè)發(fā)展新機遇

  2.1 小間距顯示持續(xù)景氣,成本下降有望推動市場高增長

  2015年以來,LED小間距顯示成為帶動行業(yè)景氣度恢復的重要因素,未來隨著成本的逐步下降,有望持續(xù)推動市場應用高增長。通常我們將燈珠間距在2.5mm以下即P2.5的LED顯示產(chǎn)品稱之為小間距LED。以利亞德、洲明、聯(lián)建等為代表的中國小間距LED顯示屏企業(yè),不僅在體量上已經(jīng)遠遠走在行業(yè)前列,在技術層面上也有著巨大的優(yōu)勢,利亞德早在2016年便已經(jīng)量產(chǎn)點間距0.7mm的小間距產(chǎn)品。

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  相比于傳統(tǒng)LED,小間距產(chǎn)品在亮度、色彩、可靠性、超大尺寸顯示等方面優(yōu)勢顯著,在專業(yè)顯示市場對液晶和DLP拼接屏形成快速替代,當前滲透率已接近20%。技術進步和成本下降推動小間距性價比持續(xù)提升,持續(xù)替代空間巨大。中國大陸已成為全球最大的LED生產(chǎn)基地,產(chǎn)業(yè)鏈配套成熟,在全球LED顯示領域處于優(yōu)勢地位。未來小間距成本的持續(xù)下降,有望推動小間距向商用和民用市場的快速滲透。

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  專用市場及商用市場是小間距顯示的兩個主要應用方向,其中商用市場規(guī)模更大,小間距性價比的提升將有望推動其在商用市場的持續(xù)滲透。專用市場包括公安、能源、交通等政府部門顯示應用領域。夜游經(jīng)濟,是政府為主導的商用市場,過往幾年也是推動小間距應用滲透的重要方向,雖受宏觀經(jīng)濟波動影響自2018年以來投資進度有所放緩,但優(yōu)質項目的應用滲透仍將是確定性趨勢。

  其它商用領域,包括電影、廣告、體育、文娛在內的多領域運營模式的革新,將有望持續(xù)推動小間距景氣度上行。2018年小間距全球市場規(guī)模約68億元,經(jīng)測算商用市場的細分領域,電影屏未來每年市場空間就有30億元,小間距市場未來3年有望持續(xù)保持30%以上的高增速,國內小間距領軍企業(yè)將深度受益需求行業(yè)增長。

  在相同的顯示面積內,使用燈珠數(shù)量越多,燈珠彼此間距越小,成本會相對有所提升。LED 芯片半導體的屬性,讓同規(guī)格的LED芯片成本及價格每年降低,而燈珠的亮度性能翻倍成長。另一方面,隨著更小間距晶粒生產(chǎn)技術成熟度的不斷提升,LED燈珠間距也越來越小,單位面積內使用晶粒數(shù)量在提升,更高的技術附加值也決定了LED顯示產(chǎn)品,單位面積成本及售價也有所提升。因而LED顯示屏像素密度也會逐年增加,但長周期來看,同等像素密度的產(chǎn)品成本與單價是不斷下行的,因此也帶動了小間距LED顯示產(chǎn)品的應用滲透。

  LED小間距主要應用領域包括:

  一、安防監(jiān)控:憑借無縫拼縫、優(yōu)秀色彩表現(xiàn)、低能耗等特點,小間距LED顯示屏符合對畫質要求較高的指揮控制中心、廣電演播室、氣象信息中心等高端室內應用需求。與安防監(jiān)控、指揮調度等領域目前占據(jù)主導地位的DLP背投拼接大屏相比,小間距LED優(yōu)勢在于無縫拼接,理論上尺寸能無限擴大,并且安裝方式靈活多樣,屏體厚度薄,節(jié)省空間,亮度高,能滿足半戶外環(huán)境使用需求。

  二、展覽展示:小間距LED顯示屏有靈活組建方式,廣視角、超薄機身,安裝維護方便快捷等優(yōu)點,廣泛適用于各種公共信息顯示領域,如酒店大堂、機場、影院、醫(yī)院等信息公告牌。在有公共信息展示需求的商用領域,小間距LED顯示屏可以替代大中尺寸商用顯示器使用,功耗低、壽命長,可以適應長時間連續(xù)開機運行的高強度使用需求。

  三、商務教育:小間距LED顯示屏還可以滿足各種商用領域的使用需求,諸如企業(yè)會議室、董事長辦公室、網(wǎng)絡視頻會議等,可以替代投影機,打造明亮的辦公環(huán)境。盡管目前商教領域不是小間距LED顯示屏主攻方向,但相比傳統(tǒng)投影機,小間距LED顯示屏安裝維護更加方便。

  四、家用領域:畫面細膩程度的提升,將LED顯示屏室內應用變?yōu)榭赡?。隨技術提高,小間距LED顯示技術LED電視應運而生。近年來,不少LED顯示屏廠家切入這市場,提高技術研發(fā),加速家庭顯示應用領域步伐。目前小間距LED顯示屏作為家用電視產(chǎn)品仍處在初步試水的階段。小間距LED電視較可能突破的是高端別墅大尺寸私人影院。

  此外,智慧路燈也有望成為小間距LED顯示在5G世代的另一重要產(chǎn)品應用方向。智慧路燈除配套傳統(tǒng)的小間距LED顯示屏外,將多項業(yè)務系統(tǒng)整合在一個綜合智慧管理平臺上,包括5G小基站、安防監(jiān)控、充電樁、環(huán)境監(jiān)測、語音廣播、智能調光等12大功能。單根智慧路燈目前總造價約10萬元,其中顯示屏造價約3-4萬元,智慧路燈根據(jù)單體功能不同造價也會略有差異。

  目前在該產(chǎn)品領域,國產(chǎn)廠商洲明科技布局較為領先,公司與全球知名通信廠商達成戰(zhàn)略合作,布局5G智慧路燈業(yè)務,同時洲明科技也是邊緣計算首屆聯(lián)盟理事會成員之一。公司具備智慧路燈軟硬件系統(tǒng)集成能力,預計軟件系統(tǒng)的技術附加值將更大。公司通過自主研發(fā)的光環(huán)境管理平臺,可解決市政資源重復浪費、數(shù)據(jù)獨立且分散、聯(lián)動協(xié)作不便等行業(yè)痛點,實現(xiàn)多資源聯(lián)動,統(tǒng)一運營管理,幫助客戶提高智能化決策水平。此外,公司大力探索數(shù)據(jù)融合、邊緣計算、人工智能等技術,可實現(xiàn)基于安防攝像頭的人臉識別、車輛識別,以及基于邊緣計算網(wǎng)關的自主管理等應用。

  智慧路燈應用場景主要為市政道路、智慧景區(qū)、智慧園區(qū)和智慧商圈等。2015年至今,洲明科技的智慧路燈已經(jīng)率先成功入駐多個著名景區(qū)和繁榮商圈。根據(jù)估算,智慧路燈總市場規(guī)模預計將超過千億,遠超傳統(tǒng)的LED小間距顯示市場,智慧路燈產(chǎn)品有望從2019年末出貨開始逐步起量。從商業(yè)模式上來看,智慧路燈將主要來自政府的采購投入,以產(chǎn)品買斷式經(jīng)營為主,設備提供商除出售產(chǎn)品外,后續(xù)主要通過收取軟件維護費用形成合作。

  從市場規(guī)模上來看,小間距顯示未來在專用顯示及商用顯示市場仍有較大持續(xù)滲透空間。目前國內主要城市公安指揮中心仍以DLP、 LCD拼接屏為主,小間距LED的滲透率不足10%,未來小間距LED在公安領域滲透率有望提升到50%。全國2800余個區(qū)縣,假設各省級、地市級、區(qū)縣級均配備至少一塊顯示屏,若小間距LED顯示屏購置標準分別400萬元、 250萬元、 120萬元,僅算公安指揮中心市場規(guī)模就達22億元[(省數(shù)*400 萬元+地級市數(shù)*250 萬元+區(qū)縣數(shù)*120 萬元) *滲透率 50%]。安防領域還能細分為治安、消防、交警、刑偵、特警等,小間距LED市場規(guī)模就將超過100億元。

  奧維云網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示,2018年中國商用顯示市場規(guī)模預計達766.4億元,同比增長率達39.10%,其中小間距LED滲透率大約8.7%,增速高達76%。會議市場為例,目前中國會議室數(shù)量2000萬間左右,假設20人以上會議室占比例為5%,若每塊顯示屏按30萬元估算,則LED小間距在中國會議室市場規(guī)模約為260億元。

  中商產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)顯示,2018年中國銀幕數(shù)量超6萬塊,同比增長18.3%,預計未來將維持較快增長。假設未來每年新增電影銀幕數(shù)量為1萬塊,其中小間距LED在電影銀幕滲透率為10%,若每塊LED電影銀幕價格為90萬元,則國內小間距LED電影銀幕每年新增市場規(guī)??蛇_9.9億元。假設中國電影6萬塊銀幕存量市場中,小間距LED對傳統(tǒng)電影屏替換率10%,國內小間距LED電影銀幕替換市場規(guī)模可達60億元。

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  中國LED產(chǎn)業(yè)顯著高于全球增長速度。2011年以來市場規(guī)??焖僭鲩L,從1545億元增長至17年5509億元,CAGR23.6%。當前,數(shù)字化、可視化、信息化、智能化的綜合智能政務辦公需求與日俱增,小間距LED屏憑借著其輕薄易安裝、適用范圍廣、生產(chǎn)速度快、使用壽命長等優(yōu)點,快速搶占數(shù)字光處理投影技術(DLP)和大屏液晶的市場份額。

  數(shù)據(jù)顯示,2018年中國小間距LED屏市場規(guī)模達到73.5億元,增長率為58%;預計2019年112億,增長率放緩為52.38%。未來小間距LED顯示屏仍將延續(xù)高速增長,2018-2020年中國小間距LED顯示屏市場規(guī)模復合增長率將達44%左右,2020年中國小間距LED顯示屏市場規(guī)模將達177億元。

  隨著成本不斷下降和解決方案的不斷成熟,LED小間距在專業(yè)顯示市場發(fā)展呈現(xiàn)出兩大發(fā)展趨勢:1.細分領域應用場景不斷增多、行業(yè)空間不斷釋放;2.向省級-地級市-區(qū)縣級的不斷下沉和深入,由此推動LED小間距在專業(yè)顯示市場滲透率和普及率不斷提升,同時,通過AR/VR技術結合,小間距LED屏打破單屏單向顯示同質化桎梏,為行業(yè)應用創(chuàng)新開啟新方向。

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  近年來,隨著小間距LED顯示技術的提升和規(guī)模效應顯現(xiàn),行業(yè)技術和資金壁壘也在顯著提升。在此背景下,利亞德、洲明科技、聯(lián)建光電艾比森等業(yè)內龍頭企業(yè),攜資本、成本等優(yōu)勢快速崛起。國內前四家廠商CR4為70%,行業(yè)集中度較高,呈現(xiàn)高集中寡占型市場。對于中國小間距LED顯示屏企,乃至全產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)而言,把握在小間距LED時代占據(jù)的既有優(yōu)勢,并將其延伸至未來可期的Mini/Micro-LED領域,是當前及未來的迫切要務。

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  燈珠成本價格下降,也是推動小間距顯示應用滲透的重要因素。普通 LED 顯示屏燈珠成本占總成本的比重只有 30%左右,其他占比較大的成本因素包括 PCB 板、驅動 IC 等。而對于小間距 LED 顯示屏,燈珠成本占比目前已達 60%以上,因此小間距 LED 的成本主要取決于上游原材料燈珠的價格。隨著上游封裝技術的成熟,國產(chǎn)化替代,以及小間距量產(chǎn)帶來的規(guī)模效應,燈珠成本近年來呈逐漸下降趨勢,帶動了小間距 LED 顯示屏成本的下降。目前主流小間距燈珠型號是 2121 燈珠(P3、P4)和 1010 燈珠,同時 0808燈珠以及 0505 燈珠也已經(jīng)推出。

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  目前2121燈珠單個均價 2 分 6 左右;1010燈珠單個均價 6 分左右,2017 年底降到4分,2018 年后降至3分以內,預計未來價格仍將不斷下降。目前來看,同等顯示屏尺寸下小間距 LED 顯示屏(P2.0)的成本已低于 DLP顯示屏,業(yè)內普遍預計隨著小間距 LED 價格的快速下降,其對 DLP 的替代率在未來三年有望打到 40%-50%,國內替代空間可達 100 億元以上,全球替代空間可達 300 億元。

  隨著LED成本的下降有望能推動市場高增長,帶來潛在的市場效益。在家用電視、商務會議及教育、影院及放映廳領域,我們測算出替換空間分別為107、110、26億,2015 年全球小間距LED市場銷售額45億元,預計到2020年市場規(guī)模擴大為427億元,5年復合增長率高達56.84%,小間距LED屏廠商將充分受益行業(yè)的高速增長。

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  2.2 Mini/Micro LED性能優(yōu)異,有望成為LED顯示新趨勢

  MiniLED名為“次毫米發(fā)光二極管”,最早由晶電提出,意指晶粒尺寸大約100微米以上的LED,Mini LED介于傳統(tǒng)LED和Micro LED之間,簡單的說是傳統(tǒng)LED背光基礎上的改良版本,屬于Micro LED的過渡期間產(chǎn)品。MicroLED技術,是LED微縮化和矩陣化技術。在一個芯片上集成高密度微小尺寸的LED陣列,LED顯示屏每一個像素可定址、單獨驅動點亮,可看作為戶外LED顯示屏微縮版,將像素點的距離從毫米級降低至微米級。

  采用Mini LED背光技術的LCD顯示屏,在亮度,對比度、色彩還原和節(jié)能優(yōu)于當今LCD顯示器,甚至能與AMOLED競爭,同時還能控制生產(chǎn)成本。由于用于面板背光的LED數(shù)量大大增加,新技術還可以在很大程度上改善LCD屏幕的HDR性能。以智能手機,一臺5英寸手機顯示屏包含大約25個LED單元,而Mini LED背光能達到包含9000-10000個單元。

  MiniLED把側光式背光源幾十顆的LED燈珠,變成了直下背光源數(shù)萬顆,采用局部調光設計,其HDR精細度達到前所未有水平。目前Mini LED設計方案分為全彩RGB混光或白光,前者可達到100%NTSC高色域顯示,而透過藍光LED搭配熒光粉的白光Mini LED,則能達到80~90%NTSC顯示效果。

  而Micro LED display,則是底層用正常的CMOS集成電路制造工藝制成LED顯示驅動電路,然后再用MOCVD機在集成電路上制作LED陣列,從而實現(xiàn)了微型顯示屏,也就是所說的LED顯示屏的縮小版。Micro LED優(yōu)點表現(xiàn)的很明顯,它繼承了無機LED的高效率、高亮度、高可靠度及反應時間快等特點,并且具自發(fā)光無需背光源的特性,更具節(jié)能、機構簡易、體積小、薄型等優(yōu)勢。

  除此之外,Micro LED還有一大特性就是解析度超高。因為超微小,表現(xiàn)的解析度特別高。例如蘋果iPhone6S采用micro LED顯示后,解析度可輕松達1500ppi以上,比原來的Retina顯示的400PPi要高出3.75倍。

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  一般定義,在顯示領域應用上主要為常規(guī)戶內外顯示屏以及小間距顯示屏幕,Mini LED晶粒尺寸大約在50-200um之間的倒裝LED芯片,Micro LED 尺寸大約小于50um。Mini LED背光的65英寸液晶面板使用18,000至20,000個LED,這將大量消耗LED芯片制造商的生產(chǎn)能力,由于Mini LED芯片尺寸以及封裝技術的限制,RGB自發(fā)光顯示應用的Mini LED目前能做到點間距極限基本上在0.5 mm左右。

  MicroLED滲透至大尺寸產(chǎn)品時,根據(jù)晶電估計,以40寸TV為例,大約需要2400萬顆Micro LED,Micro LED做成高分辨率產(chǎn)品時,顯示屏幕尺寸可以進一步拓展至80寸乃至100寸以上,這將極大的增加Micro LED芯片的消耗量,使得成本異常高昂。但Micro LED也擁有LCD及其它顯示技術所不具備的超大尺寸顯示無縫拼接等優(yōu)點。

  Micro LED應用發(fā)展優(yōu)勢

  主要包括高亮度、低功耗、超高解析度和色彩飽和度等幾個方面。Micro LED最大優(yōu)勢來自于它微米等級間距,每一點畫素都能定址控制及單點驅動發(fā)光。與其它LED產(chǎn)品發(fā)光效率和發(fā)光能量密度對比來看,MicroLED最高。顯示發(fā)光效率上,有利于顯示設備節(jié)能,其功率消耗量約為LCD的10%、OLED的50%;密度上能節(jié)約顯示設備有限表面積,部署更多傳感器,Micro LED和OLED比較,達到同等顯示器亮度只需OLED的10%左右涂覆面積,亮度高30倍,分辨率可達1500 PPI,相當于Apple Watch采用OLED面板達到300 PPI的5倍左右。

  由于Micro-LED使用無機材料、結構簡易,幾乎沒有光耗,使用壽命非常長,這點是OLED無法相比,它的壽命和穩(wěn)定性,難以媲美無機材料的MicroLED。

  Mini LED背光HDR性能指標優(yōu)異

  MiniLED在制程上相較于Micro LED良率高,具有異型切割特性,搭配軟性基板亦可達成高曲面背光的形式,采用局部調光設計,擁有更好的演色性,能帶給液晶面板更為精細的HDR分區(qū),且厚度也趨近OLED,可省電達80%,故以省電、薄型化、HDR、異型顯示器等背光源應用為訴求,適合應用于手機、電視、車用面板及電競筆記本電腦等產(chǎn)品上。

  Mini LED顯示上主要有兩種應用,一種是作為自發(fā)光LED顯示,同小間距LED類似,由于封裝形式上不需要打金線,相比于小間距LED,即使在同樣的芯片尺寸上Mini LED也可以做更小的點間距顯示。另外一種則是在LCD顯示產(chǎn)品背光上的應用。

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  相比AMOLED,Mini LED背光在成本,壽命上有毋庸置疑的優(yōu)點。由于LED 芯片比OLED有更高的光電轉換效率,在加上local dimming控制,Mini LED背光能有較低功耗,能做到更高對比度和亮度,點間距主要受限于LCD技術但也能做到優(yōu)于自發(fā)光的AMOLED。

  由于更精細的控制,這將帶來更好的HDR表現(xiàn)。據(jù)估算采用Mini LED背光源的液晶面板的成本僅為OLED電視面板的70-80%,而顯示性能則相差無幾。但Mini LED背光致命弱點是無法做成柔性(但依然能做到曲面),主要受LCD技術限制。

  在終端應用上,從小屏幕如手機、Pad,到中屏幕如車載屏、筆電,再到大屏幕如TV,MiniLED背光與AMOLED各有競爭優(yōu)勢。但在車載和中大屏幕顯示,Mini LED背光會有更加明顯的成本優(yōu)勢和較長的壽命和可靠性,這些將是目前AMOLED無法取代的優(yōu)勢。Mini LED在背光領域的應用越來越受到業(yè)界的重視,在顯示的幾個最基本要素包括,功耗、成本、壽命、點間距、亮度、對比度上,Mini LED幾乎是一個全能選手。

  2.3 技術進步帶動Mini LED作為小間距顯示產(chǎn)品升級

  MiniLED作為小間距技術的延伸,在商用及家用顯示領域有望迎來應用滲透。其中四合一封裝技術的突破是 Mini LED產(chǎn)品落地的關鍵。2018年眾多企業(yè)相繼推出新一代小間距LED顯示新品――Mini LED,Mini LED是100微米或者以下顆粒尺寸的LED晶體的應用,這種更小的晶體顆粒,幾乎是傳統(tǒng)300微米尺寸LED晶體顆粒原料耗費的十分之一。更小顆粒的MiniLED雖說節(jié)約了上游成本,縮小下游終端像素間距指標,實現(xiàn)0.2-0.9毫米像素顆粒的極小間距顯示屏,但這也意味著為中游封裝技術帶來了更高的技術挑戰(zhàn)。而新一代Mini LED新品之所以能夠得以成功落地,正是因為突破了中游封裝技術的挑戰(zhàn),實現(xiàn)了四合一陣列化封裝技術的應用。

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  四合一封裝技術可以視為傳統(tǒng)SMD表面貼裝燈珠和COB產(chǎn)品之間的折中策略:一個封裝結構中有四個基本像素結構。這不僅簡化技術工藝,降低“表貼”焊接困難度,更有助于小間距LED顯示屏壞燈的修復,甚至滿足現(xiàn)場手動修復的需求。此外,有了四合一技術的助力,讓表貼工藝照樣大顯身手,如今適用于1.0間距尺寸的表貼技術,就可以制造最小0.6間距的LED顯示屏,極大程度上繼承了LED顯示屏產(chǎn)業(yè)最成熟的工藝,實現(xiàn)了終端加工環(huán)節(jié)的“低成本”。

  與此同時,四合一封裝技術作為一種“更小晶體顆粒的LED”顯示技術,不僅支持更精細的顯示畫面,打破長期存在的主流產(chǎn)品間距瓶頸,更是有效攻克LED顯示的像素顆?;入y題,大幅度提升整屏堅固性,為受眾帶來更好的視覺體驗。未來實現(xiàn)0.X mm為主的顯示產(chǎn)品布局,甚至進入居家顯示市場都是有可能的。

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  COB是適用于Mini/Micro LED產(chǎn)品的核心封裝技術,未來最具應用前景。COB技術同樣作為一門新興的LED封裝技術,與傳統(tǒng)的SMD表貼式封裝不同,他是將發(fā)光芯片集成在PCB板中,有效的提升了LED顯示屏的發(fā)光光色,達到降低風險及成本的效果。如今采用COB封裝技術的小間距LED顯示屏,已經(jīng)被稱為第二代小間距LED產(chǎn)品,其像素間距在2mm至0.5mm之間,是LED小間距高清顯示的未來。特別是從今年開始,COB小間距LED顯示屏市場就呈現(xiàn)出高速增長的勢頭。

  小間距LED顯示市場,COB技術流行的原因主要在于這種技術能夠有效克服LED顯示的像素顆?;瘑栴},并帶來更好的整屏堅固性。四合一LED封裝雖然每一個基本封裝單元只有四個像素,但是依然屬于更高集成化的封裝,顯然會具有COB顯示的很多特性。同時Mini LED晶體顆粒,使得LED晶體在顯示屏上的面積占比,較傳統(tǒng)同間距指標產(chǎn)品下降九成,有更多的空間提供更好的“密封性”和“光學設計”,進一步實現(xiàn)產(chǎn)品視覺體驗和可靠性的增強。可以說,四合一Mini LED與COB小間距LED一樣,是高度克服LED顯示“像素顆粒化”現(xiàn)象、并提供更高穩(wěn)定性的技術。

  COB是傳統(tǒng)LED封裝工藝由正裝走向倒裝最好的敲門磚。倒裝工藝無焊線,完全沒有因金線虛焊或接觸不良引起的LED燈不亮、閃爍、光衰大等問題。同時,倒裝工藝能夠最大程度提供LED晶體的有效發(fā)光面積,最大程度提供LED晶體的有效散熱面積,進一步提升了產(chǎn)品光學特性和可靠性。采用倒裝工藝被視為下一代LED顯示產(chǎn)品晶體封裝的“關鍵方向”

  芯片微縮化,要求Mini LED像素點的間距在1mm以下,芯片變小尺寸在200um以下。倒裝芯片技術,由于倒裝芯片無需打線,適合Mini LED超小空間密布的需求,因此目前Mini LED主要采用倒裝芯片結構。藍綠光倒裝LED芯片生產(chǎn)較為成熟,但紅光倒裝LED芯片技術難度高,由于需要進行襯底轉移,而芯片在轉移技術過程中生產(chǎn)良率和可靠性還不高。

  MiniLED產(chǎn)業(yè)上下游廠家在研發(fā)新技術同時,也在積極通過其它方法降低成本??傮w來看,目前國內外Mini LED廠家重點在研發(fā)或拓展的新技術包括出光調節(jié)芯片、COB和IMD封裝、Mini LED巨量轉移、TFT電路背板、柔性基板等。

  1、出光調節(jié)芯片

  在Mini LED作為背光使用時,采取大量LED芯片作為直下式的背光源,在為了調節(jié)芯片的出光,使其更容易實現(xiàn)超薄設計,華燦光電在傳統(tǒng)的背光芯片上增加優(yōu)化膜層,可以提升芯片出光角度,從而使得LED芯片的出光更加均勻,有效提升顯示效果。

  2、COB和IMD封裝

  目前COB封裝,直接將LED裸芯片封裝到模組基板上,然后進行整體模封,相對于傳統(tǒng)的SMD封裝。這種COB封裝的全彩LED模組具有制造工藝流程少、封裝成本較低、封裝集成度高、顯示屏的可靠性好和顯示效果均勻細膩等特點,有望成為未來高密度LED顯示屏模組的一種重要的封裝形式。目前由于COB的產(chǎn)業(yè)鏈還沒有建立完善起來,COB產(chǎn)品單位面積的成本比SMD高,未來隨著COB顯示封裝產(chǎn)業(yè)鏈逐漸成熟,COB顯示封裝市占率有望快速提升。

  國星光電6月份發(fā)布的用于顯示的Mini LED,采用集成封裝技術(IMD),即四合一陣列化封裝,橫向和縱向分別用兩顆燈珠組成的小單元,其中每顆燈珠依然是RGB三色芯片封裝而成,突破了傳統(tǒng)的設計思維,集合了SMD和COB的優(yōu)點,這也將是COB封裝大規(guī)模應用的前奏。

  3、Mini LED巨量轉移

  相對于Micro LED的巨量轉移技術,Mini LED的芯片尺寸較大,因此轉移難度相對較小,結合巨量轉移和COB封裝技術,可以有效提升Mini LED的生產(chǎn)周期,目前Uniqarta的激光轉移技術,可以透過單激光束或者是多重激光束的方式做移轉,實現(xiàn)每小時轉移約1400萬顆130x160微米的LED芯片。

  4、TFT背板

  如果要在畫面現(xiàn)實效果上與OLED競爭,Mini LED背光+LCD必須做到頂級的HDR才行,也就是Local Dimming背光源的調光分區(qū)數(shù)(Local DimmingZones)必須要數(shù)百區(qū)甚至數(shù)千區(qū)才足夠,但是若以傳統(tǒng)的LED背光源驅動電路架構,這樣的想法會因組件使用過多,而犧牲成本及輕薄設計。有鑒于此,群創(chuàng)提出使用主動式矩陣TFT電路來驅動的AM Mini LED架構。

  5、柔性基板

  MiniLED背光一般是采用直下式設計,通過大數(shù)量的密布,從而實現(xiàn)更小范圍內的區(qū)域調光,由于其設計能夠搭配柔性基板,配合LCD的曲面化也能夠在保證畫質的情況下實現(xiàn)類似OLED的曲面顯示,但是由于Mini LED數(shù)量眾多,產(chǎn)生熱量巨大,而柔性基板的耐熱性往往較差,因此研發(fā)具有高耐熱性的柔性基板也將是未來的技術趨勢之一。

  2.4 Micro LED在消費電子和穿戴產(chǎn)品也有廣泛應用前景

  Micro LED是新一代顯示技術,比現(xiàn)有的OLED技術亮度更高、發(fā)光效率更好、但功耗更低,出色的特性將使得它不僅在巨幕顯示擁有優(yōu)勢,消費電子和穿戴產(chǎn)品也有具備應用前景。2017年5月,蘋果已經(jīng)開始基于Micro LED顯示技術的開發(fā)。2018年2月,三星在CES2018上已推出了Micro LED電視產(chǎn)品。

  Micro LED是將微米等級的Micro LED巨量轉移到基板上,類似微縮的戶外LED顯示屏,每一個Micro LED都定址并且可以單獨驅動點亮,相較OLED更加省電,反應速度更快。Micro LED技術上已經(jīng)突破了OLED的局限,亮度和飽和度相比之下都更高。此外由于OLED材料是有機發(fā)光二極管,在使用壽命上天然也無法與Micro LED等無機材料相比。對顯示產(chǎn)品壽命要求較高的應用領域,如汽車抬頭燈、大型屏幕投影等Micro LED將更具備競爭力。

  Micro LED與OLED、LCD等技術相比,在各個功能性指標方面(PPI、功耗、亮度、薄度、顯色指數(shù)、柔性面板適應度)都具備一定優(yōu)勢。但LCD面板應用時間較長,供應鏈成熟度較高,有價格優(yōu)勢,在30-80寸的電視產(chǎn)品應用領域,仍具備極強的競爭力。并且量子點、BD Cell、Mini背光作為技術補充,也一定程度上能提升LCD產(chǎn)品的顯示性能。

  Micro LED在性能上優(yōu)于OLED,但目前OLED在30寸以下消費電子市場,特別是手機市場供應鏈配套較為成熟。OLED除具備可做折疊類顯示產(chǎn)品的優(yōu)勢外,在觸控、屏下指紋、屏下攝像頭等功能集成性方面,也更為成熟。而Micro LED在相關方面供應鏈配套較為欠缺,目前產(chǎn)品成本也較高,其次Micro LED在芯片巨量轉移方面也待技術改進,生產(chǎn)效率上與OLED相比還暫不具備優(yōu)勢。

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  MicroLED Display的顯示原理,是將LED結構設計進行薄膜化、微小化、陣列化,其芯片尺寸僅在1-10um等級左右;后將Micro LED批量式轉移至電路基板上,其基板可為硬性、軟性之透明、不透明基板上;再利用物理沉積制程完成保護層與上電極,即可進行上基板的封裝,完成結構簡單的Micro LED顯示。

  而要制成顯示器,其晶片表面必須制作成如同LED顯示器般之陣列結構,且每一個點像素必須可定址控制、單獨驅動點亮。若透過互補式金屬氧化物半導體電路驅動則為主動定址驅動架構,Micro LED陣列晶片與CMOS間可透過封裝技術黏貼。

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  黏貼完成后Micro LED能借由整合微透鏡陣列,提高亮度及對比度。Micro LED陣列經(jīng)由垂直交錯的正、負柵狀電極連結每一顆Micro LED的正、負極,透過電極線的依序通電,透過掃描方式點亮Micro LED以顯示影像。

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  自2008年以后,LED光電轉換效率得到了大幅提高,100lm/W以上已成量產(chǎn)標準。因此對于MicroLED顯示的應用,因其自發(fā)光的顯示特性,搭配幾乎無光耗元件的簡易結構,就可輕易實現(xiàn)低能耗或高亮度的顯示器設計。這樣可解決目前顯示器應用的兩大問題:一是穿戴型裝置、手機、平板等設備的80%以上的能耗在于顯示器上,低能耗的顯示器技術可提供更長的電池續(xù)航力;二是環(huán)境光較強致使顯示器上的影像泛白、辨識度變差的問題,高亮度的顯示技術可使其應用的范疇更加寬廣。并且Micro LED的顯示產(chǎn)品幾乎可以適應各種顯示尺寸。

  在微顯示領域Micro LED產(chǎn)品具備一定的成本競爭力。目前微投影技術以數(shù)位光線處理、反射式硅基板液晶顯示、微機電系統(tǒng)掃描等三種技術為主,但這三種技術都須使用外加光源,使得模組體積不易進一步縮小,成本也較高。相較之下,采用自發(fā)光的Micro LED微顯示器,不須外加光源,光學系統(tǒng)較簡單,因此在模組體積的微型化及成本降低上具優(yōu)勢。

  MicroLED商用前景也較為廣泛。目前如果僅考慮現(xiàn)有技術能力,Micro LED有兩大應用方向,一是可穿戴市場,以蘋果為代表,據(jù)悉蘋果已研究在手表及手機等產(chǎn)品上,使用Micro LED顯示技術的可行性。未來有望推出MicroLED顯示的穿戴設備;二是超大尺寸電視市場,以三星、索尼為代表,今年索尼在CES上展示的Micro LED cledis已在分辨率、亮度、對比度都具有優(yōu)良的性能。

  從短期來看Micro LED市場集中在超小型顯示器,從中長期來看,Micro LED的應用領域非常廣泛,橫跨穿戴式設備、超大室內顯示屏幕外,頭戴式顯示器(HUD)、抬頭顯示器(HUD)、車尾燈、無線光通訊 Li-Fi、AR/VR、投影機等多個領域。

  技術考慮到批量轉移等技術難點,在手機應用上很難短期對OLED或者LCD形成技術替代。在Micro LED磊晶部分結束后,需要將已點亮的LED晶體薄膜無需封裝直接搬運到驅動背板上,這種技術稱之為批量轉移,或者巨量轉移。

  其中技術難點有兩個部分:1.轉移的僅僅是已經(jīng)點亮的LED晶體外延層,并不轉移原生基底,搬運厚度僅有3%,同時Micro LED尺寸極小,需要更加精細化的操作技術。2.一次轉移需要移動幾萬乃至幾十萬顆LED,數(shù)量巨大,并且需要考慮轉移后晶粒擺放的均一性問題,需要新技術滿足這一要求。

  目前各大廠商均在努力攻克這方面的技術難關,在巨量轉移技術上各公司累計申請了十多項專利。從產(chǎn)業(yè)鏈的角度來說,OLED顯示的全部技術有七成上下可以被Micro LED共用或者吸收,即Micro LED技術突破后整個產(chǎn)業(yè)掉頭難度不大,為未來Micro LED應用滲透奠定了基礎。

  2.5 Mini LED在背光與顯示最有望形成產(chǎn)品突破

  MiniLED相較于Micro LED,短期規(guī)?;逃玫臋C會更大,特別是在LCD背光領域,預計從2019年起有望逐步形成產(chǎn)品突破。

  高密度FHD顯示器具有1920行x1080列大約200萬個像素,每一個像素還要再分為紅、綠、藍三個Sub Pixel,因此總共有大約600萬個Die。將600萬個比人類頭發(fā)直徑還小的晶粒切割后黏貼在基板上,業(yè)界把這種制程稱為巨量轉移,就是把大量的發(fā)光二極體晶粒轉移到顯示器基板上。因此,Micro LED需要用到巨量轉移極為困難。

  Mini LED短期大規(guī)模商用機會更大。過去LCD采用側光式背光,雖然降低了成本和功耗,但是這種方式最大的弱點是無法對畫面某區(qū)域進行亮度調節(jié)。由于液晶的扭轉效應始終無法實現(xiàn)全開關的0,1控制。因此通常側光式液晶面板的對比度即使應用調光技術也就不過在幾千左右。

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  而Mini LED能夠利用既有的LCD技術基礎,結合同樣成熟的RGB LED技術,開發(fā)出新一代背光設計的面板。從性能上講,無論是畫質、厚度、成本還是異形切割、曲面顯示,都能夠與AMOLED電視面板相媲美,有望成為大尺寸AMOLED顯示的潛在競爭方案。一旦MiniLED背光技術規(guī)?;瘧茫瑢O大提升對LED芯片的消耗,具有具大的商用市場前景。

  Mini LED把側光式背光源幾十顆的LED燈珠,變成了直下背光源數(shù)萬顆,采用局部調光設計,其HDR精細度達到前所未有水平。目前Mini LED設計方案分為全彩RGB混光或白光,前者可達到100%NTSC高色域顯示,而透過藍光LED搭配熒光粉的白光Mini LED,則能達到80~90%NTSC顯示效果。群創(chuàng)光電在2018年CES展中首度以實機展出10.1寸AM MiniLED,并認為AM MiniLED搭配軟性基板是作為異型/曲面LCD所需背光源的最佳解決方案。

  根據(jù)測算,假設Mini LED背光在2018年的滲透率為1%,有1500萬部手機使用MiniLED背光的屏幕,對MiniLED芯片的需求將達到600億顆,對應約120萬片2寸片的需求。假設2018年有4%的TV面板采用Mini LED背光,對于MiniLED芯片的需求量將達到1000億顆,對應約200萬片2寸片的需求。根據(jù)預測,Mini LED的市場空間將在2023年超過10億美金。

  瑞豐光電在公告中表示,以6英寸手機面板為例,目前普通LED背光設計的液晶面板成本約20-30美元,柔性OLED成本約為80-100美元,采用Mini LED背光設計的液晶面板成本約為40-50美元。Mini LED背光相較于OLED面板也具備一定的成本優(yōu)勢。

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  Mini LED 背光的需求測算

  假設一:目前用在 Mini LED 背光芯片尺寸有 8*12 和 6*20 等幾種尺寸,推算Mini LED 背光芯片的面積約 110mil^2;

  假設二:假設 2 寸片 80%的面積轉化為有效芯片,兩寸片面積為 3140000mil^2,(3140000/110)*0.8,即一片 2 寸片對應 22837顆背光芯片;

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  MiniLED 顯示的需求測算

  假設一:Mini LED RGB 芯片的主流尺寸為 5*9,未來降低成本能到3*6,假設2019年基本是5*9,2020 年 35%是 3*6,2021年65%是 3*6。

  假設二:假設 2 寸片 80%面積轉化為有效芯片,2寸片面積 3140000mil^2,(3140000/45)*0.8,即一片 2 寸片對應 55822 顆 5*9 顯示芯片,(3140000/18)*0.8對應 139556 顆 3*6 顯示芯片。Mini LED(類Micro LED) 顯示未來最有潛力屏幕4k大屏顯示,需LED 芯片數(shù)量約 2400萬顆

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  綜上可以看出,預測Mini LED 未來三年2片寸總需求量將達到1.07億片。Mini LED背光2寸片和Mini LED顯示2寸片從2019年需求102.11萬片和142.4萬片到2021年成長分別為1388.72萬片和9295萬片。市場需求增長空間極大。

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  華為即將發(fā)布榮耀智慧大屏,關注Mini LED背光在5G大屏顯示應用新趨勢。七月華為榮耀在新品媒體溝通會上表示,八月即將發(fā)布榮耀智慧大屏產(chǎn)品。華為認為傳統(tǒng)電視體驗不佳,一線城市很多消費者已逐漸放棄電視。立足于5G的萬物互聯(lián),華為提出全場景智慧化(IOT),以及“1+8+N”戰(zhàn)略,即1個手機+8個輔入口+IOT。智慧大屏將是重要的輔助入口,也將成為智能家居的核心入口。相較于傳統(tǒng)電視,華為智慧大屏預計將配備攝像頭、更好的聲音系統(tǒng),增強人機交互體驗,Mini LED背光亦有望應用于部分機型。建議關注產(chǎn)業(yè)鏈受益公司中微公司、三安光電、木林森、國星光電、洲明科技、瑞豐光電、TCL集團等。

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