MiniLED和MicroLED显示器市场前景展望

日期:  
2019年 1月 23日
作者: 
Anne Corning  | 
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众所周知,市场上首先出现的是LED(发光二级管)显示器技术,首款商业化产品于1994年上市。OLED(有机发光二极管)产品于1997年上市。随后,MicroLED显示器于2010年面市。现在我们已经听说了一种新型显示器技术:MiniLED,其预计将在2019年进入市场。1

顾名思义,MiniLED尺寸很小,但不像microLED(µLED)那么小。虽然目前尚无官方定义,但microLED尺寸通常小于50平方微米(µm),大多数在3-15平方微米的尺寸范围内。MiniLED(有时亦称为“亚毫米级发光二极管”)这一术语通常是指尺寸约为100平方微米(0.1平方毫米)的LED,但“Mini”也可能仅描述介于微型与传统尺寸之间的任何LED。

截至2018年的LED市场格局。图片来源:“MiniLED在显示器领域的应用:LCD和数字标牌”,Yole Développement报道,2018年10月。

虽然MiniLED和MicroLED具有许多相似之处,但它们在一些关键方面也有所不同。MicroLED不只是MiniLED的缩小版本。两种LED类型具有不同的性能和结构。LEDinside对它们之间的区别描述如下:“Micro LED是新一代显示器技术,是一种带矩阵的小型化LED。简单来说,LED背光更薄,且小型化和阵列化,LED装置小于100微米。跟OLED一样,每个像素被单独寻址并驱动发光(自发光)... Mini LED是传统LED与Micro LED之间的一种过渡性技术,是传统LED背光的改进版本。”2

此外,MiniLED最近面世的一个推动因素在于生产成本较低,这主要是因为目前的制造设施可以更快速地切换到MiniLED的生产。MiniLED本质上是已经成熟的LED技术的一个变种。

MicroLED制造挑战

MicroLED通常由基于氮化镓的LED材料制成,可以生产出更明亮的显示器(比OLED明亮许多倍),其效率比传统LED高得多。这使得它们对于同时需要亮度和效率的应用(比如:智能手表)极具吸引力,特别是对于可能在环境光线背景下观看的平视显示器(HUD)和增强现实系统而言。

OLED显示屏的制造成本迄今为止一直略微昂贵,这导致该技术的应用主要局限于智能手机等较小尺寸的显示屏。同样地,到目前为止,实践已经证明,采用MicroLED芯片生产整个电视机屏幕也具有挑战性。MicroLED需要新的装配技术、模具结构和制造基础设施。要进行商业化,制造商必须找到能够获得高质量和微观精度,同时还可以实现大规模生产速度的方法。对于初级产品而言,MiniLED背光显示屏可能由数千个单独的MiniLED装置组成;MicroLED显示屏可能由数百万个微小的LED组成。

要制造显示器,必须将每个单独的microLED传递到背板,该背板会将这些MicroLED装置阵列保持在适当的位置。用于放置MicroLED装置的传递设备必须具有高精度,放置位置必须精确到+/-1.5微米。现有的拾放LED装配设备只能达到+/-34微米的精度(每次传递多个芯片)。虽然倒装芯片接合器通常具有+/-1.5微米的精度,但一次只能传递单个芯片。这两种传统的LED传递方法都不够精确,无法满足MicroLED大规模生产的需求。

新的传递解决方案正在开发中,包括流体装配、激光传递和滚轴传递。此外,研究人员也正在致力于解决与将化合物半导体MicroLED与基于硅的集成电路装置集成相关的挑战,这些装置具有非常不同的材料特性和制造工艺。传统的芯片接合和晶圆接合工艺无法为MicroLED提供高效的质量传递,因此研究人员正在探索各种薄膜传递技术。

尽管三星在近期举行的CES展会上推出了75英寸MicroLED电视机原型(见下图),但预计MicroLED产品要到2021年才会进入普通市场。3

2019年1月6日,三星电子视频显示器业务总裁Han Jong-hee在拉斯维加斯展会上介绍一款75英寸的新型MicroLED电视机。图片来源:韩国商务(Business Korea)

MiniLED的优势

相比之下,MiniLED芯片并未呈现类似的生产复杂性。由于它们只是传统LED的较小版本,因此它们可以在现有的制造设施中制造,只需最低限度的重新配置便可。这种便利性意味着MiniLED的生产已经在进行中,用于游戏显示器和标牌应用的设备今年将进入市场,紧随其后的将是智能手机、电视机、虚拟现实设备和车载显示器等背光产品。

举例来说,MiniLED可用于升级配备“超薄、多区域局部调光背光装置(BLU)”的现有LCD显示器,能够实现与OLED显示器质量相媲美的外观和对比度性能”4。此外,MiniLED还具有作为成本低廉解决方案的优势,适用于窄像素间距LED直视式显示器,比如室内和户外数字标牌应用。

中国制造商TLC在CES 2019上展出的MiniLED背光电视机。图片来源:FlatpanelsHD

MicroLED确实可提供较高的发光效率、亮度、对比度和可靠性及较短的响应时间,然而,在初始大规模生产阶段,它们的价格可能是传统LED显示屏的三倍以上。MiniLED的性能与传统LED更相似,但在高动态范围(HDR)和凹面或曲面显示器设计方面,MiniLED确实具有优势,并且上市价格可能仅比标准LCD面板高出20%。5 据PCWorld报道,“在目前阶段,对消费者而言,MicroLED与MiniLED之间的最大区别在于MicroLED可能会作为一种完全成熟的新一代显示器技术推向市场,而MiniLED则可能主要被制造商用于提升现有的显示器技术。6

预计到2022年,MicroLED和MiniLED的市场份额合计将达到约13亿美元。7

LED显示器的质量保证

无论是LED、OLED、MicroLED还是MiniLED,各类LED显示器产品都在竞争激烈的市场中争夺发展空间,客户期望开箱便可获得完美的观看体验。缺陷、色度或亮度变化以及其他异常性可能会迅速降低客户满意度,损害品牌声誉,并侵蚀市场份额。

Radiant的ProMetric®成像亮度计和色度计提供像素级和亚像素级显示器性能和均匀性测量解决方案,其可与人类视觉感知的敏锐性和洞察力相匹配,帮助制造商确保OLED和LED设备的绝对质量。举例来说,我们开发了一种用于测量和校正OLED、MicroLED和类似类型发射显示器像素变化的专有方法。了解更多:

引用:

  1. YiningChen, “Mini LED Applications to be Launched in 2019 and Micro LED Displays in 2021.” LEDinside, October 19, 2018.  LINK
  2. Evangeline H, “Difference between Micro LED and Mini LED.” LEDinside, May 8, 2018. LINK
  3. YiningChen, “Mini LED Applications to be Launched in 2019 and Micro LED Displays in 2021.” LEDinside, October 19, 2018.  LINK
  4. "MiniLED for Display Applications: LCD and Digital Signage" report by Yole Développement, October 2018, as reported in “Mini-LED adoption driven by high-end LCD displays and narrow-pixel-pitch LED direct-view digital signage”. Semiconductor Today, November 28, 2018. LINK
  5. Evangeline H, “Difference between Micro LED and Mini LED.” LEDinside, May 8, 2018. LINK
  6. Halliday, F. “MicroLED vs Mini-LED: What’s the difference?” PCWorld, September 11, 2018. LINK
  7. YiningChen, “Micro LED & Mini LED Market Expects Explosive Business Opportunities, with an Estimated market Value of $1.38 Billion by 2022”. LEDinside (a division of market research company TrendForce), June 20, 2018. LINK
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