MiniLED和MicroLED显示器市场前景展望
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。
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引用:
- YiningChen, “Mini LED Applications to be Launched in 2019 and Micro LED Displays in 2021.” LEDinside, October 19, 2018. LINK
- Evangeline H, “Difference between Micro LED and Mini LED.” LEDinside, May 8, 2018. LINK
- YiningChen, “Mini LED Applications to be Launched in 2019 and Micro LED Displays in 2021.” LEDinside, October 19, 2018. LINK
- "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
- Evangeline H, “Difference between Micro LED and Mini LED.” LEDinside, May 8, 2018. LINK
- Halliday, F. “MicroLED vs Mini-LED: What’s the difference?” PCWorld, September 11, 2018. LINK
- 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