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电子元器件行业光学深度报告:光变之路,Micro/Mi

2019-10-17 11:17

研究OLED多年的韩国庆熙大学教授张震的课题组亦加入到Micro-LED技术研发阵营,并在今年5月份的美国SID国际显示大会上发表演讲。

显示领域技术迭代过程中,MicroLED被认为是下一代显示技术的有力竞争者。MicroLED是LED微缩化和矩阵化技术,即将LED背光源进行薄膜化、微小化、阵列化,与OLED一样能够实现每个图元单独定址,单独驱动发光。

    相比于LED和EEL,VCSEL作为3D摄像头红外光源,在精确度、小型化、低功耗、可靠性等角度全方面占优。随着VCSEL芯片技术的成熟,以其作为核心元件的3DSensing走入应用,在活体检测,虹膜识别,AR/VR技术以及机器人识别和机器人避险、自动驾驶辅助等领域得到发展。近期,3DSensing的主要应用以手机为主,iPhoneX首次搭载3D结构光模组,引领3DSensing消费市场。苹果3DSensing供应链较为完善,Lumentum、II-VI、Finisar、IQE等均已加入其中。未来几年3DSensing市场规模将快速增长,到2023年3DSensing的市场空间可达180亿美元,2018年-2023年复合增速达到44%。其中,3DSensing在智能手机市场上的渗透率不断提高,3DSensing渗透率有望从2017年的2.1%提高至2020年的28.6%。

三安光电股份有限公司副总裁兼技术中心总经理徐宸科在广州照明展上演讲时透露,三安光电新工厂将会有一条Micro-LED的中试线。

据不完全统计,三安光电、华灿光电、澳洋顺昌、乾照光电、兆驰股份等企业涉足上游芯片领域,国星光电、瑞丰光电、鸿利智汇、木林森等企业涉足产业链中游封装领域,京东方A、深天马A、利亚德、洲明科技、雷曼股份、奥拓电子、维信诺等企业涉足产业链下游应用领域。

    MicroLED由于巨量转移等关键性技术和设备上等难题,短期内难以实现量产。MiniLED作为MicroLED显示技术的过渡,制造技术更加成熟、生产设备更加齐全,容易实现相关产品量产。MiniLED采用背光设计、微缩芯片等技术,可获得轻薄、高画质、低功耗等特性,性能水平接近于OLED,在亮度、显色等方面优于OLED。MiniLED以背光源应用为诉求,可适用于车用面板、户外显示屏、大尺寸电视、手机、电竞笔电等领域。据集邦咨询预估,2023年整体MiniLED产值将达到10亿美元。目前,台系LED产商布局MiniLED十分积极,晶电、隆达、聚积、群创、友达、宏齐、亿光均表示今年将实现MiniLED产品量产。大陆厂商国星光电与6月初首次推出可量产MiniLED产品,加速行业进入P0.X时代。

徐宸科认为,小尺寸Micro-LED可应用于智能手表、智能手机、车载显示、AR、VR等产品上,目前其成本与OLED的成本接近;大尺寸Micro-LED可用于电视,由于65英寸以下的LCD电视价格已经很便宜,因此Micro-LED更大的机会在65英寸以上的超大屏电视。

中国科学院院士、华南理工大学分子光电材料与器件所所长曹镛对中国证券报记者表示,国内显示行业还处于追赶态势,包括OLED、MiniLED和MicroLED。

性能优势明显,MicroLED将成为下一代显示技术主流

从显示技术的演变来看,OLED正在开始逐渐替代LCD,尤其在高端智能手机屏的领域。但是现在,高亮度、低功耗、可弯折、长寿命、快响应的Micro-LED又想挤压OLED,成为下一代显示技术。Micro-LED到底能否替代OLED呢?

从目前情况看,苹果、三星、索尼、LG等国际消费电子巨头积极布局MicroLED。比如,苹果2014年收购了LuxVue。该公司成立于2009年5月,致力于低功耗MicroLED显示技术。 去年的一份报告指出,苹果正对MicroLED这项新技术进行重大投资,希望未来几年将其应用到于iPhone或AppleWatch等设备。“在显示领域开辟不同于三星AMOLED的技术路径。一旦MicroLED技术成熟,苹果会将其应用到其消费电子产品。”天风证券指出。

    苹果引领消费升级,3DSensing市场前景看好

香港科大霍英东研究院ISMP国际智能制造平台总监廖本瑜在回答第一财经记者提问时说,他不看好OLED,因为OLED在各种环境下的耐用性还不够,而LED技术在照明行业的发展过程中已经过千锤百炼。他预计,Micro-LED将率先应用于智能手表等可穿戴设备和车载显示这样的小尺寸显示领域。今年Mini-LED(像素为100~200微米的Micro-LED)背光将有望出货,而真正应用到产品、实现大规模的商业化预计还要三至五年。

郑有炓表示,MicroLED的技术瓶颈主要有三个:将MicroLED芯片转移到有源驱动的TFT背板上,按微米级周期组装构成高密度级二维阵列结构;三基色MicroLED的像素光源问题;三基色MicroLED的像素组装尺寸微米化受限,难以实现超高密度封装。

    MiniLED技术成熟,预计今年实现量产

南方科技大学Micro-LED研究中心刘召军博士认为,Micro-LED今后可以应用于从显示器、影院、电视及背光、手机、头戴显示、AR、VR、3D成像、医学生物传感等广泛的领域。所以,目前苹果、谷歌、Facebook、LG、三星、三安光电、TCL、友达等中外知名企业都在布局。

商用领域三星步伐更快。在2018年1月的国际消费类电子产品展览会期间,三星发布了采用MicroLED技术的146英寸4K电视。今年1月,三星发布了两款MicroLED电视,其中一款名75英寸产品针对家用领域;另外一款达219英寸。据群智咨询总经理李亚琴介绍,“三星146寸的MicroLED大屏电视于2018年出货,且已有一定的销售额。”

    MicroLED是指在芯片上集成的高密度微尺寸LED阵列,每个像素点定址化、单独驱动,具有自发光特性。相比于当前显示技术主流OLED和LCD,MicroLED结构更加简单,性能优势更加明显,具有高亮度、低能耗、使用寿命长、无影像烙印、响应速度快等优点,可广泛应用于面板显示器、AR/VR设备、户外显示器、头戴式显示器(HMD)、抬头显示器(HUD)、无限光通讯、投影机等领域。目前,苹果收购LuxVue科技公司,布局MicroLED在可穿戴设备市场应用。三星、索尼布局MicroLED大屏显示应用,分别推出MicroLED产品“CLEDIS”和“TheWall”。美国Vuzix和英半导体公司Plessey共同合作开发MicroLED显示引擎用于下一代AR智能眼镜。据预测,至2025年MicroLED显示市场出货量可达3.3亿片,市场产值将达到28.91亿美元。

不过,张震在回答第一财经记者提问时认为,Micro-LED电视在未来5~10年都无法与OLED竞争,因为Micro-LED大面积显示工艺复杂,所以如果把尺寸做大,价格就会很贵。与此同时,OLED的寿命不是问题,手机的亮度比电视低,电视也不是全天用,所以使用5~10年没有问题。

LG尽管倾向OLED,但并未放弃MicroLED。2018年3月,LG向欧盟申请三项与MicroLED面板有关的新商标;2018年9月,在德国柏林国际电子消费品展览会期间,LG推出首款173英寸采用独立MicroLED制造的发光显示器。

6月10日,在2018广州国际照明展的高峰论坛上,与会嘉宾对Micro-LED显示技术的发展现状、困难挑战与未来趋势,进行了热烈的探讨。第一财经记者了解到,Mini-LED背光今年就可望推向市场,但是Micro-LED要真正应用到AR、VR、手机、车载显示等领域、实现产业化可能还需三至五年。

安信证券指出,巨量转移存在两大挑战:一是MicroLED芯片在进行大量、多次转移时的良率必须达到99.9999%,精准度控制在±0.5微米以内;二是RGB全彩显示需要对红、蓝、绿芯片分别转移,要求精准定位灯珠。

自今年年初三星在美国CES上首次展出146英寸Micro-LED电视以来,Micro-LED显示不断升温。三星今年还与中国LED行业龙头企业三安光电签订了战略合作协议,共同发展Micro- LED电视。

芯片尺寸方面,MicroLED一般小于50微米,小间距LED在500微米左右。而作为MicroLED的过渡,MiniLED介于50微米到200微米之间。

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“比如,量产分辨率为FHD的MicroLED屏幕,需要1920*1080个像素,也就是200万个像素。而每个像素由R、G、B三个MicroLED芯片组成,需要600万颗MciroLED。一块屏幕需要600万颗微米级别的LED芯片等。从芯片制程到转印制程到封装和芯片搭配,生产难度大。这个技术迭代与升级需要相当长时间。”李亚琴表示。

刘召军说,Micro-LED、OLED、LCD各有优缺点。如果Mini-LED背光与LCD结合,就几乎没有缺憾了。南方科技大学把Micro-LED技术研究的重点放在大屏幕的Micro-LED电视、柔性透明Micro-LED、Mini-LED背光与LCD结合、光通讯、生物医学应用等方面。他们2018年已发布了世界上首款柔性透明的Micro-LED显示屏,可以像创可贴一样贴在身上。

应用场景广泛

随着LED灯进入千家万户、普及率达到一定程度,新的问题随之而来。因为LED比传统照明更耐用、寿命更长,那么照明行业如何持续良性增长呢?充分挖掘光的特性、不断探索新的应用场景,成为照明行业共同努力的方向,Micro-LED显示就是其中的热点。

高工产业研究院预测,2019年国内MicroLED的市场规模有望达到1亿元。其中,智能手表是其主要应用方向;2020年-2025年,MicroLED有望保持年均75%左右的增长速度;到2025年,MicroLED市场规模将达49亿元。

不过,徐宸科坦言,Micro-LED的产业化还有相当的困难,比如红光的光效较低、光的均匀性不足、测试技术需要完善。所以,关键还在于提高生产的良率。

电子元器件行业光学深度报告:光变之路,Micro/Mini LED、3D Sensing【飞艇pk10一天稳赚5000】。厂商积极布局

目前,全球主要的LED芯片商、显示面板商,几乎都在Micro-LED领域进行布局。涉足的LED芯片商包括三安光电、日亚化学、欧司朗、华灿光电等;涉足有显示面板商包括三星、BOE、夏普、群创、华星光电、LG、友达等。

国星光电在2018年半年报中表示,公司快速响应Micro和MiniLED技术趋势,成立Micro&MiniLED研究中心,自主研发推出“MiniLED”新器件产品,加速推动LED显示屏点间距进入P0.X时代。此外,公司向上游芯片领域延伸,成立了Raysent科技,取得硅衬底外延技术,为大功率芯片的量产和MicroLED进行技术储备。

华灿光电在2018年三季报中称,公司在MiniLEDRGB产品率先批量进入市场的基础上,进一步扩产放量,市场份额稳步提升,不断提升公司高端显示屏以及背光市场的占有率。公司背光MiniLED芯片已经和国际一线品牌厂商开始合作批量试产。公司MicroLED积极与国际厂商紧密配合开发,研发进展良好。

相比OLED,MicroLED在寿命、反应时间、功耗等指标方面优于OLED,但成本远高于OLED。同时,MicroLED一些关键技术仍有待突破。

2017年11月,京东方斥资6.7亿元与奥雷德、滇中发展、高平科技共同设立昆明京东方显示技术有限公司。据媒体报道,除了建设国内首条大型OLED微显示器件生产线,昆明京东方同时在为AR/VR应用的MicroOLED面板试制做准备。公司此前称已开展MicroLED研究并取得进展,但目前技术尚未成熟。据Rohinni公司今年1月网站消息,京东方与其将组建一家合资企业,共同生产用于显示器背光源的超薄微型LED解决方案,助力MicroLED发展。

电子元器件行业光学深度报告:光变之路,Micro/Mini LED、3D Sensing【飞艇pk10一天稳赚5000】。有专家认为,MicroLED运用于AR/VR,光学系统可以更简单,画面图像质量可以得到提升。

关键技术有待突破

郑有炓认为,技术好成本降不下来没有商业前途。解决技术瓶颈问题需要组织协同攻关,行业要结合起来,包括芯片、驱动等领域,仅靠一家或两家单位很难实现大的突破。

安信证券指出,MicroLED存在诸多潜在优势,包括自发光实现超高分辨率、高亮度、高对比度、高发光效率、低能耗、广色域、纳秒级反应速度。阵列化下每个MicroLED独立驱动点亮,反应速度远高于OLED和LCD。可轻松胜任从中小尺寸显示到中大尺寸显示等应用场景,包括可穿戴设备(智能手表、智能手环等)、VR/AR设备、智能手机、平板电脑、TV、笔记本电脑、车载显示、大尺寸显示屏等。

瑞丰光电表示,拓展MiniLED产品系列应用,在智能手机、PAD、笔电、TV和Display等显示应用做平行铺展。同时,开展面向Mini和MicroLED的专用设备与共性技术研发,包括巨量转移、荧光粉沉积、蓝光转色技术等。

中国科学院院士郑有炓在“2018年中国显示学术会议”上指出,随着技术成熟,MicroLED将影响显示产业格局。未来LCD、OLED和Micro-LED三项技术既有竞争,也有协同。

作为MicroLED的过渡技术,MiniLED相比MicroLED技术难度低些,更容易实现量产,便于大量开发液晶显示背光源市场,产品经济性佳。多家上市公司积极探索MicroLED技术的同时,投入重金开发MiniLED技术。

中国台湾厂商进入MiniLED领域较早。友达光电推出了15.6寸、27寸、32寸、65寸共4款MiniLED4K电竞显示面板;群创光电将MiniLED技术结合PixinLED技术,推出了65英寸8KminiLED大尺寸电视面板、车用MiniLED面板和公用显示器MiniLED面板;隆达电子MiniLED背光产品已量产出货等。

OLED技术发明人邓青云博士认为,“新的显示技术不断出现,可能超过LCD或者OLED,比如MicroLED。但这些新的显示技术短期难以无法突破,它们必须在未来的30年内不断进展,以改变LCD和OLED。”

为引导显示产业健康发展,自2010年起相继出台两期“新型显示产业创新发展行动计划”。2019年2月22日,工业和信息化部电子信息司召开MicroLED显示终端产业发展座谈会。参会单位代表围绕MicroLED显示终端产业发展现状与趋势、产业链组成及技术路径、产业化研发情况以及面临的困难等进行了交流,对推动MicroLED显示终端产业的发展提出了措施与建议。

电子元器件行业光学深度报告:光变之路,Micro/Mini LED、3D Sensing【飞艇pk10一天稳赚5000】。三安光电2016年开始研发MicroLED技术,后将重心转入MiniLED。2018年2月,三安光电与三星电子签署《预付款协议》,三星将提前支付约1683万美元,用于三安光电向三星独家供应MiniLED芯片。

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