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【安信电子|行业深度】Mini LED迎来落地,背光市场大展宏图

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来源:晓说电子

安信电子|行业深度

LED显示成为未来发展趋势,Mini/Micro LED应用潜力无限。更好的显示效果是显示技术的持续追求,LED显示技术在寿命、响应速度方面拥有巨大的优势。Micro LED各方面性能符合未来显示趋势,但受限于微缩制程、巨量转移等技术瓶颈,预计商业化仍需较长时间。Mini LED是介于小间距LED(芯片尺寸>200μm)和Micro LED(芯片尺寸1-10μm左右)的过渡性革新技术,可应用于背光和显示领域。背光应用领域, Mini LED背光采用直下式区域调光原理,在更小的混光距离实现更高对比度和均匀一致性,并实现高动态范围成像(HDR);显示应用领域,RGB Mini LED能够实现更高像素密度,改善画面颗粒化,并提高低亮度下灰度显示效果,搭配柔性基板可实现高曲面显示。

技术更新不断进行,Mini LED即将迎来落地。自我们2018年发布第一份Mini LED报告以来的两年时间,经历了基板材质和封装技术的多方面技术路线博弈和更新。面板厂力挺玻璃基板方案,2019年纷纷发布相关产品。COB封装在电视背光Mini LED领域优势显著,多合一方案对SMD及COB技术进行结合实现“扬长避短”,成为直接显示的主流技术方案。

Mini LED背光+LCD方案在电视领域优势明显。OLED目前发光效率及寿命偏低、可靠性及环境适应性较差、存在“烧屏”现象,尤其是大尺寸OLED电视全彩蒸镀材料利用率和良率低下,技术及成本限制导致OLED难以成为电视主流技术。Mini LED背光+LCD方案在色域、柔性、广视角、轻薄化等方面略逊色于OLED;但由于采用无机材料,与OLED相比具有更高发光效率、更长寿命、更高可靠性,因此更加适合电视领域的应用。Mini LED可通过区域调光实现HDR,且随着工艺成熟化有望实现和OLED相近的显示效果下实现更低成本。

投资建议:LED芯片领域涉及三安光电、华灿光电、乾照光电、澳洋顺昌等;封装领域涉及鸿利智汇、瑞丰光电、兆驰股份、国星光电等公司;LED显示领域涉及利亚德、洲明科技、奥拓电子等;面板涉及TCL科技、京东方A。

风险提示全球宏观经济不景气;Mini LED发展不及预期

1. 吹响5G终端创新的集结号,折叠屏手机新品发布接二连三

在2018年年底,折叠屏概念便进入公众视野。2019年柔宇科技率先发布全球首款可折叠柔性屏手机——FlexPai(柔派)。随后,三星、华为、摩托罗拉相继发布折叠屏手机,正式开始智能手机的新一轮革命。截至2月22日,折叠屏手机市场中产品数量有限,参与的终端厂商主要是华为、三星、摩托罗拉(联想)、柔宇四家。2020年2月,随着三星、华为新机的发布,折叠屏手机有望再次引爆市场。

1. Mini LED:技术革新带来广阔应用前景

Mini LED,又名“次毫米发光二极管”,是指晶粒尺寸约在50-200μmLED,其晶粒尺寸和点间距介于传统小间距LEDMicro LED之间。

Mini LED作为Micro LED的前哨站,在Micro LED之后被提出。由于Micro LED存在微缩制程、巨量转移及全彩化等关键技术瓶颈以及高成本问题,故先发展晶粒尺寸更大、仍可使用传统制程技术、技术实现难度更低的Mini LED作为过渡。结合倒装COBIMD技术,Mini LED可实现1mm以下点间距显示,像素密度高于小间距LED且可实现低亮度下高灰度显示。同时,Mini LED作为背光源应用于液晶显示屏,可通过区域调光提高对比度,实现HDR等精细化显示效果。能够让LCD面对OLED挑战时能够在显示性能方面恢复竞争力,加上成熟的工艺和更长的寿命,LCD + Mini LED背光在近几年中大尺寸显示领域有非常巨大的发展空间。

1.1.1. 显示技术发展路径

更高显示性能及更低能耗一直是平板显示技术发展的主题。在显示性能方面,显示技术向更高像素密度、更高对比度、更广色域等方面发展以满足用户对优化视觉体验的要求。另一方面,发光效率不断提高,显示技术向低能耗方向发展,从而使手机、可穿戴设备等移动设备续航能力提升。

随着CRT、等离子逐步遭淘汰,LCD成为显示技术主流,但近年来在不同尺寸、不同应用领域不断受到小间距LEDOLED等新技术挑战。在产业链厂商积极推动下,Mini/Micro LED显示技术快速发展,随着Mini LED逐步进入量产阶段,有望对现有市场格局形成冲击。自发光显示技术在对比度、广视角、轻薄化、柔性等方面具备先天优势,随着新技术瓶颈不断突破、良率及发光效率提升,有望成为未来显示技术主流,OLEDQLED及超小间距LED将展开竞争。

1.1.1. LED显示技术革新:从单色LED到Micro LED小间距

LEDMini LEDMicro LED在芯片尺寸及点间距方面存在差异。小间距LED意指点间距在2.5mm以下的LED产品;Mini LED芯片尺寸约为50-200μmMicro LED芯片尺寸在50μm以下,一般为1-10μm级别。

LED实现全彩化以来,从传统LEDMicro LED,晶粒尺寸和点间距微缩化成为LED显示技术发展确定趋势。目前晶电、三安光电、华灿光电等厂商Mini LED芯片已实现量产,主流封装厂商已具备P0.9产品量产能力,主流屏幕供应商已实现P0.7超微间距显示屏量产

在市场需求拉动、厂商及科研机构推动下,LED发光效率持续提升,晶粒尺寸和点间距微缩化,像素密度成倍增长,显示性能得到大大提升,推动应用领域不断扩展,目前已可实现手机背光、电视背光、笔电背光、车用面板背光、室内大尺寸显示屏等多元化应用。同时,LED具有半导体属性,在“海兹定律”驱动下,LED成本持续下降,在替代性、新增需求及性价比提升双轮驱动下,新技术在传统领域加速渗透并不断拓展新的应用领域。

1.2. Mini LED:微缩化间距带来更高视觉享受

1.2.1. 自发光显示实现更高像素密度

户外显示屏由于强调高亮度且因观看距离较远而对像素间距要求较低,LED大屏占据绝对主流。室内专业显示市场更突出分辨率、对比度、显色性等需求,主要由LCD拼接墙、DLP拼接墙以及小间距LED等技术占据。与LCD及DLP相比,小间距LED无拼缝,亮度、色度逐点可调带来更好均匀一致性,使用寿命远长于LCD拼接墙及DLP。因此,小间距LED行业近年来迅速发展,在室内专业显示领域渗透率不断提高,并随着成本下降逐步向商用甚至民用显示领域拓展。但目前小间距LED在分辨率及成本方面仍有待改善。Mini LED实现较小间距LED更小点间距,解决了小间距LED分辨率不足的问题,可应用于室内显示市场,且可实现更近距离观看。

1.1.1.1. 对比小间距LED:更高像素密度

与小间距LED相比,Mini LED通过更小点间距实现更高像素密度,采用倒装COBIMD封装技术能够进一步改善画面颗粒化问题。同时,Mini LED能够大幅减少衬底材料使用量,降低材料成本占比。据投影时代,尺寸100μm LED晶体衬底消耗量仅为500μm晶体的4%。另一方面,室内显示产品对于亮度要求不高,MiniLED能够改善小间距LED存在的亮度偏高问题,并提高低亮度下灰度显示效果。

1.1.1.1. 对比Micro LED:成熟前的过渡

Micro LEDLED薄膜化、微小化、阵列化形成高密度集成微型LED阵列,其尺寸一般仅在1-10微米级别。由于Micro LED当前仍然面临微缩制程、巨量转移及全彩化等技术难题以及成本过高等产业化问题,故众多厂商布局技术难度更低的Mini LED技术,并为Micro LED做铺垫。

Micro LED具备高像素密度、高亮度、高对比度、广色域、高响应速度、高发光效率等多方位优点,可应用于可穿戴设备、VR/AR、智能手机、电视、车用面板、室内大屏等众多领域,且无需背光,因此吸引众多厂商及研究机构参与布局。

1.1.1. 背光应用实现HDR

随着显示技术发展,LCD背光源了实现从CCFLLED过渡。CCFL即冷阴极荧光灯,在玻璃管内涂布荧光体,并放入惰性气体Ne+Ar混合气体,其中含汞,在电极间加高压高频电场,激发水银蒸汽释能发光,放出紫外线光,荧光体原子因紫外线激发导致能阶提升,当原子返回原低能阶时放射出可见光。LED背光具备绿色环保(不含汞)、广色域、高亮度对比度及寿命等方面优势,随着LED成本降低,LED逐步替代CCFL成为液晶显示的主要背光源,LED背光市场快速发展。

随着用户对于视觉效果要求逐步提升,量子点技术及OLED出现并应用于手机、电视显示领域,QD-LCD主要应用于电视,OLED在电视、手机、笔电等多领域均有渗透且近年来手机面板领域渗透率迅速提升。Mini LED背光LCD的出现,将与QD-LCD及OLED在中高端领域展开竞争。

另一方面,传统LED背光液晶层无法完全关合,暗态下白光背光难以被完全遮挡,呈现灰色(白色+黑色),因此对比度较低。而Mini LED精准调控电流实现更为精细化的区域调光(Local Dimming):亮态画面可实现1000nits超高亮度,比平常亮度提高数倍,暗态画面下亮度接近于0,对比度相对更高;同时实现高动态范围成像(High-Dynamic Range),增强明暗细节显示能力使得画面更加细腻,更好地模拟真实画面中的视觉效果;发光效率提升且暗态下不发光进而降低能耗。

1.1.1.1. 对比OLED:更高可靠性及产品经济性

OLED即有机发光二极管,典型结构以ITO(氧化铟锡)导电薄膜为阳极、金属为阴极,中间沉淀有机发光材料为发光层。OLED显示技术利用有机材料自发光,具有柔性显示、透明显示、高对比度、广视角、广色域、轻薄等优点。但另一方面,量产OLED蓝色磷光材料寿命偏短问题仍未得到解决,目前已荧光材料为主,发光效率偏低;由于蓝光寿命低于红、绿光,部分工作时间更长的像素点加速老化导致屏幕可能出现 “烧屏”现象;同时有机材料在有水汽和氧存在的条件下容易发生光氧化反应,因此对有机成膜技术、器件封装技术精密度要求高,抬高了OLED的成本;同时,当前OLED尤其是大尺寸的良率偏低。Mini LED背光在实现高分辨率、高对比度及HDR、搭配柔性基板可实现高曲面背光等优秀显示性能基础上,由于采用无机材料,与OLED相比具有更长寿命、更高可靠性及环境适应性,且无“烧屏”现象。据中关村在线,采用Mini LED直下式背光的电视成本将低于OLED 20~30%。

1.1.1.1. 对比QD-LCD:精细化HDR

量子点(Quantum Dot)即半导体纳米晶体,由有限数目原子组成,三维尺寸均为纳米级,一般为球形或类球形、稳定直径在2-20nm的纳米粒子。由于电子和空穴被量子限域,连续能带结构变成具有分子特性的分立能级结构,受激后可以发射荧光。依据发光方式不同,量子点材料的发光特性可以分为光致发光与电致发光,分别应用于QD-LCDQLEDQLED利用量子点在电驱动下的自发光作为显示基础,由于溶液制程研发困难,且存在可靠性低、蓝光发光效率低、镉基量子点器件具有毒性等问题,因此业内认为电致发光的QLED 技术商用化仍需10 年以上。

QD-LCD仍然采用LCD的主体架构,仅在背光源上添加量子点薄膜,蓝光LED背光源发出的光经过量子点膜转化,实现全彩显示。QD-LCD通过改变量子点形态得到包括红光到蓝光的高峰值纯色光,实现更广色域,目前量子点液晶电视的色域可达到110%NTSC;同时,QD-LCD发光光谱半峰宽极窄,约为30nm左右,因此发光色彩纯度高。但QD-LCD与Mini LED背光LCD相比仅在色域覆盖率、色彩纯度、低压启动下高亮度等方面更具优势。Mini LED采用P1.0以下点间距精准调控电流实现精细化区域调光,在对比度、HDR、稳定性和可靠性、轻薄以及安全环保(无镉)等方面具有优势。同时,由于Mini LED背光在色域方面有所不足,因此可搭配量子点薄膜(QD Film),从而实现100%NTSC以上色域,提高色彩显示效果。

1. 厂商布局打造商业化之匙

1.1. 广阔前景引发厂商争先布局

Mini LED在手机背光、电视背光、笔电背光、车用显示及室内大屏等应用领域前景广阔,据高工LED,华为、OPPO、小米在内的中国智能手机厂商可能计划于下半年推出的智能手机中采用Mini LED背光显示屏。

Mini LED应用多元化,技术难度低于Micro LED,且可作为背光源直接对接液晶面板产能、拓展液晶显示市场,在实现优秀显示性能的同时较OLED可靠性、产品经济性更优,吸引产业链上中下游及众多面板厂商争相投资布局Mini LED研发生产。近年来OLED显示技术对于LCD尤其是在小尺寸显示应用领域形成巨大冲击,而OLED产能主要集中于韩系厂商三星、LGD手中,推动众多台系厂商大力布局Mini/Micro LED以期实现“弯道超车”。

1.2. 厂商投入加速产业化进程

Mini LED仍可使用传统制程技术,可避免Micro LED存在的巨量转移、全彩化等难题,技术实现难度更低。在产业链上中下游厂商积极推动下,Mini LED显示技术发展迅猛,不断实现技术和产品创新进步,目前部分厂商Mini LED显示和背光产品已进入送样认证或量产阶段。

芯片端,三安光电、华灿光电等厂商已经进入Mini LED芯片量产阶段;封装方面,国星光电P0.9 Mini LED显示产品、瑞丰光电、鸿利智汇、兆驰股份等厂商Mini LED产品已开始小批量生产;下游应用端,利亚德、洲明科技等显示屏厂商P0.9产品已实现出货。

1.3. 技术路线解析

Mini LED将芯片尺寸缩小到50-200μm范围,同时,运用倒装COB、IMD等技术实现极小点间距封装。随着厂商投入不断,Mini LED芯片端、封装端、应用端技术取得持续突破,目前Mini LED已经克服大多数技术瓶颈,但在芯片生产、批量转移及封装工艺方面仍有提升空间,仍需解决效率及良率等问题。

1.3.1. 芯片微缩及批量转移

LED芯片生产包括外延片制作、电极制作、芯片制作、测试等程。Mini LED需要将LED晶粒尺寸缩小至50-200μm范围。随着芯片尺寸的缩小,正负电极覆盖芯片表面大部分面积,发光区域受限,对芯片生产工艺精确性、良率等提出更高要求。芯片中Ag金属具有较高活性,频繁开启易使得离子发生迁移进而导致芯片漏电问题。且Mini LED需要适应车用面板等复杂使用环境,且随着封装集成度提高,维修难度大大提高,因此要求Mini LED芯片具备更高可靠性。

Mini LED为实现更优视觉效果,对光色一致性和墨色一致性要求更高,因而对外延片的均匀一致性提出更高要求,尤其是在尺寸进一步微缩的情况下,工艺难度大大提高;同时,为提高一致性及可靠性,需要对高密度、高精度的Mini LED芯片进行进一步精细化的测试分选,目前行业采用全测全分模式,作业效率低下。同时,Mini LED仍旧面临良率偏低问题,导致成本相对较高,需要一定的时间。

在芯片转移方面,Micro LED目前主要技术包括范德华力、静电吸附、相变化转移及镭射激光烧蚀等巨量转移技术,基本都是采用吸附、贴合的方式。上述技术实现难度巨大,且成本高,是目前最大的挑战。

Mini LED与Micro LED相比,芯片尺寸更大、数量更少且含硬质衬底,因此精度容忍度更高,技术实现难度更低。据华灿光电,目前Mini LED批量转移主要包括(结构图示分别见下图):1.转移设备增加pick up heads提高拾取、放置效率,该方案技术难度较低,但效率未实现数量级提升;2.临时基板和最终背板相对放置,利用针顶顶出芯片实现转移,该方案数量级提高转移效率;3.UV膜上放置芯片,芯片和背板控制电极相对放置,利用UV光实现芯片转移,该方案能够实现巨量转移,但对芯片在UV膜摆放精度要求高。

市场中已经有了几个具有商用潜力的巨量转移技术的厂商了,预计2022年巨量转移能够实现大规模量产。隆达采用静电转移的应力方式,把晶粒从基板上取下再进行后续的转移。和京东方合作的Rohinni发明了高速高量产贴合技术。鸿利也在巨量转移方面获得较大突破。友达、錼创、晶电、LG和三星等都已宣布自行研发巨量转移技术。

1.3.2. 倒装结构

LED可分为正装结构、倒装结构和垂直结构,倒装芯片将成为主流。倒装结构将正装芯片倒置,使发光层发出的光线从电极另一面发出,减少电极占用发光面积继而提高发光效率,据OFweek,在同样光通量的情况,倒装芯片的光效比正装芯片光效高16-25%左右。正装结构芯片PN电极同侧导致电流拥挤、热阻较高,倒装芯片可以承受更高电流密度、提高光传输性能。

倒装结构无需焊线,能够克服正装芯片的打线及可靠性的缺陷,封装体积可以实现几乎与芯片大小类似;同时应用COB封装,满足超小空间芯片密度需求,为显示屏点间距微缩化提供条件,因此广泛应用于Mini LED。但另一方面,倒装LED也对芯片和封装工艺提出更高要求。红光芯片在制作倒装过程中需要另外进行衬底转移,整体工艺难度提高。由于Mini LED为微米级芯片密集排布,需要对Mini LED芯片进行高精度、高速排列。Mini LED倒装芯片要求更精密的PN极设计,焊接难度更高,需在极小尺寸下实现高焊接平整度。传统锡膏固晶容易导致芯片焊接漂移,孔洞率增大,且固晶效率低下,无法满足Mini LED的高精度固精要求,更高精度固晶基板及更高效固晶设备成为行业急需解决的问题。

1.3.3. SMD极限与集成化封装

晶粒尺寸和点间距微缩化成为LED显示技术发展确定趋势,目前国星光电、瑞丰光电、洲明科技等厂商已具备P0.9产品量产能力,亿光小间距EAST0707xx-ELB系列可实现P0.7微间距,利亚德已实现P0.7显示屏量产。Mini LED节约上游衬底材料消耗,大大提高显示性能,但也对LED封装提出更高技术挑战。随着间距缩小,SMD封装死灯率、虚焊率上升,灯珠缩小使得可靠性降低,在P1.0以下劣势明显。

与SMD先封装成单个灯珠之后再表贴方式不同,COB进行集成化封装,使用环氧树脂将若干灯珠直接封装在PCB板上,因此无需支架、无需回流焊。与传统SMD封装相比,COB封装具有高效率、低热阻、更优观看效果(面光源具有非颗粒显示特点、配光效果更优、观看范围更大)、防撞抗压高可靠等优点,尤其是在高密度LED密布下具有显著优势。

因此,结合倒装芯片无需打线优点,倒装COB技术在Mini LED产品中得到广泛应用。利亚德、长春希达、华夏彩光等厂商都积极发展Mini COB技术。

但另一方面,COB封装单一模块中晶粒过多,导致墨色一致性难以控制、维修困难,正装COB芯片固晶良率低而倒装COB芯片精度要求高(焊盘间距小于100μm),模块之间存在拼接缝且光电参数分Bin困难降低产品光色一致性。

因此,SMD与COB封装的折中策略IMD集成封装技术出现,该技术较传统表贴式封装拥有更高集成度,单个封装结构包括通过内部电路相关联的若干个(一般为4个,及“四合一”技术)元器件。IMD封装对SMD及COB技术进行折中,从而集合SMD和COB封装的若干优点:一方面,IMD封装以结构集成方式,简化技术工艺,一定程度克服了SMD在极小间距下的密布灯珠逐个焊接封装的可靠性问题,提升屏幕抗磕碰能力,同时,克服了SMD产品难以避免的像素颗粒化问题,提高画面细腻程度;另一方面,IMD封装克服了COB封装单个模块晶体过多而带来的一致性、坏点维修、拼接缝等问题,且降低材料成本,在当前技术条件下能够实现更高作业效率。

目前,IMD技术吸引国星光电、奥拓电子、宏齐等厂商布局。奥拓电子2018年6月美国InfoComm展会发布“Mini LED商用显示系统”,采用集成化封装技术,解决SMD超小间距产品易损、COB维修困难等难题。

1.3.4. 国内外设备厂商推陈出新

Mini LED良率和产能的提升自然也需要优良的封装设备。新益昌先后推出单头高速固晶机(GS826系列)、平面式双头高速固晶机(GT100系列)、连线三头平面式高速固晶机(GS300系列)、六头平面式高速固晶机(HAD8606系列)等设备。为了迎接Mini LED封装市场快速发展的机遇,新益昌克服了高难度工艺以及高速度和高良率的困难,积极布局Mini LED封装设备领域的产品。

与京东方合作的Rohinni也和Kulicke & Soffa联手开发了巨量转移技术专用设备Pixalux。这一设备解决方案和传统的单颗取放转移方法相比,速度更快,提升了3-5倍,同时良率达到了99%。

1.4. 成本拆分:Mini LED背光模组成本未来具有下降空间

Mini LED产品推广的最大的难题是成本,以一个65英寸的电视为例,Mini LED背光模组的成本占整个显示的一半,LED占15%-20%,打件部分占15%-20。背板则不同于传统的背光,是一整片大的60英寸板子,所以PCB占比为50%-60%,成本很高,IC部分占成本的15%左右。由此可见,相关环节上还有很多技术需要升级和改善,所以这也带来新的材料和新的设备的商机。但未来成本有下降的希望:大多数厂商认为,未来随着技术的成熟和产品规模的上升,Mini LED的价格将稳步下降。同时,上中下游厂商的共同促进也会使产品价格控制在合理范围内。

3. 角逐背光和显示百亿市场

随着市场对于产品显示性能要求逐步提升,传统液晶显示技术受像素密度、对比度、色域等方面限制,在不同尺寸、不同应用领域分别受到OLED、量子点、小间距LED技术冲击。

直下式背光Mini LED具备高分辨率、HDR、寿命长、高发光效率、高可靠性等优点,可应用于手机、电视、汽车等笔电及液晶面板的背光源。同时,RGB Mini LED显示产品采用倒装COB或IMD技术,克服了正装SMD封装的打线、可靠性、像素颗粒化等缺陷,为像素间距进一步微缩化提供技术条件,显示产品具备更高分辨率、低亮高灰等优点,且搭配柔性基板可实现柔性显示;随着Mini LED显示屏量产,有望在室内大尺寸显示屏率先发力。作为Micro LED的前哨站,Mini LED市场有望自2018年下半年起向显示和背光市场渗透。据LEDinside预测,Mini LED市场将在未来几年得到快速发展,2023年整体Mini LED产值将达到10亿美元。

根据点间距可以计算出单位面积显示屏所需的灯珠数量,如表9,由此可以看出,LED点间距缩小使得单位面积所需灯珠和芯片数量快速增长,灯珠成本占比提高,普通LED显示屏灯珠成本占比30%-40%左右,小间距LED达到60%-70%,随着点间距缩小到1.0mm以下,灯珠成本占比将进一步提高。同时,Mini LED背光采用直下式背光,灯珠数量较侧入式背光大幅增长,单台电视背光用LED灯珠数量将由10-20颗提升至上万颗,单部智能手机背光用LED灯珠数量将由10-20颗提升至4000颗以上。灯珠使用数量及成本占比的提升将促使LED芯片企业成为最大受益方。

1.1. 多元化背光应用前景广阔

LED背光源应用是LED下游市场重要组成部分,过去曾是LED行业高速发展的主要推动力,具体主要包括手机背光、液晶电视背光、笔电背光、显示器背光等。2010-2013年,在海兹定律驱动下,LED亮度提升、价格下降,LED背光渗透率迅速提升,市场规模扩大。2013年LED背光市场出现顶峰,达到50亿美元左右市场规模。2013年后LED背光出现饱和,且由于产能周期导致低价化严重,市场规模大幅下滑。加之OLED以及小间距LED对LED背光产生替代效应,LED背光市场逐步萎缩。但2018年下半年,随着Mini LED背光领域商业化进程加速,有望助推LED背光市场规模回暖。

目前从电竞显示器到电视机背光,再到高端平板,苹果和TCL扛起产业化大旗。Mini LED在2019年下半年首先应用到了电竞显示器和电视领域,2019-2020年,TCL展出Mini LED背光液晶电视,苹果将Mini LED应用于iPad Pro,这些应用都有利于Mini LED加速渗透,带动整体Mini LED产业链发展。

直显领域来看,市场逐渐从高端小间距过度到了Mini LED。LED屏在2000年后开始真正大规模应用,2010年开始出现小间距产品,LED直显从户外拓展到了室内场景,Mini LED出现后,结合COB封装的优势,LED像素点进一步缩小,对应的终端产品的显示效果进一步提升,在室内直显领域进一步取代原有的LCD产品。目前,Mini LED直显已应用于光电、会议、工程等场景,Mini RGB搭配柔性基板也能够实现曲面的高画质显示效果,在车用电子产品也有广阔市场。

1.1.1. 平板市场

苹果在近两年发布一系列Mini LED系列产品,能够有效提高Mini LED渗透率,带动产业链中上游发展。2019年发布Mini LED背光的显示器后,根据集邦咨询新闻,苹果预计在2021年第一季推出12.9寸Mini LED背光iPad Pro,同时计划在2021年底前发布六款Mini LED产品,包括14英寸和16英寸的MacBook Pro,27英寸的iMac Pro和12.9英寸的iPad mini。苹果产品发布后,其他厂商也会紧跟步伐,发展Mini LED的产品。目前来看,晶电的芯片具有均一性、高性价比,是苹果的首选,未来随着Mini LED芯片需求增长和规格要求的提升,会催生出更多供应商加入产业链,推动整体产业链迅速发展。

1.1.1.2. 电视背光市场

Sony 2004年率先推出大尺寸LED背光液晶电视。2009年LED背光切入小笔电市场取代CCFL作为LCD背光源。2009年侧入式及2012年直下式LED背光推出使得LED与CCFL背光价格差距大幅缩小,LED背光市场迅速成长。2015年电视、电脑等LED滲透接近饱和,且近年来受到OLED技术侵蚀,因此中大尺寸LED背光市场逐渐萎缩。但随着消费者对于更佳视觉体验的追求愈发强烈,中大尺寸显示不断向高分辨率、高对比度、广色域及HDR方向发展,从而产生技术替代需求。2019年6月,苹果发布搭载mini LED背光技术的6K Pro Display XDR专业级显示器,售价4999美元。2019年10月,TCL 推出 Mini LED 背光的 8系列4K电视,其中75英寸拥有包括25,000多个独立的Mini LED灯珠,售价方面65英寸为1999美元,75英寸为2999美元,作为采用min-LED技术的电视,其成本大大低于三星同期推出的Micro LED电视。2019年11月,京东方展示多款Mini LED显示产品样品,预计明年实现玻璃基板Mini LED产品的量产。

电视显示方面,消费者对于电视显示性能、视觉效果要求不断提高,从分辨率角度而言,目前4K电视已占据市场主流,并逐步向8K显示过渡。随着CRT、等离子 TV逐步淘汰,凭借良好的显示性能及突出的成本优势,目前LCD液晶电视仍然占据电视市场绝对主导地位。

电视尺寸方面,随着消费者生活水平提高,大尺寸电视市占率逐渐提升,电视出货平均尺寸也在不断上升。

凭借高对比度、广色域、微秒级反应速度、柔性可弯曲及轻薄等优势,OLED在电视面板市场渗透率逐渐。但是大尺寸OLED电视面临良率低问题(目前55英寸UHD OLED良率约为60%),阻碍其扩大面板尺寸及分辨率提高,并导致OLED电视面板与LCD电视面板价格差异巨大。据IHS,55英寸超高解析度OLED电视面板的制造成本估计比LCD成本高2.5倍,除去折旧等因素,材料成本高出约1.7倍。OLED在成本方面劣势明显,加上全球仅有LG Display可大规模量产大尺寸OLED面板,,使得OLED电视渗透率增长缓慢,据WitsView统计,OLED电视2017年出货量150万台,渗透率仅为0.7%,预计2018年出货量有望达到240万台,渗透率>1%。即使在高端电视领域,目前也仍以LCD电视占据主流。

由于电视OLED面板几乎被LG Display垄断,为提高TV市场竞争力,三星、海信、TCL推出量子点电视,但电致发光QLED技术现阶段无法实现,目前仅为QD-LCD技术,即在LCD的背光源上增加量子点薄膜(QD Film),替代蓝光LED封装材料中的黄色荧光粉,进而实现广色域(可达到110%NTSC)、高色彩纯度的效果。凭借在色彩方面的优点以及成本更高的原因,量子点显示技术聚焦中高端电视市场。

但由于含镉、色域改善但综合性能提升不明显、受到OLED竞争压力以及参与厂商较少等问题,且电致发光的QLED技术仍处于技术缝隙期,QD-LCD TV市场渗透缓慢。

随着Mini LED的出现并逐步进入量产阶段,Mini LED BLU有望在高端电视领域对传统TFT LCD构成替代,并与QD-LCD及OLED 技术展开竞争。Mini LED采用直下式背光设计,与传统LED背光LCD相比,Mini LED芯片尺寸及点间距微缩化,像素密度成倍增长,更容易实现4K及以上分辨率。同时,Mini LED背光在光分布均匀性、对比度、HDR及轻薄等各方面优于传统LCD。

据WitsView,当前OLED电视采用全彩蒸镀材料利用率仅20%-30%左右且良率低下,因此当前OLED电视以WOLED技术为主流。Mini LED在对比度、轻薄化、广视角方面略逊色于WOLED,但Mini LED搭配QD Film背光,可实现与WOLED相当色彩饱和度,搭配柔性基板同样可实现高曲面背光;且由于采用无机材料,与OLED相比具有更高发光效率、更长寿命、更高可靠性及环境适应性、无“烧屏”现象,且Mini LED通过区域调光实现HDR,提高画面明暗细腻程度。据中关村在线,采用Mini LED直下式背光的电视成本将低于OLED 20~30%。

TCL是首家将Mini LED应用于电视领域的,19年10月推出的65寸4K电视,显示效果与OLED接近,同时价格也比较有优势。在2020年CES上,TCL发布了全球首款8K Mini LED电视X10。这一款电视先进入欧洲市场,售价为2500欧元,这是TCL在Mini LED电视领域迈出的第一步。

1.1.3. 笔电、显示器及车用面板背光市场

除电视背光市场外,Mini LED同样可应用于笔电背光、高阶显示器背光、车用面板背光等领域。在当前,由于OLED自身成本、产能、“烧屏”、寿命等因素限制,在笔电及显示器背光市场渗透率较低。Mini LED背光在显示性能方面较传统LED背光优势明显,且成本方面较OLED更竞争力。据Digitimes,15.6英寸笔记型电脑需要2,000颗左右Mini LED;可应用于对显示效果要求高、对价格敏感度较低的1000美元以上专业用笔电,但短期内由于成本偏高难以占据笔电市场主流地位。

牌厂商包括宏碁Acer、华硕ASUS、联想Lenovo及微星MSI等已经陆续在上半年推出多款搭载MiniLED背光显示的电竞显示器以及笔电产品。随着笔电出货成长,Mini LED的需求也可望持续提升。

Mini LED BLU寿命长、稳定性好,成本低,在车用面板市场方面潜力巨大。随着汽车智能化及功能多样化程度逐步提高,汽车电子在汽车成本所占比重稳步提升。未来发展的车载市场主要以车内显示屏幕为主,包括抬头显示器、仪表盘背光、后方娱乐显示器背光以及后视镜屏幕背光等。车灯也有市场,运用Mini RGB显示警示讯息或其他信息。新能源汽车渗透率逐步提升,汽车智能化、数字化要求大幅提升,推动车载显示市场迅速发展。据IHS Markit,TFT LCD汽车显示器面板市场出货量预计将从2016年的1.35亿台增长到2022年的2亿台。传统车载显示屏已无法满足需求,大尺寸显示和触控屏在车载显示中渗透率逐渐提高,用户对于车用面板的显示性能要求逐步提高。

当前采用TFT LCD显示仍然全球车载显示屏占据主要地位,OLED技术由于在对比度、响应速度、可视角度、柔性显示以及轻松实现广色域等方面优于LCD,近年来渗透率不断提高;但高成本、可靠性较差、寿命偏短等问题成为OLED进一步替代LCD的制约因素。

Mini LED搭配柔性基板可实现高曲面背光及异形显示,并在亮度、可靠性、高低温环境适应能力、寿命以及产品经济性等方面相对OLED占据显著优势。群创2018CES展出10.1英寸AM Mini LED直下式车用背光显示技术,通过精准电流调控,使得屏幕亮态画面下亮度达到1000nits以上,在阳光照射下仍清晰可视;而暗态画面下亮度接近于0,实现与OLED相当的1,000,000 : 1高对比度,同时在高温适应、寿命等方面优于OLED。因此,Mini LED背光有望在车用面板市场得到广泛应用,并对OLED及传统LCD构成替代。但据群创光电,Mini LED背光车用产品认证期较长,预计2020年开始正式投入市场。

1.2. 室内大屏技术替代需求方兴未艾

室内显示市场主要由LCD拼接墙、DLP以及小间距LED技术等占据。当前小间距LED主要应用于在100英寸以上的大尺寸室内专业显示领域,凭借无拼缝、更高均匀一致性、更高灰度、更长寿命等优势在室内专业显示市场快速渗透。

目前小间距LED主要应用于室内专业显示市场,随着小间距LED性价比逐步提高,小间距LED开始向商用显示领域渗透。目前商用显示技术包括电子白板、激光投影、商用电视、平板拼接、广告机、小间距LED、DLP拼接、单屏显示器8类技术,其中电子白板和激光投影技术占据主流。激光投影采用激光光源投影,寿命达到2万小时,且具有低能耗、散热好、色彩纯净、闪闭性等优点,因此销售规模近年来高速增长。小间距LED凭借优秀显示性能,随着技术日渐成熟、成本逐步降低,销售额高速增长,在商显市场迅速渗透。在电影屏应用方面,小间距LED对传统投影银幕替代空间巨大。2018年2月上海五角场万达影城安装国内首块LED电影屏,由三星供货,点间距达到P2.5,实现超清4K分辨率(4,096 x 2,160)。与传统电影屏幕相比,小间距LED屏具备高峰值亮度、高对比度、HDR、色彩均匀等突出显示效果。

当前小间距LED在分辨率方面仍然有所不足,P2.5-P1.0产品像素密度介于10-25之间,人眼可极限分辨距离为3.4-8.5米。Mini LED较小间距LED实现更小间距,像素密度进一步提高, Mini LED显示是对小间距LED的承接与发展,能够进一步拉近可视距离(拉近到1-3米),提高画面显示效果,尤其在3-5米观看距离范围内更具竞争力。同时在Mini LED显示屏在对比度、灰度、峰值亮度、均匀一致性等视觉效果方面较LCD拼接、DLP拼接、激光投影等技术大大提升,同时,Mini LED可实现精细化高动态范围(HDR),使画面显示更多明暗细节,从而提高画面细腻程度;并在无拼缝、更长寿命等方面更具竞争力。

但随着Mini LED点间距微缩化,灯珠用量成倍增长,Mini LED显示屏成本较小间距LED大幅提高,因此Mini LED显示屏预计主要集中于专业显示市场及电影屏等高端商用显示应用。

1. 产业链相关重点公司介绍

1.1. 上游外延芯片行业相关标的

1.1.1. 三安光电:LED芯片龙头优势显著,加码Mini/Micro LED及化合物半导体

积极扩张产能,稳固全球LED芯片龙头地位。随着全球LED芯片产能向大陆加速转移以及MOCVD设备国产化趋势明显,LED芯片行业集中度提高,大陆LED厂商强者恒强。公司近年来积极进行产能扩张,2016年营业收入超越台湾晶电,成为全球LED芯片行业第一大厂商。三安光电2017年年底产能约为280万片/月,在国内市场占有率高达32%,行业龙头地位稳固。

再加码160亿化合物半导体领域。公司此前有三大有关化合物半导体的布局,总投资额分别为330亿、120亿和138亿,其中330亿项目2017年落户泉州,预计全部项目五年内实现投产、七年内实现达产,经营期限不小于25年。据2019年年报,公司再加码160亿化合物半导体领域的项目,注重于研发、生产及销售6吋SiC导电衬底、4吋半绝缘衬底、SiC二极管外延、SiC MOSFET外延、SiC二极管外延芯片、SiC MOSFET芯片、碳化硅器件封装二极管、碳化硅器件封装MOSFET,预计24个月内一期完成建设并投产,48个月内二期完成建设并投产,72个月内实现达产。本项目表示了公司发展高端半导体领域的决心,希望能提升自身市场占有率,同时也推动国产半导体产业的发展。

Mini/Micro LED新型显示技术打开未来成长空间。2020年6月,三安光电宣布子公司与TCL华星宣布达成战略合作,成立联合实验室,共同致力于LED技术和显示面板技术的开发,积极布局Micro LED显示技术开发。未来联合实验室将注重开发Micro LED芯片、转移、Bonding(接合)、彩色化、检测、修复、驱动、补偿、模组等技术。从长期来看,这一合作有利于推进Micro LED新型显示技术的发展,提升公司在这一新兴领域的技术水平与竞争力,提升市场占有率。

风险提示:全球宏观经济不景气、芯片产品价格波动风险

1.1.2. 华灿光电:大陆优质LED芯片厂商,Mini RGB芯片进入量产

积极扩产稳固LED芯片市场地位。2017年公司持续扩产,LED芯片产能从年初70万片/月扩张至180万片/月。同时积极调整产品结构,聚焦高毛利产品,高端产品占比提升。2018年LED芯片光效目标提升5.5%-6%,技术进步维持毛利率稳定。2020年宣布拟非公开发行股票募集资金不超过15亿元,投向Mini/Micro LED、GaN功率器件等项目。

加速Mini LED及Micro LED产品创新,Mini LED芯片实现量产。华灿光电Mini RGB采用DBR+ITO倒装芯片,实现更加稳定结构;同时在芯片台阶和侧壁优化绝缘层从而芯片可靠性。另一方面,公司对红光Mini LED芯片衬底转移技术进行了优化,使得芯片良率及可靠性得到提升。目前华灿光电RGB Mini LED芯片已实现量产并成为下游应用部分重要厂家供应商。在Mini LED BLU方面,公司同国内外下游以及终端厂家配合开发容易实现均匀混光的LED芯片。随着公司Mini LED背光和显示芯片逐步进入量产阶段,有望为公司业绩增长提供新动能。

风险提示:全球宏观经济不景气、Mini LED发展低于预期等

1.1.3. 乾照光电:深耕行业地位,坚守LED芯片主业

LED芯片需求不及预期,市场供需失衡。2019年,LED市场不及预期,产能按计划增加导致企业库存居高,竞争激烈,预计行业总供需上的失衡仍将持续。目前公司主要有全色系LED外延片及芯片和三结砷化镓太阳能电池外延片及芯片两大类产品。在红黄光LED外延片及芯片领域,公司是国内产量最大的企业之一,现有MOCVD共42个腔;在蓝绿光LED外延片及芯片领域,公司市占率较高,是行业中蓝绿光LED芯片的重要供应商。

专注于深耕行业地位,巩固红黄光领域地位,提升蓝绿光领域竞争力。乾照光电在红黄光领域坚持“扩产+扩充高端产品”的发展战略,陆续获得海外订单,蓝绿光领域方面,公司释放了江西乾照的一期产能,有望扩大市场占有率。在高端化合物半导体领域,公司积极拓展激光芯片、VCSEL芯片、光通讯芯片等半导体产业机会,其中VCSEL芯片已实现小批量突破。太阳能电池领域的产品性能、产能和良率有所提升,得到了客户认可。

16亿VCSEL、高端LED芯片项目正式开工。根据公司公告,预计该项目达产后能够实现销售收入9.6亿元,年利润2.4亿元,利润率17.71%,投资回收期6.01年。本项目在军用和民用无线通讯领域需求旺盛,公司在该行业有望迅速发展。

风险提示:全球宏观经济不景气、LED业务发展低于预期等

1.2. 中游封装行业相关标的

整体来看,原来在使用侧照式的灯条封装背光产品工艺简单,壁垒和附加价值量低,供应商分散且规模不大。Mini LED封装涉及到材料等多种工艺,难度大大提升,头部公司市场份额的集中度将大幅度提升,有望成为Mini LED最为受益的核心环节。

1.2.1. 国星光电:全球小间距LED封装龙头

LED行业整体向好,小间距LED封装龙头持续收益。近年来LED显示行业下游需求旺盛,芯片及封装厂商产能持续扩张,行业集中度不断提升,行业龙头持续收益。同时,小间距LED市场高速增长,公司2017年产能2000KK/月,2018-2019年小间距持续扩产。据2019年年报,公司目前10亿的LED封装器件及芯片扩产项目第一期落地实施,并开始了第二期投资,未来高利润率的小间距LED封装产品可以带动公司业绩发展。

大力发展Mini LED和Micro LED,显示、背光齐头并进。公司自2015年起开始布局Mini LED和Micro LED技术。2018年6月8日国内首发P0.9 Mini LED,采用集合封装技术,解决墨色一致性、光色一致性等问题,失效率控制在0%。2019年推出Mini LED产品IMD –M09T,同时,公司的Mini LED产品进入了TCL等主流客户的供应体系,未来会持续带动公司业绩增长。2020年7月,公司在Mini LED背光领域取得突破:采用新型芯片转移贴片和封装技术的Mini COG显示模块成功点亮,这一技术会让玻璃基Mini COG的市场化更加稳健。优化产品结构、布局利基市场,促进盈利能力提高。公司以小间距LED封装为产能扩张主要方向,进一步实现产品结构优化。公司在UV LED领域全面布局UVA/UVB/UVC,陆续推出近紫外LED、深紫外LED及模组,并与多家知名厂商建立合作伙伴关系。公司还积极布局硅衬底芯片、植物照明、闪光灯等高毛利细分市场,打开未来成长空间,促进公司盈利能力提高。

风险提示:小间距LED市场不景气、Mini LED发展低于预期等。

1.2.2. 鸿利智汇:专注封装业务,多款Mini LED产品具备量产能力

核心LED封装厂商。LED封装产业从高速增长过渡到平稳阶段,同时由于设备国产化及芯片产能扩大,上游芯片端价格下跌,2019年LED封装业务营收和利润均有所下滑。公司计划未来继续加大Mini LED及细分领域的投入力度,保持公司的领先地位。

多款Mini LED具备量产能力。根据公司公告,公司多款产品已完成小批量试产及大批量式样,同时在巨转技术和大尺寸面板上实现了技术大幅度突破。目前LED新型背光显示项目一期建设正在进行中,预计2020年可以投入使用,完全达产后产值约为6亿元。该项目主营业务为MiniLED封装、显示等产品,主要以中大尺寸背光为主,主要应用领域包括VR、笔电、TV、显示器、车载等。

1.2.3. 瑞丰光电:切入利基市场,Mini LED背光具备量产能力

国内LED封装领军企业,照明和中大尺寸背光为主。公司是国内最早从事SMD LED封装的企业之一,围绕下游照明和中大尺寸LED背光等从事LED封装业务。

切入利基市场,布局车用照明、紫外红外、激光光源市场。公司在传统LED照明和背光业务基础上,积极布局下游高成长新兴市场。2017年5月增资中科创激光,开拓激光光源市场;6月增资常州利瑞光电,用于车用LED模组研发制造。目前车用LED市场门槛较高,毛利率水平高,公司未来也会注重发展车用LED市场。

募资投入Mini LED封装,Mini LED具备量产能力。2018年4月公司公告拟募集资金12,683.50万元投入Mini LED封装生产项目。公司大尺寸电视及小尺寸产品背光均取得实质进展。2020年5月,公司拟募资不超过6.99亿元、总投资10万元在全彩LED封装扩产项目、Mini LED背光封装生产项目及相关投资上。目前Mini LED具备中批量生产能力,将视客户需求进行调整。

风险提示:全球宏观经济不景气、Mini LED发展低于预期等。

1.3. 下游显示屏行业相关标的

1.3.1. 利亚德:布局COB Mini LED,文化科技+金融驱动发展

小间距LED业务高速增长,海外市场前景广阔。小间距LED市场景气,商用显示市场有望爆发,据2019年年报,公司作为全球小间距LED龙头,全球市占率超过50%,受益明显。2015年,公司收购美国平达,促进海外业务拓展,2019年,小间距LED业务占美国平达营收比重达到了39%。公司小间距LED增长迅速,成为智能显示业务板块主要发力点。

夯实“文化科技”平台,推进“幸福城市”建设。公司实现智能显示、夜游经济、文化旅游及VR体验四大业务共同驱动发展。据2019年年报,夜游经济行业受政策影响,2018年优质项目减少;文旅新业态业务的市场有较大发展空间。

布局COB式Mini LED小间距产品。公司目前主要研发COB式Mini LED小间距产品,采用Mini LED晶粒作为显示像素,倒装方式COB进行工艺加工,现阶段正在进行小批量试制。

积极布局Micro LED,全球首家Mini/Micro LED显示量产基地下半年完工。2020年7月,公司召开全球产品发布会,介绍并发布四款Micro LED商用显示产品,标志着Micro LED新时代的到来。据2019年年报,公司与晶元光电合资成立的利晶微电子技术(江苏)有限公司在2020年3月26日于无锡完成注册,2020年下半年投产后将成为全球首家Mini/Micro LED显示量产基地。晶元光电芯片技术成熟,双方合作共同布局Micro LED,可以整合原有产业链的优势上游芯片公司、中游的封装公司和下游应用,有利于率先抢占市场。

风险提示:全球宏观经济不景气、景观亮化、小间距LED、Mini LED发展不及预期等。

1.3.2. 洲明科技:内生+外延驱动发展,P0.9 Mini LED进入量产

显示屏业务保持快速增长,景观照明业务起量。公司深耕 LED 应用产品领域多年,2015年收购雷迪奥,主营创意屏和租赁屏,聚焦欧美高端显示市场,2017年LED租赁屏市场份额全球第一。公司作为全球前三的小间距LED厂商,受益行业高成长显著。2019 年,显示屏销售收入约43.32亿元,同比去年增长约32%;景观照明业务方面,公司积极参与多个重要城市的景观亮化项目,2019年实现7.9亿元营收,占比达14.17%。

未来两年小间距业务仍将是显示屏行业成长主要推动力,Mini LED显示技术逐步产业化。作为LED 小间距行业龙头公司,预计公司将继续保持超过行业平均水平的速度成长。洲明科技对不同Mini LED应用领域中的产品特点,分别进行差异化技术方案的研究。目前公司已经可以批量生产P0.9产品,并已开发出P0.7产品,公司关注与上游PCB厂联合开发高密度精度线路板,结合正装/倒装mini LED芯片,实现CSP单元板制造技术。2019年公司在行业内率先实现了4K、8K以及更高级的Mini LED产品批量化生产,推出了可量产的超小间距产品UpanelS系列(P0.5)和Umin(i P0.9)系列产品,可以在100-200英寸之间实现4K、8K无缝拼接显示,广泛应用于工业设计、医疗、教育、高端商业、智慧控制室、家庭影院等各个领域。

风险提示:全球宏观经济不景气、景观亮化、小间距LEDMini LED发展不及预期等

团队介绍

✧安信电子拥有最强产业背景,团队核心成员出自华为,曾分别担任运营商海外市场和终端采购部门主管;

安信电子拥有TMT跨行业研究视角,团队成员具备3年以上通信/电子行业研究经验,对一级和二级市场均有深入理解。

安信电子专业、审慎,做坚定的价值挖掘者!

【泽连斯基:将不出席在伊斯坦布尔举行的乌俄谈判】乌克兰总统泽连斯基15日在乌克兰驻土耳其使馆举行的记者会上说,他本人将不出席在伊斯坦布尔举行的乌俄谈判,乌方将派遣高级别代表团参加这一谈判。他说,乌克兰代表团将由国防部长乌梅罗夫率领,代表团中包括军方和情报部门的代表。尚不清楚谈判时间是15日还是16日。

知情人士称,私募基金公司Thomas Bravo出售了其在纳斯达克的剩余股份,获得了约34亿美元的收益。

市场消息:乌克兰将获得世界银行额外提供的8400万美元,用于修复住房。

【泽连斯基:将不出席在伊斯坦布尔举行的乌俄谈判】乌克兰总统泽连斯基15日在乌克兰驻土耳其使馆举行的记者会上说,他本人将不出席在伊斯坦布尔举行的乌俄谈判,乌方将派遣高级别代表团参加这一谈判。他说,乌克兰代表团将由国防部长乌梅罗夫率领,代表团中包括军方和情报部门的代表。尚不清楚谈判时间是15日还是16日。

知情人士称,私募基金公司Thomas Bravo出售了其在纳斯达克的剩余股份,获得了约34亿美元的收益。

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