- 该合资公司首次为液晶显示器行业带来经济上可行的薄膜微型和迷你LED背光源
-- 为大批量生产适用于液晶显示器的高性能微型和迷你LED显示器背光源铺平道路
-- 更薄、更柔韧的超亮背光为设计和产品差异化创造了新的可能性
-- 京东方在液晶显示器面板和模块上的专长与Rohinni的创新照明技术融为一体
2019年1月10日晚间OLEDindustry讯 随着人们开始追求具有竞争力的消费电子或工业产品，与众不同且高性能的显示器出现巨大需求。在这样的趋势下，京东方科技集团股份有限公司与美国Rohinni公司决定组建一家合资企业，共同生产用于显示器背光源的超薄微型LED（发光二极管）照明解决方案。与现有制造工艺相比，双方合作打造出的显示器产品在速度、精确度和良率上都会达到前所未有的高度，开启显示器新纪元。
这家合资公司由京东方控股，将把京东方著名的下一代液晶显示器(LCD)设计和显示器领域的优势，以及全球领先的制造专长，与Rohinni专有的高速微型LED贴装技术融合在一起。除此之外，这家新公司还将运用Rohinni随时可走向市场的技术，该技术比传统取贴工艺的速度快3到5倍，每秒可贴装50个芯片，精度为10微米，应用到消费品上的芯片良率高达99.999%。Rohinni的工艺已经取得专利，让制造商可以把微型LED贴装到基板上，而速度和精度都足以支持大批量生产的要求。如此高水平的速度、精度和良率代表着市面上第一种经济上可行且能够充分发挥出迷你和微型LED优势的工艺技术。
该合资公司将设在中国，最初侧重于大尺寸消费电子产品（采用对角线为32英寸以上的显示器）以及工业、汽车等市场上不同尺寸的显示器。Rohinni的制造技术，以及采用这些技术生产出的薄膜微型和迷你LED产品有着十分广泛的应用范围，为设计和产品差异化创造了新的可能性。任何尺寸的电视和屏幕都可以变得更亮、对比度更出色，而灯也可以薄如线，产品呈现出全新的动态照明性能。以此设计出的照明产品现在可以像纸一样薄，而且更均匀、更动态，同时也更亮，更节能。由京东方控股的这家合资公司将能够更快、更具成本效益地将微型和迷你LED产品推向市场，进而取代OLED（有机发光二极管）。
Rohinni首席执行官马修-戈伯(Matthew Gerber)表示：“这家合资公司的成立是一个里程碑，我们在消费电子产品中使用光的方式将因此实现巨大飞跃。它将改变全球产品的外观和工作方式。我们非常高兴能让设计师尽情发挥自己的才能，即将创造出的全新消费产品正在掀起新的浪潮。京东方在液晶显示器市场和应用方面拥有丰富的知识和经验，因此，我们的合作会非常愉快，而这家合资公司也将收获累累。”
京东方显示与传感器件事业群首席技术官董学说：“京东方一直坚持合作共赢，为客户提供更有价值的产品和服务。与Rohinni达成深度合作是液晶显示器领域的一个新突破。两家公司将各自的专业优势合并，定将为全球客户带来更亮、更轻、更节能高效的LCD背光解决方案。”
关于MicroLED/miniLED知识及市场分析浅析
Micro LED：未来终极显示技术
1.1 Micro LED技术原理
Micro LED（微发光二极管）阵列指在一个芯片上集成的高密度微小尺寸的超高亮度发光二极管二维阵列。Micro LED显示屏，是底层用正常的CMOS集成电路制造工艺制成驱动电路，然后用MOCVD设备在集成电路上制作Micro LED阵列的微型显示屏。
简单讲，Micro LED显示技术就是传统LED显示技术的微缩化,即将传统尺寸LED微缩至微米级别，之后通过巨量转移技术将数百万的RGB三色micro LED安装到屏幕基板上，形成Micro LED显示屏。在该技术下每一个Micro LED都是一个能够自发光的像素（Pixel），可以单独驱动点亮。
1.2 Micro LED优点：低功耗、高亮度、高分辨率
与LCD和OLED相比，Micro LED显示技术具有低功耗、高亮度、超高的解析度与色彩饱和度、响应速度更快、使用寿命长、超薄等特点，引起了业界的高度重视。
1、低功耗
Micro LED的功耗只有LCD的10%，是OLED的50%。LCD中液晶的光阀门作用必须以偏振光为前提，光线通过上下两片偏光片损失了57%左右的亮度；此外为呈现彩色效果，LCD需要使用彩色滤光片，这一层薄膜直接导致整体光效率下降超过70%;在加上其他损失，液晶显示对背光源亮度的利用效率最多只有8%，即92%的能量被浪费了。
对于Micro LED显示的应用，由于其采用三原色亚像素自发光的结构，其光效率理论上可以达到95%。而与使用有机材料的OLED相比， Micro LED的无机材料发光效率也更高。Micro LED功耗要明显低于LCD和OLED, 显示相同的画面，其功耗大约只有LCD的10%，OLED的50%。
显示屏幕功耗的降低将明显改善下游应用的续航时间。以智能手机为例，目前LCD屏幕的耗电量普遍占到智能手机耗电量的50%以上，若未来手机采用Micro LED的显示屏，将显著降低智能手机的功耗、提升续航时间，极大地改善消费者体验。
2、高亮度
Micro LED的亮度大约是LCD的30倍，OLED的60倍。由上文所述，Micro LED的发光效率方面明显大于LCD。另外与OLED使用有机材料不同，Micro LED在发光部分中使用了氮化镓（GaN）材料，这种材料可以提供明显优于OLED的亮度。理论上，Micro LED亮度可以达到105 cd/m2,远高于LCD的3000 cd/m2和OLED的1500 cd/m2。
Micro LED的高亮度特点，使消费者在光照较强的环境中也能很容易看清屏幕，因此特别适合应用于经常在户外的一些产品，如智能手机、未来的车用显示、可穿戴设备、户外显示屏、交通灯等。
Micro LED显示屏的像素密度可以做到1500 PPI以上，而LCD和OLED屏幕PPI约在800 和400左右。在Micro LED显示技术下每一个Micro LED都是一个能够自发光的像素（Pixel），同时单个Micro LED都在微米级别，因此它可以做到非常高的分辨率。以5.5寸16:9的智能手机屏幕为例，假设单个Micro LED尺寸为5μm，我们计算出像素点间距在5微米和10微米下的PPI分别为2541和1691。
除上述三个明显优势外，Micro LED 优点还包括寿命长、响应速度快等。由于Micro LED使用无机材料，且结构简易，几乎无光耗，它的使用寿命非常长。而OLED作为有机材料、有机物质，有其固有缺陷——即寿命（如：OLED烧屏或图像残留现象）和稳定性，难以媲美无机材料的Micro LED。在响应速度上，Micro LED的ns也明显优于LCD的ms和OLED的μs。
Micro LED未来市场空间
Micro LED未来前景值得期待。随着互联网、物联网等的发展，对显示技术不断提出新的要求，需要开发具备低功耗、高分辨率、高亮度等特点的高品质显示产品，Micro LED在这方面的具备突出优势，未来的前景非常值得期待。Yole Developpement预计，Micro LED应用的出货量将从2019的610万台增长到2025年的3.29亿台，6年复合增长率高达94.4%；LEDinside预计，Micro LED将替代的潜在显示器市场规模约为每年370亿美元。
我们认为，短期来看，智能手表、VR/AR由于所需像素最有可能实现量产，未来随着技术的逐渐成熟，Micro LED也将在户外显示、智能手机、平板电脑和TV等领域实现商业化。
下面我们将根据下游主要应用产品的出货量、分辨率等数据来估算2018-2021年Micro LED 4寸外延片潜在的市场空间。下游应用我们主要选取智能手表、VR/AR、智能手机、平板电脑、TV面板和户外显示屏。
2.1智能手表市场
假设1：2018-2021全球智能手表出货量为39.54、53.44、66.52、78.99百万台；
假设2：智能手表分辨率参考苹果最新发布的iWatch SERIES3 像素272*340；
假设3：单个Micro LED芯片大小为边长10μm正方形；
我们预计2018-2021，智能手表领域Micro LED 4寸外延片潜在的市场空间分别为13万片、18万片、22万片和26万片。
假设1：2018-2021全球VR/AR的出货量为11.8、21.4、38.97、61.46百万台；
假设2：分辨率参考最新发布的HTC Vive Pro 2880*1600；
假设3：单个Micro LED芯片大小为边长3μm正方形；
我们预计2018-2021年，VR/AR领域Micro LED 4寸外延片潜在的规模空间分别为18万片、32万片、58万片和92万片。
2.3智能手机市场
假设1：2018-2021全球智能手机的出货量为15.85亿、16.42亿、16.95亿、17.44亿部；
假设2：2018和2019年分辨率参考iphone 8的1980*1080；2020和2021年分辨率参考iphone X的2436*1125；
假设3：单个Micro LED芯片大小为边长5μm正方形；
我们预计2018-2021，智能手机领域Micro LED 4寸外延片潜在的规模空间分别为2952万片、3058万片、4173万片和4292万片。
假设1：2018-2021全球平板电脑出货量为1.55亿、1.54亿、1.53亿、1.53亿台；
假设2：2018和2019年分辨率参考苹果12.9英寸iPad Pro像素2732*20488；2020和2021年分辨率参考4K像素3840*2160；
假设3：单个Micro LED芯片大小为边长10μm正方形；
我们预计2018-2021，平板电脑领域Micro LED 4寸外延片潜在的规模空间分别为3761万片、4450万片、7707万片和8932万片。
2.5 TV市场
假设1：2018-2021全球TV出货量维持在2.64亿；
假设2：2018分辨率为1920*1080,2019-2020采用4K分辨率3840*2160，2021采用6K分辨率5780*2890；
假设3：单个Micro LED芯片大小为30μm正方形；
我们预计2018-2021，TV领域Micro LED 4寸外延片潜在的规模空间分别为7.56亿片、8.06亿片、17.25亿片和36.38亿片。
2.6户外显示市场
假设1：2018-2021年，户外显示屏出货量为1470万m2、1543万m2、1621万m2和1702万m2；
假设2：户外显示屏的PPI为40；
假设3：单个Micro LED芯片大小为边长55μm正方形；
我们预计2018-2021，户外显示屏领域Micro LED 4寸外延片潜在的市场空间分别为4110万片、4470万片、4860万片和5280万片。
2.7 Micro LED 4寸外延片的市场空间
综上所述，我们预计2018-2021年Micro LED 4寸外延片潜在的市场空间为8.64亿、9.26亿、18.93亿以及38.23亿片。即使Micro LED只替代10%的显示市场，以目前2018年显示市场的体量，对4寸外延片的需求也将超过8000万片/年，这已经超过目前全年的4寸外延片需求了（我们估算2017年全年4寸外延片需求约在6000万片左右）。
Micro LED前景美好，困难重重
Micro LED主要生产工艺主要包括外延片生产、芯片制造、Thin-film工艺、巨量转移、检测与修复。其中，外延片生产、Micro LED芯片制造、Thin-film工艺跟传统的LED生产比较相似，企业只需对设备稍加改造就可用于Micro LED制造环节。目前的制造难点主要集中在巨量转移、检测与修复方面以及驱动IC的设计和工艺上。
3.1 巨量转移
巨量转移指将巨量的Micro LED芯片通过工程技术转移到TFT基板上。转移的难点在于芯片尺寸太小而数量又众多。以一个3840*2160分辨率的TV屏幕为例，单个屏幕所需Micro LED芯片829.4万个，需要转移的红绿蓝子像素高达2488.2万个，而每一个LED像素直径又仅为30μm，目前设备加工速度约为25000个单位/小时，因此加工一个4K屏幕就需要1个多月。
此外，千万级的RGB像素也给转移过程中的良率控制带来了很大的挑战。仍以4K屏幕为例，为了将坏点控制在两位数以内，转移的良率需要提高到99.9999%，这就需要Micro LED制程的设备的精密度需降到±0．5μm。但目前现况转移设备（Pick ＆ Place）的精密度是±34μm （Multi－chipper Transfer），覆晶固晶机（Flip Chip Bonder）的精密度是±1．5μm （每次移转为单一芯片） ，皆无法达到Micro LED巨量转移的精密度规格需求。
目前巨量转移是各家企业突破的关键点。近期英国企业Optovate Ltd.宣布他们在MicroLED巨量转移方面取得了重大突破，他们开发了一种独特的MicroLED转移技术，可以将Micro LED从晶圆上提取到用于显示和照明的背板上，实现精准的光学阵列。由于没有更多信息，我们无法了解具体技术细节，但是可以判断，巨量转移技术取得突破也不遥远了。
3.2 检测与修复
由于单个LED芯片达到了微米级，一个5寸智能手机的Micro LED显示屏上需要转移的LED芯片也将是数百万。数百位颗微米级别的芯片转移，良率和精度的控制都是目前的技术难点。另外，当微米级的LED芯片发生损坏，如何在百万级甚至千万级的芯片中对坏点进行检测修复也是一大挑战。
3.3 驱动IC设计
CMOS提供上层LED像素的逻辑开关信号和电源，分别用于制作CMOS电路板和Micro-LED芯片阵列，通过高精度共晶焊工艺将两者连接。其中的技术难点在于：1）高精度CMOS电路设计和加工；2）高精度共晶焊工艺控制，包括焊料选择、焊球直径控制和扩展控制，低温共晶工艺。
Mini LED：过渡阶段的承担者
由于MicroLED当前面临这上述诸多难题，目前还无法实现大规模商业化。厂商开始退而求其次选择芯片尺寸在100-200μm的MiniLED来作为过渡，期望可以通过MiniLED为Micro LED争取更多时间。
与Micro LED不同，Mini LED是一种背光技术，只是增加了更多LED灯珠。由于Mini-LED可以做的很小，可以实现更多精细的分区，进而通过区域调光（Local Dimming）实现高动态范围(HDR)的屏幕效果，呈现更细致的屏幕画面。此外Mini LED面板厚度也可以做到和AMOLED面板相同。
根据相关媒体报道，包括华为、OPPO和小米在内的知名智能手机厂商都计划在今年下半年推出的智能手机中采用mini LED背光显示屏，并且已经要求中国台湾地区面板厂商从今年6月起启动生产工作。
Mini LED登场有望刺激短期内LED外延片需求。基于以下假设，同时按照Micro LED外延片空间测算方法，我们测算出2018-2021年Mini LED在智能手机上的应用对4寸外延片的需求分别为36万片、94万片、194万片和400万片。
假设1：2018-2021全球智能手机的出货量为15.85亿、16.42亿、16.95亿、17.44亿部；
假设2：单机mini LED芯片数为4000颗；
假设3：Mini LED芯片尺寸采用150μm；
假设4：未来四年Mini LED在背光市场渗透率分别为2%、5%、10%、20%。
对于TV市场，同样可以预估4寸片需求数为27万片、68万片、136万片和272万片。
电影院也是MiniLED的一大应用场景，也是目前看到的第一个开始应用MiniLED的市场。如果用在电影屏幕上，MiniLED可以直接做RGB显示，我们预估MiniLED近四年对4寸外延片的需求数为0.12万片、0.61万片、1.22万片、2.45万片。
假设1：2018-2021全球电影屏幕数量保持17万块不变；
假设2：电影屏分辨率为4K；
假设3：Mini LED芯片尺寸采用200μm；
假设4：未来四年Mini LED在电影屏幕市场渗透率分别为1%、5%、10%、20%。
综上，仅仅测算智能手机背光、TV背光、电影屏显示三个市场，假设2021年渗透率达到20%，同时LED芯片行业产能年均复合增速为20%，MiniLED芯片需求数占LED芯片行业产能占比将超过10%，是不容小觑的LED下游增量应用。
来源：OLED industry综合整理
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