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行家说严选 |
第112期 |
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今年CES展上都有哪些Mini/Micro LED产品闪亮登场？ |
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››› 在上周的CES2020展上，Mini/Micro LED 依旧热度未减，风头正盛，朝气蓬勃，各种爆款产品纷纷闪亮登场：工研院推出了全球首款以晶粒转植PCB载板Micro LED显示模组；三星扩大Micro LED电视家庭产品阵容，带来了最新款Micro LED电视“Wall”；TCL首次展示了其下一代显示技术：Vidrian™Mini LED；MSI、Lenovo、Acer、ASUS 端出搭载Mini LED 技术的笔电、电竞显示器等高阶新品；聚积助力，The Cinema Wall闪耀2020 CES；友达Mini/Micro LED涵盖车用、家居、电竞、可穿戴；首尔展示了Micro Clean LED的新概念技术；康佳展出236英寸8K和118英寸4K Micro LED电视墙；京东方展出了75英寸8K Mini LED背光显示和1.6mm像素间距Mini LED显示；元丰新与合作伙伴CES展出 216吋 P0.6 LED显示屏......一时之间，Mini/Micro LED争奇斗艳，俨然一派百花齐放、百家争鸣之势。详情请看本期行家说严选周报。
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Mini LED在背光应用进度明显，国星如何看待在高阶LCD背光的应用？
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| 首先，我们可以拿LCD电视与OLED电视来做一个简单的对比。OLED电视具备超薄、高对比、柔性曲面显示的优势。但另一方面，成本也高，例如一台中高端65吋的OLED电视成本往往都在万元以上，对大多数消费者来说偏高了；除此之外，亮度低、寿命短、无8K产品等也是OLED面临的困境。传统LCD电视最大的优势是成本低、可靠性高、寿命长、分辨率高；但不足之处是功耗高、对比度低、色域窄、厚度较厚等。那么，如果要实现OLED的一些优点，怎么提升LCD性能呢？那就是采用Mini LED背光来搭配液晶面板。随着Mini LED芯片及Local Dimming算法技术的成熟，Mini LED背光能将调光分区数做得更细致，达到高动态范围(HDR)呈现高对比度效果；结合量子点高色域技术的话，可以实现宽色域；同时，若采用薄型COB封装，一样可以实现像OLED那样的超薄。这样的话，采用Mini LED背光做的电视，它的性能接近了OLED，但价格比OLED还是有明显的优势。从国星做的一些布局或案例来看，Mini LED背光尺寸覆盖的范围还是蛮大的，涉及从大尺寸/8K LCD、中尺寸的高端显示器，还有笔电/平板、车载LCD显示器等等。下面我们将从这些方面来谈谈Mini LED 背光在不同LCD应用解决方案。在大尺寸/8K大尺寸LCD方面，终端诉求集中在高亮度（大于600nit）、高对比度（大于20000:1）、宽色域、组装效率、薄型化、低功耗上。如国星Mini LED-V2.0方案，在65/75吋LCD中，采用全倒装Mini LED芯片封装，可实现8K LCD亮度>1000nit下无需风扇降温；另外，结合多通道PWM驱动IC，实现高分区（5000+分区）动态调光,减少光晕效应，提高对比度的同时在功耗上也比传统LCD要更节能；结合量子点薄膜技术达到实现DCI-P 3的宽色域；而采用大尺寸COB薄型化封装，OD~0mm都没问题，拼接组装效率也高。在高端显示器方面，如电竞显示器，电竞玩家一般游戏时间长，刷新率、分辨率、对比度要求也高。他们的诉求集中在高亮度（大于1000nit）、高对比度（大于100 000:1）、宽色域、低曲率半径等上。而Mini LED背光刚好也满足这样的需求。Mini LED全阵列区域调光，可轻松帮助Mini LED背光显示器通过VASA HDR1000认证。另外，柔性基板COB封装，可满足低曲率半径要求实现薄型化直下式Mini LED背光，适配低曲率半径的显示器，给电竞玩家提供更完美的沉浸感！在笔电、平板这方面，终端诉求集中在高亮度（大于600nit）、高对比度（大于20000:1）、宽色域（大于90%NTSC）、薄型化、低成本。其中Mini LED背光在亮度、对比度、色域方面都容易实现，最关键的是在低成本的同时还要满足薄型化要求。这就需要采用大发光角度的Mini LED芯片（出光角度160—170°）封装，以减少Mini LED的数量，从而降低成本。在车载方面，考虑到车内温度（尤其是夏天）相对高，环境光较强，对显示屏的可靠性和亮度提出特别要求。这方面OLED短期内都满足不了要求。而国星Mini LED-V2.0采用倒装CSP白光方案，散热性能优异，确保在高亮度（>1000nit）显示下，散热均匀，光衰较少。值得关注的是，国星在高阶LCD背光的应用开发进度上，国星Mini LED-V1.0方案已经实现量产，Mini LED-V2.0方案正在进行批量验证，预计2020Q1进行量产。综上，是我们的理解，谢谢！
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当5G来临时，显示屏会发生哪些改变，Mini/Micro-LED显示屏又会面临哪些挑战？
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| 原本3G时代数据的传输速率是2Mbps，在这种情况下，显示屏视频源规格基本是8bit色彩/2K分辨率/30Hz帧频率；到了4G时代，数据传输的容量变成1Gbps，视频源的规格提升到10bit色彩/4K分辨率/60Hz帧频率。随着5G时代的来临，数据传输速度更快，视频源规格则到达12bit色彩/8K分辨率/120Hz帧频率；未来2-5年内，大家买到的电视多是8K，加上串流传输技术兴起，使用者可以边看视频边下载，大幅节省等待时间，可以预见的是拥有更好的视觉享受。5G固然是时代潮流的选择，但我们也知道不同点间距的LED显示屏，分辨率相对于屏体的大小也是不同的。如果我们LED显示屏的点间距做到0.9375mm，4K的屏是163吋，5G时代要把规格拉到8K的时候，8K的屏就是325吋了，那它的高度变4米高。4米高的屏在大的会议室基本没什么问题，但如果是公司小的会议室要用，4米高的高度就太高了，不太适合。若是0.75mm点间距的LED屏，8K的屏高度是3.24米，而3.2米相对一般的办公大楼，可能是整层楼高的高度了，这样还是显得有点高。把LED的点间距做得更小点，做到0.625mm，8K的屏高度是2.7米，有些会议室可能也可以用了。但如果要做到更主流，更多的会议室触控可用的8K显示，点间距要做到多少呢？其实点间距0.4mm是比较适合的，屏高1.73米，刚好差不多是一个人身高的距离，无论会议做个人简报分享或是小组讨论等都比较适合。若要取代LCD成为室内应用的8K显示主流，则LED显示屏点间距微缩至0.4mm是必然的发展现象，亦是Mini LED与Micro LED显示的主战场。另一方面，由于5G超高的数据传输速度，8K显示视频源带来了新的挑战，如120Hz高帧频率视频格式，对于LED显示上会造成影像数据传输以及影像输出显示的问题，需透过驱动架构的DCLK双缘触发和GCLK内振技术，才能够还原的显示该视频源。所以，面对5G+8K的来临，Mini/Micro-LED显示屏也面临着以下几方面的挑战：✔超小间距可能做到0.8mm以下。✔驱动电流要小于1mA。因为点间距的灯越多，接受到的电流是越小的。✔超高分辨率要达到4K以上。8K可能是未来几年的主流。✔尺寸受限，要大于32扫。随着灯的密度变高，驱动芯片的数量会成倍地增加，容纳芯片摆放的位置怎样足够好，超过32扫是市场主流的选择。✔色彩要求更丰富。输入视频的绘录有8bit的、10bit的、12bit的，那输出的灯的灰阶能不能达到16bit的效果，这是我们驱动芯片的一个挑战。✔高帧频率至少要达到60HZ以上。高帧频率是未来主流的应用趋势。为了顺应5G+8K时代下对Mini LED与Micro LED更高阶显示需求，聚积推出了MBI5864旗舰版高集成LED驱动IC。MBI5864在产品架构上提升到支持64行扫应用，适用最小点间距为0.4mm的方案。MBI5864的行列扫设计架构，有助降低驱动IC使用数。最令人惊艳的是MBI5864的功耗表现，让模块上的IC功耗占比大幅下降，可以带来较低的表面温度以及避免温度所造成的色偏显示问题。MBI5864亦提升精度以因应小电流输出范围，提供GFN封装产品使客户贴片工艺可以维持现状，以及BGA封装产品助力用户实现更小间距的显示屏。
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为什么说8K时代的到来，是Mini LED背光的春天？
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| 近期，工信部、国家广播电视总局、中央广播电视总台发布了《超高清视频产业发展行动计划（2019-2022年）》，提出按照“4K先行、兼顾8K”的总体技术路线，大力推进超高清视频产业发展和相关领域的应用。可以说，尽管8K显示技术还没有广泛地导入应用端，但国家出台的发展规划已经定调，接下来几年中，8K的普及将会是“板上钉钉”的事。既然有8K信号的转播、传输，就必须要有8K画面的显示载体，用户体量庞大的家用显示市场，也将迅速引入8K的体系。针对8K家用显示，传统LCD、OLED、Mini LED背光LCD，多种技术路径都在默默发力，争相在8K的春天绽放。而在这3种主流的显示技术中，Mini LED背光LCD和8K显示的承接关系是最为明确的。为什么这么说呢？我们不妨先看看近年TV市场各尺寸占比的趋势。TV (LCD & OLED ) 面板尺寸数量趋势预测（单位：百万） 数据来源：IHS Markit根据以上数据，我们不难发现，大尺寸TV占比逐渐增加的趋势明显，尤其是65吋以上的部分，逐渐成为高阶TV的主流选择。 那么问题随之而来：传统LCD尽管在实现大尺寸4K/8K上并不困难，但由于对比度、色域、亮度、节能(8K液晶面板透光率不足3.5%)等方面的相对不足，在显示效果上与OLED有着明显差距，作为高阶TV的选择缺陷明显；OLED虽然在显示效果上非常出色，成本问题突出，价格昂贵，难以被市场接受。 我们以65吋4K TV为例，OLED的价格在1.9W~1.35W 元/台，而传统LCD的价格在1.47W~0.27W元/台，相近配置下价格比OLED低22.6%。 另外，OLED TV出货量集中在65/55吋及55吋以下，且全球总量不超过400w台，很难满足市场对大尺寸高阶TV的增量需求。而到了65/75吋及以上的8K TV，OLED的以目前的技术量产难度非常高，即便是量产，产能也满足不了市场需求。一方面市场有大量需求，另一方面现有的成熟技术无法满足，这就导致市场存在空白亟待填补。在这样的背景之下，Mini LED背光方案的优势就凸显出来了，总的来说，Mini LED背光LCD在4K/8K高清显示上的优势在于平衡了量产难度、成本和显示效果，综合表现更佳。具体而言，Mini LED背光补齐了传统LCD对比度低、色域窄、功耗高等问题，可通过精细区域调光实现超高对比度，同时结合量子点技术，色域更宽，因此HDR效果更优，在画质呈现上媲美OLED，满足高阶TV的显示效果。另一方面，Mini LED 背光方案可以在65~110吋的4K/8K显示上实现量产，而且在量产后，有望将价格降到比OLED更低的程度，性价比优势突出。 以国星光电的COB封装Mini LED背光方案为例，采用倒装结构Mini LED芯片，直接Bonding在基板上，无需焊线，大大简化了封装工艺流程；同时在高亮度下，散热更均匀。此外在PCB、Mini LED芯片、封装等方面进行改进，优化成本，目前已处于批量生产阶段。 早在第20界深圳高交会和今年的美国SID展上，就有两款大尺寸显示产品采用了国星Mini背光，分别是华星光电75吋圆角超窄边框TV和TCL 65吋RGB AM-Mini LED背光TV。 在本月底，即将到来的2019 Touch Taiwan上，今年Touch Taiwan将带来4款Mini LED背光方案，均采用COB超大尺寸封装，可在大尺寸4K/8K LCD TV、电竞/医疗显示器、笔记本电脑、车载显示等产品上的应用。 面对8K时代对消费级显示提出要求，Mini LED背光LCD是眼下可行的显示方案中可行性最高、性价比更优的一种，没有明显短板的同时，部分性能突出（如HDR、色域、薄型化等）。这样一款堪称“水桶”的显示方案，在接下来快速放量，迎来发展的春天，是行业内可以预料的事情。
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海信与纳晶联手成功立项量子点显示标准，量子点若与Micro LED联姻有哪些难度？
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| 量子点是粒径在1-100nm之间的溶液半导体纳米晶体材料，其特征包括：具有量子限制效应、具有配体和单晶体。量子点作为优秀的发光材料，具有如下特性：十分窄的半峰宽、可尺寸控制的发射波长、高饱和的发射光谱、高荧光效率、高热/光稳定性以及可溶液法加工。量子点材料在广色域显示中的应用大致分为两大类：光致发光和电致发光。光致发光又分为两种，一种是具有宽色域，窄半峰宽，较低的价格特点的光致发光增强膜（QLCF或者QD Film），这是纳晶科技目前主要的收入；另一种是量子点色转换（QDCC），可以应用在Micro LED、LCD、OLED 中。电致发光的量子点主要应用在发光二极管中，称为QLED，跟OLED拥有类似的发光机理，最大的不同之处是将有机发光材料换成量子点发光材料。QLED某些性能比OLED 更好，例如色域可达到140% NTSC，半峰宽比OLED小，此外，在寿命、稳定性和制造成本等方面比OLED更好。QDCC主要有两种制造方法：喷墨打印工艺和光刻法制备。纳晶科技的主要优势在喷墨打印工艺。喷墨打印工艺主有几个关键的地方：一是红绿QD墨水配方，二是墨水与打印喷头匹配问题，三是封装方式，四是像素间串扰问题。而光刻法对量子点性能的要求比较高，原因在于QD经受软灼热、蚀刻、硬灼热，会导致QY极低。因此光刻法可能不会成为主流的量产方案。很多研究发现，到2025年Micro LED约有205亿美元的市值，如果其中10%的MicroLED采用量子点色转换技术方案，那么对于做量子点的公司来说是非常大的市场。不过当前Micro LED技术面临着挑战：一是随着尺寸减小，周长面积比增加，LED表面缺陷对发光强度的影响更为显著；二是巨量转移技术、不同运行条件、不同材料和结构等问题造成芯片设计复杂化。 这些挑战给了量子点与Micro LED结合的契机。QDCC相比RGB的优势在于成本和效率，不需要红色和绿色的芯片，不但简化电路设计，而且单色转移的良率高于三色转移到良率。QDCC的优势正好切中当前Micro LED存在的芯片制造和降低成本问题等。对此，我们的方案是引入QDCC。 不过，量子点本身最大的问题是含重金属镉，而无镉材料的性能无法同含镉的传统量子点材料相比。目前暂时处于豁免期，RoHS对消费电子类产品的镉含量的要求是少于100ppm。过了豁免期，技术水平是否能达到镉含量要求仍是摆在面前的问题。目前来看，纳晶科技在这方面的研发进展仍处于行业前列，特别是在低镉量子点和无镉量子点上。 总体来说，量子点色转换技术应用于Micro LED具备高色域、高色纯度的同时，只需蓝光LED芯片，无需红绿巨量转移，降低了成本，简化了电路设计，提高生产效率。假如无须巨量转移的Micro LED显示技术成熟，Micro LED面对AM-OLED和AM-QLED将在成本和性能方面有优势。 当然，量子点也有其自身的不足。如QDCC-Micro LED还存在发光效率和可靠性等方面的问题以及印刷设备的问题。随着荧光粉Phosphor半峰宽变窄，色纯度提高，也给量子点带来竞争。红绿LED价格降低以及三色巨量转移技术走向解决，也给量子点带来威胁。 目前，纳晶科技正专注于量子点与Micro LED的结合。2009年，纳晶科技获得美国阿肯色大学的量子点绿色合成核心专利的独家授权（纳晶科技董事长彭笑刚教授为第一发明人），并得到美国政府批准。截至2019年6月，纳晶科技共申请国内量子点相关专利近200件，已获得授权专利近92件，以及国外专利46件，已授权3件。此外，纳晶科技拥有目前全球最大的量子点规模化制造基地，年产能150吨量子点浓缩液（首期产能50吨/年）。在无镉量子点材料的合成工艺、光致、电致应用领域，纳晶科技占据了重要地位，现已与国内外众多厂商、创业公司合作，致力于更全面、更广泛的量子点商业化应用。
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三星或扩大投资Micro LED
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三星电子正在研讨明年上半年MicroLED量产设备的投资方案，虽然尚未公布投资规模、生产目标，但相关设备企业相当正面看待。三星电子确定年生产目标后，才能估算设备投资规模，因此MicroLED评估结果备受业界关注。据韩媒报道指出，三星电子对国内外Micro LED生产设备评估已进入最后阶段，确定投资目标后就会通知合作企业。
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