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下一代車載顯示技術:Mini LED

瀏覽次數:1256 發布日期:2021-05-27

隨著汽車智慧化風潮的崛起和移動互聯技術與汽車行業的充分融合,人、車、環境的充分交互將成為車機系統發展的重點方向,作為承載重要人機交互信息的車載顯示產業得以迅速成長,迎來歷史性的發展機遇。得益于技術的成熟及成本上的優勢,LCD技術是當前車載顯示技術的“頭號玩家”。而TFT LCD顯示屏的低對比度缺陷,即便是TFT LCD關閉了所有的畫面進行全黑顯示,其背光源所泄露出來的大面積光線,不管是視覺感觀,還是實際亮度,都要高于車外路面或環境的亮度,造成駕駛員或乘員視覺模糊或視覺疲勞。


在這種情況下,新型的Mini LED顯示屏憑借其超高對比度的特性,立即引起了汽車界的廣泛關注。


Mini LED是什么?


Mini LED的定義,各家不盡相同,一般認為Mini LED有下面幾個特點:

1.芯片尺寸在250微米以下,注意要和前幾年比較熱門的CSP芯片區分開來。

2.是倒裝芯片,有紅綠藍三色芯片選擇。

3.應用在背光上普遍使用量子點膜片進行白光轉換。

4.使用在直顯時直接采用紅綠藍三色芯片,并做覆膜工藝。


Mini LED的兩個主要應用方向


1. LCD的顯示背光源,提升LCD顯示品質

目前LCD背光源的從光源排布方式區分,主要有兩種,一種是側入式,另一種是直下式。需要特別提出來的是直下式還需要細分為兩種,一種是低成本的直下式,一種是高端直下式。目前低成本直下式主要用在中低端顯示產品,它有如下幾個特點:


1.LED功率特別高,比如EMC3030單顆功率可達3W。

2.為了減少LED顆數的同時需要達到一定的光面均勻度,需要增加二次光學透鏡對LED做擴光處理。

3.單顯示器件使用較少的LED,同時減少透鏡和SMT費用以期到達減少成本的目的。

4.產品對顯示亮度只能做整體的調整,無法對顯示局部做針對性的亮度調整。

5.顯示的品質一般,比如說動態對比度、色域覆蓋率等都表現一般。

6.整體背光源的成本低,但是整機的厚度較大,顯得比較笨重。


另外一種直下式結構,是類似“滿天星”排布方式,有下面幾個特點:

1.LED顆數很多,根據顯示尺寸的不同,可以到達數萬顆LED。

2.這些LED按照一定的方式做有規律的排布,若干個LED形成一個單元組。以TV為例,背光LED分組數可到數千分區。

3.以增加顆數的方式增加背光源的均勻度進而降低整體厚度,一般不加二次光學透鏡。

4.LED驅動采用區域動態調光技術(Local Dimming),即動態地根據顯示信息調整對應的LED單元亮度,實現了LCD的HDR及低功耗的目的。

5.往往采用藍光LED芯片,并使用量子點膜片進行白光轉換,以期夠獲得更高的色域覆蓋率,如可以超過100%的NTSC色域覆蓋率。

6.因為加入算法驅動、以及整面背板覆蓋PCB基板等,往往成本比較高,一般只用在高端機種。


隨著這些年的量子點膜成熟,LED的成本逐年降低,恰逢Mini LED出現,隨著顯示技術推陳出新的需要,“滿天星”的直下式背光源又上熱門。但是在顯示技術上Mini LED的加入并沒有對其 做根本性的技術創新,只是采用體積更小的Mini LED替代原來的支架型LED。我認為Mini LED更主要的是由于其體積小的原因對目前SMT的工藝有顛覆性的影響,比如芯片分選、轉移、焊接、檢查、返修等等環節。


2. Mini LED直顯


Mini LED作為直接顯示,目前的情況看來也不是對顯示技術的根本創新,而是在以下幾點有影響:

1.和目前廣泛應用的正裝LED方案相比。包括在N合1的正裝產品,有更好的抗金屬遷移問題。

2.采用倒裝的Mini LED,和正裝LED比較,在同等功率下其亮度更高。

3.Mini LED的體積更小,能夠做到更小的像素間距,一般認為Mini LED用于Pitch小于1mm的場合。當然也有廠商把它在P1.2的場合。

4.普遍采用共陰極的驅動方案,需要多路不同電源。


和作為背光源的應用一樣,由于Mini LED的體積小問題,同樣是對LED直顯的傳統SMT工藝有著顛覆性的影響。


Mini LED的機遇和挑戰


Mini LED在背光源方面的應用,采用Local Dimming的驅動配置的產品越來越多,比如在車載顯示的產品逐漸進入人們視野,相信隨著時間的推移,這類的產品會越來越多。在直顯方面,倒裝的4合1、2合1的產品也出現在LED顯示屏上。真正Mini LED的COB直顯產品,南北兩家推廣的不亦樂乎。不過看似紅紅火火的萬里晴空上,我總感覺還是有些烏云飄過。從三個層面做些粗淺的分析:


原材料價格高

 

按照以往的經驗,新事物投入市場,總是以初期價格高,中期逐步擴大產能推廣,價格隨之下調,后期紅海打價格戰的套路。

目前在Mini LED芯片、特殊的錫膏、專業的擴光硅膠、小間距顯示所用的PCB基板的價格普遍較高。不過目前可以看到每年的價格下調也是挺可觀的,未來還有很大下降空間。

 

工藝、設備昂貴

 

以小間距Mini LED顯示為例,傳統的SMT工藝已經完全不適應現在的要求,具體體現在下面幾個方面:

 

1.由于顯示應用需要對LED芯片做亮度、波長的篩選,增加前段工序,降低了效率。

2.Mini LED焊盤很小,并且一個顯示模塊的LED密度非常大,這樣對轉移設備的精度和效率要求非常高,這樣設備的價格也是居高不下。

3.配合生產所需的鋼網、治具的價格,因為所需的精度要求而身價倍增。

4.同樣,返修、AOI設備也需要特殊開發,要求比傳統的更高,同時處于開始階段,價格非常昂貴。

5.因為設備都是新生事物,更新迭代的速度非???,稍有不慎,前些時間買的設備,可能半年或者一年之后被新一代設備的效率更高,價格更低所替代。這樣給前面的投資帶來風險。

 

大廠布局


天馬在2020年年度報告中指出,Mini/Micro LED是行業關注的熱點。在CITE 2021上,天馬展出了8寸Mini LED顯示屏。

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天馬展示8寸 Mini LED顯示屏


TCL華星的車載Mini LED技術方案已通過AECQ車載標準認證,目前已與多家國內外廠商開展Mini LED的商業化導入。

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華星展示17寸 Mini LED顯示屏


龍騰光電推出12.3寸Mini LED 顯示屏

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龍騰光電展示12.3寸Mini LED顯示屏

京東方已有相關玻璃基Mini LED背光量產技術儲備。據悉,搭載京東方Mini LED技術的車載顯示產品可實現千級分區精細化控光、百萬級超高對比度,顯示效果更加純真、自然。

 

群創總經理楊柱祥在3月3日的法說會中指出,未來智慧車艙及數位化資訊整合的需求,將帶來高附加價值顯示面板的成長契機。據悉,群創的Mini LED背光技術瞄準高端車用面板產品需求,已領先出貨歐、美、日關鍵汽車品牌客戶。

 

華燦光電在2020年降低低端LED芯片產能,并加速布局Mini LED顯示和第三代半導體。其Mini LED背光芯片已覆蓋車載產品。

 

澳洋順昌的Mini LED背光產品已在一線模組廠進入小批量生產階段,主要應用于車載系統。

 

芯瑞達在2020年年度報告中提到,公司Mini LED顯示技術入選安徽省重大科技專項,目前已進入研發階段,其應用市場就包括車載顯示器。

 

 

文章部分來源:TrendForce集邦咨詢、知乎,亞洲新能源汽車網整理


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