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MicroLED:顛覆產業(yè)鏈的“終極顯示技術”



MicroLED技術,即LED微縮化和矩陣化技術,指在一個芯片上集成高密度微小尺寸的LED陣列,是將LED進行薄膜化、微縮化和矩陣化的結果。
MicroLED技術將目前的LED微縮至長度僅50微米左右,是原本LED的1%,通過巨量轉移技術,將微米等級的RGB三色的MicroLED移至基板上,可以形成任意尺寸的MicroLED顯示屏。
圖片來源:YOLE
相比目前主流顯示技術LCD和OLED,MicroLED顯示擁有顯示亮度高、可視角度大、使用壽命長、響應時間短和低功耗等諸多優(yōu)勢;又具有自發(fā)光無需背光源的特性,具備體積小、輕薄的特點。
MicroLED被認為是顛覆產業(yè)的“終極顯示技術”,也是未來顯示技術的主流趨勢和發(fā)展方向,發(fā)展前景被行業(yè)普遍認可。
LED小間距顯示屏發(fā)展趨勢:
資料來源:LED Inside
從行業(yè)市場規(guī)模來看,MicroLED市場空間巨大,未來將實現(xiàn)快速增長。
GGII預計2022年左右MicroLED將在手機、VR、車載顯示、平板顯示等領域得到應用,到2024年手機和超大電視顯示將會成為MicroLED應用最大的兩個市場,2024年中國MicroLED市場規(guī)模約達到800億元。

LCD/OLED:目前主流平板顯示技術


LCD(液晶顯示方案)和OLED(有機發(fā)光二極管)是目前主流的平板顯示技術。
LCD靠背光面板發(fā)光,材料壽命長,具備顯著的成本優(yōu)勢,在手機、電腦和電視等多種尺寸屏幕都有應用;但是LCD存在結構較厚、漏光、對比度較低、可視角窄、功耗高、響應時間長、不可彎曲等劣勢。
OLED通過有機發(fā)光材料實現(xiàn)自發(fā)光,結構厚度較LCD變薄,不漏光,對比度高,可視角廣,功耗較低,響應時間較短,可以彎曲,目前主要應用于手機、電腦等中小屏幕;但是OLED存在材料壽命較短,成本較高等劣勢。

Mini LED:Micro LED的前哨戰(zhàn)


MiniLED顯示性能大幅提升,光源的均勻性、畫面對比度、散熱能力和使用壽命、以及輕薄度上具有顯著的優(yōu)勢。
雖然背光在厚度上要遜色于OLED,但是其綜合性能領先OLED,比肩MicroLED。
相比MicroLED,MiniLED更像MicroLED未成熟之前的過渡階段的技術。
兩者差別主要體現(xiàn)在:1)MicroLED使用的芯片尺寸更小,在50微米左右,MiniLED的芯片尺寸在50-200微米;2)MicroLED最后以自發(fā)光成像,而現(xiàn)階段MiniLED既可以做背光使用,也作為直接顯示。

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由于MicroLED存在較高的門檻以及技術障礙,各大廠商轉而把MiniLED視為MicroLED的前哨戰(zhàn)。
目前主流LED廠商已基本完成MiniLED背光研發(fā)進程,進入小批量試樣或大批量供貨階段。
以蘋果、三星、華星光電為代表的國際企業(yè)陸續(xù)發(fā)布Mini/MicroLED產品,對市場產生引領示范效應,有望充分拉動行業(yè)需求。
蘋果MiniLED產業(yè)鏈廠商目前主要集中在中國臺灣:包含MiniLED芯片廠商晶電;檢測分選廠商惠特、梭特、久元;打件廠商臺表科、元豐新科技;PCB背板廠商臻鼎、健鼎;驅動IC廠商有譜瑞、聯(lián)詠及聚積;光源模組廠商瑞儀及業(yè)成GIS等。

MicroLED產業(yè)鏈


從產業(yè)鏈環(huán)節(jié)角度看,MicroLED產業(yè)鏈可大致分為上游芯片制造和巨量轉移、中游的面板制造和下游的整機應用4個部分。
關鍵設備方面,除了有機金屬化學氣相沉積(MOCVD)、測試和封裝設備外,還包括巨量轉移設備。面板制造除TFT制程外,還包括巨量轉移制程和微型化封裝制程。
MicroLED中游一般采用無引線的封裝形式,無需對單個芯片單獨封裝,燈珠通過轉移技術直接嵌于基板上,繼而對整個基板進行封裝。下游顯示屏采用驅動芯片基板的方式進行驅動。

芯片:占MicroLED最大成本

從MicroLED成本構成看,芯片成本占絕大部分。
MicroLED市場啟動,對LED芯片需求成倍增加。LED芯片企業(yè)有望成為Micro LED升級浪潮中的最大受益方。
MicroLED取消了傳統(tǒng)燈珠封裝環(huán)節(jié),上游芯片外生長和中游芯片轉移聯(lián)系極為緊密,上游企業(yè)完全有可能參與后端轉移、封裝工藝,取代傳統(tǒng)封裝企業(yè)的地位。
從目前的實際情況來看,包括三安光電、晶電等企業(yè)都在通過外延、內生的方式布局MicroLED轉移技術。
MicroLED產業(yè)主要集中在東亞(包括了上下游全產業(yè)):
隨著芯片產能不斷釋放、下游需求增速放緩,市場空間不斷壓縮,產業(yè)集中度增加,排名前6企業(yè)的LED芯片產能總量約占市場的80%。
集中度增加進一步加劇各頭部企業(yè)之間的競爭,華燦光電、乾照光電等頭部企業(yè)在2018-2019年的產能利用率處于80%低位,芯片供應量大于市場需求量。
而聚燦光電的綜合產能利用率一直保持較高位置,憑借規(guī)模效益、產品核心技術等優(yōu)勢,占據了更多的市場空間,2020年公司芯片產能占中國大陸總產能比重約7%,位列行業(yè)第6。

巨量轉移:MicroLED技術突破的關鍵

MicroLED直顯集成的數量大,尤其對于中小尺寸來說,如何在保證良率以及顯示效果的同時,實現(xiàn)超百萬級MicroLED到基板的高效率轉移是目前最大的技術難點。
目前MicroLED量產尚需要時間,國際大廠也多在加緊布局和研發(fā)。
巨量轉移技術有多種實現(xiàn)路徑,聚焦了大量玩家(如下圖)。
資料來源:LED Inside
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