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        下一代车载显示技术:Mini LED

        浏览次数:847 发布日期:2021-05-27

        随着汽车智慧化风潮的崛起和移动互联技术与汽车行业的充分融合,人、车、环境的充分交互将成为车机系统发展的重点方向,作为承载重要人机交互信息的车载显示产业得以迅速成长,迎来历史性的发展机遇。得益于技术的成熟及成本上的优势,LCD技术是当前车载显示技术的“头号玩家”。而TFT LCD显示屏的低对比度缺陷,即便是TFT LCD关闭了所有的画面进行全黑显示,其背光源所泄露出来的大面积光线,不管是视觉感观,还是实际亮度,都要高于车外路面或环境的亮度,造成驾驶员或乘员视觉模糊或视觉疲劳。


        在这种情况下,新型的Mini LED显示屏凭借其超高对比度的特性,立即引起了汽车界的广泛关注。


        Mini LED是什么?


        Mini LED的定义,各家不尽相同,一般认为Mini LED有下面几个特点:

        1.芯片尺寸在250微米以下,注意要和前几年比较热门的CSP芯片区分开来。

        2.是倒装芯片,有红绿蓝三色芯片选择。

        3.应用在背光上普遍使用量子点膜片进行白光转换。

        4.使用在直显时直接采用红绿蓝三色芯片,并做覆膜工艺。


        Mini LED的两个主要应用方向


        1. LCD的显示背光源,提升LCD显示品质

        目前LCD背光源的从光源排布方式区分,主要有两种,一种是侧入式,另一种是直下式。需要特别提出来的是直下式还需要细分为两种,一种是低成本的直下式,一种是高端直下式。目前低成本直下式主要用在中低端显示产品,它有如下几个特点:


        1.LED功率特别高,比如EMC3030单颗功率可达3W。

        2.为了减少LED颗数的同时需要达到一定的光面均匀度,需要增加二次光学透镜对LED做扩光处理。

        3.单显示器件使用较少的LED,同时减少透镜和SMT费用以期到达减少成本的目的。

        4.产品对显示亮度只能做整体的调整,无法对显示局部做针对性的亮度调整。

        5.显示的品质一般,比如说动态对比度、色域覆盖率等都表现一般。

        6.整体背光源的成本低,但是整机的厚度较大,显得比较笨重。


        另外一种直下式结构,是类似“满天星”排布方式,有下面几个特点:

        1.LED颗数很多,根据显示尺寸的不同,可以到达数万颗LED。

        2.这些LED按照一定的方式做有规律的排布,若干个LED形成一个单元组。以TV为例,背光LED分组数可到数千分区。

        3.以增加颗数的方式增加背光源的均匀度进而降低整体厚度,一般不加二次光学透镜。

        4.LED驱动采用区域动态调光技术(Local Dimming),即动态地根据显示信息调整对应的LED单元亮度,实现了LCD的HDR及低功耗的目的。

        5.往往采用蓝光LED芯片,并使用量子点膜片进行白光转换,以期够获得更高的色域覆盖率,如可以超过100%的NTSC色域覆盖率。

        6.因为加入算法驱动、以及整面背板覆盖PCB基板等,往往成本比较高,一般只用在高端机种。


        随着这些年的量子点膜成熟,LED的成本逐年降低,恰逢Mini LED出现,随着显示技术推陈出新的需要,“满天星”的直下式背光源又上热门。但是在显示技术上Mini LED的加入并没有对其 做根本性的技术创新,只是采用体积更小的Mini LED替代原来的支架型LED。我认为Mini LED更主要的是由于其体积小的原因对目前SMT的工艺有颠覆性的影响,比如芯片分选、转移、焊接、检查、返修等等环节。


        2. Mini LED直显


        Mini LED作为直接显示,目前的情况看来也不是对显示技术的根本创新,而是在以下几点有影响:

        1.和目前广泛应用的正装LED方案相比。包括在N合1的正装产品,有更好的抗金属迁移问题。

        2.采用倒装的Mini LED,和正装LED比较,在同等功率下其亮度更高。

        3.Mini LED的体积更小,能够做到更小的像素间距,一般认为Mini LED用于Pitch小于1mm的场合。当然也有厂商把它在P1.2的场合。

        4.普遍采用共阴极的驱动方案,需要多路不同电源。


        和作为背光源的应用一样,由于Mini LED的体积小问题,同样是对LED直显的传统SMT工艺有着颠覆性的影响。


        Mini LED的机遇和挑战


        Mini LED在背光源方面的应用,采用Local Dimming的驱动配置的产品越来越多,比如在车载显示的产品逐渐进入人们视野,相信随着时间的推移,这类的产品会越来越多。在直显方面,倒装的4合1、2合1的产品也出现在LED显示屏上。真正Mini LED的COB直显产品,南北两家推广的不亦乐乎。不过看似红红火火的万里晴空上,我总感觉还是有些乌云飘过。从三个层面做些粗浅的分析:


        原材料价格高

         

        按照以往的经验,新事物投入市场,总是以初期价格高,中期逐步扩大产能推广,价格随之下调,后期红海打价格战的套路。

        目前在Mini LED芯片、特殊的锡膏、专业的扩光硅胶、小间距显示所用的PCB基板的价格普遍较高。不过目前可以看到每年的价格下调也是挺可观的,未来还有很大下降空间。

         

        工艺、设备昂贵

         

        以小间距Mini LED显示为例,传统的SMT工艺已经完全不适应现在的要求,具体体现在下面几个方面:

         

        1.由于显示应用需要对LED芯片做亮度、波长的筛选,增加前段工序,降低了效率。

        2.Mini LED焊盘很小,并且一个显示模块的LED密度非常大,这样对转移设备的精度和效率要求非常高,这样设备的价格也是居高不下。

        3.配合生产所需的钢网、治具的价格,因为所需的精度要求而身价倍增。

        4.同样,返修、AOI设备也需要特殊开发,要求比传统的更高,同时处于开始阶段,价格非常昂贵。

        5.因为设备都是新生事物,更新迭代的速度非常快,稍有不慎,前些时间买的设备,可能半年或者一年之后被新一代设备的效率更高,价格更低所替代。这样给前面的投资带来风险。

         

        大厂布局


        天马在2020年年度报告中指出,Mini/Micro LED是行业关注的热点。在CITE 2021上,天马展出了8寸Mini LED显示屏。

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        天马展示8寸 Mini LED显示屏


        TCL华星的车载Mini LED技术方案已通过AECQ车载标准认证,目前已与多家国内外厂商开展Mini LED的商业化导入。

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        华星展示17寸 Mini LED显示屏


        龙腾光电推出12.3寸Mini LED 显示屏

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        龙腾光电展示12.3寸Mini LED显示屏

        京东方已有相关玻璃基Mini LED背光量产技术储备。据悉,搭载京东方Mini LED技术的车载显示产品可实现千级分区精细化控光、百万级超高对比度,显示效果更加纯真、自然。

         

        群创总经理杨柱祥在3月3日的法说会中指出,未来智慧车舱及数位化资讯整合的需求,将带来高附加价值显示面板的成长契机。据悉,群创的Mini LED背光技术瞄准高端车用面板产品需求,已领先出货欧、美、日关键汽车品牌客户。

         

        华灿光电在2020年降低低端LED芯片产能,并加速布局Mini LED显示和第三代半导体。其Mini LED背光芯片已覆盖车载产品。

         

        澳洋顺昌的Mini LED背光产品已在一线模组厂进入小批量生产阶段,主要应用于车载系统。

         

        芯瑞达在2020年年度报告中提到,公司Mini LED显示技术入选安徽省重大科技专项,目前已进入研发阶段,其应用市场就包括车载显示器。

         

         

        文章部分来源:TrendForce集邦咨询、知乎,亚洲新能源汽车网整理


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