Mini LED正逢其時：它有何過人之處

什么是Mini LED？

一般而言，Mini LED指100~300微米大小的LED芯片，芯片間距在0.1~1mm之間，采用SMD、COB或IMD封裝形式的微型LED器件模塊。Mini LED有Mini LED背光+LCD和Mini LED顯示兩條創(chuàng)新路徑雙輪驅(qū)動 —— 從原組件的視角，Mini LED的應(yīng)用主要分為作為使用Mini LED芯片+LCD的背光方案與直接使用Mini RGB顯示屏的自發(fā)光方案。

顯示器品質(zhì)決定因素包括分辨率（像素數(shù)量）、PPI（像素密度）、觀賞距離等。一般而言，3米以上使用LCD、LED屏幕，3米以下包括OLED、2~3米的Mini LED顯示、1米以內(nèi)的Micro OLED（VR/AR領(lǐng)域）。其中，LCD屏幕背光模組中，也可以通過使用Mini LED技術(shù)提升顯示效果。因此，Mini LED技術(shù)既可以直接用于RGB顯示，也可以用于LCD的背光模組。

相較于傳統(tǒng)LED背光源，Mini LED背光源性能優(yōu)異：

a. 背光芯片結(jié)構(gòu)小，有利于將調(diào)光分區(qū)數(shù)（Local DimmingZones）做的更加細(xì)致，從而達(dá)到更高的動態(tài)范圍（HDR），實現(xiàn)更高對比度的效果；

b. Mini LED可實現(xiàn)在高亮度（>1000nit）下散熱均勻；

c. 相比一般的側(cè)入式背光方案，Mini LED背光可做到直下式超薄的LCD顯示，縮短光學(xué)混光距離（OD），降低整機(jī)厚度從而達(dá)到超薄化目的。

而對比OLED屏幕廣泛使用最大問題仍是「有機(jī)發(fā)光材料」的壽命問題以及因為壽命帶來一系列「妥協(xié)」問題。在Mini LED背光技術(shù)下不存在壽命短的問題，Mini LED背光屏幕在對比度上不輸給OLED屏幕，在亮度、區(qū)域控光、壽命、色彩表現(xiàn)等核心參數(shù)上，可以超越OLED。

同時Micro LED技術(shù)尚未成熟，Mini LED正逢其時。Micro LED是通過高密度集成的LED陣列，像素距離達(dá)到10μm量級且每個像素都自發(fā)光，在高亮度情況下仍可實現(xiàn)更低能耗，被譽(yù)為“終極顯示技術(shù)”。但目前巨量轉(zhuǎn)移、外延晶圓、驅(qū)動 IC、背板、檢測維修等技術(shù)尚未攻克，Micro LED在成本和量產(chǎn)技術(shù)方面尚不成熟，Mini LED無疑成為當(dāng)下的最優(yōu)選擇。

Mini LED的市場前景

隨著三星、蘋果等主流品牌導(dǎo)入Mini LED背光方案，引領(lǐng)終端市場創(chuàng)新熱潮。TV和平板終端率先商業(yè)化，智能手機(jī)、汽車、VR等有望在2022~2023年開啟商業(yè)化元年。而Mini RGB直顯更注重商用顯示器等市場需求，在商業(yè)顯示、電子產(chǎn)品裝飾燈、車尾燈或氣氛燈等領(lǐng)域具有優(yōu)勢。

2021年Mini LED筆電滲透率激增至1.6%，市場份額首次超過1%，這主要得益于蘋果去年年底推出的14.2和16.2英寸MacBook Pro機(jī)型。預(yù)測2022年的筆電面板出貨總量將達(dá)3億片，其中Mini LED筆電面板出貨量預(yù)計為990萬片，滲透率為3%，將創(chuàng)下單位出貨量和市場份額占比的新高峰。

隨著新能源車滲透率的提高，汽車電子應(yīng)用的發(fā)展趨勢將帶動車載屏幕面積的增長。Mini LED背光技術(shù)有望在車載顯示領(lǐng)域大展拳腳，目前看來是最具可行性并已處于應(yīng)用前夜。對于Mini LED背光車載屏幕這一利基應(yīng)用產(chǎn)品， 雖然車規(guī)級認(rèn)證時間較長，但也賦予了產(chǎn)品更長的生命周期、更高的產(chǎn)業(yè)壁壘以及更高的單品價值量，是供應(yīng)鏈企業(yè)的“兵家必爭之地”。據(jù) Yole預(yù)測，到2023年Mini LED汽車顯示的出貨量將達(dá)到3570萬臺。

Mini LED所面臨的難點

目前良率較低，進(jìn)一步推高生產(chǎn)成本，成為Mini LED大規(guī)模應(yīng)用的瓶頸。例如，在芯片倒裝過程中，藍(lán)綠光倒裝芯片技術(shù)已較為成熟，良率較高；但紅光芯片需要進(jìn)行襯底轉(zhuǎn)移、固晶焊接，在此過程中由于工藝環(huán)境以及各種不可控因素的影響，產(chǎn)品的良率和可靠性依然很難保證。

此外，出光角度控制方案的設(shè)計同樣影響Mini LED芯片的良率，出光角度的大小能夠影響多項光學(xué)性能，目前如何制備大角度出光、混光均勻的Mini LED芯片仍是廠商面臨的問題。

Mini LED背光技術(shù)雖然已經(jīng)開始應(yīng)用于實際產(chǎn)品中，但仍然存在很多技術(shù)挑戰(zhàn)。

· 芯片技術(shù)的難點：Mini LED背光所用芯片因為受到線寬精度和電極遮光的影響，芯片自身的亮度降低，從而影響到Mini LED背光所用芯片晶圓的良率。目前Mini LED背光所用芯片晶圓的裁切良率一般為75%左右。

· 轉(zhuǎn)移技術(shù)的難點：Mini LED芯片的轉(zhuǎn)移通過高速貼片機(jī)或固晶機(jī)實現(xiàn)，Mini LED芯片由于其焊點面積小，因錫膏檢查設(shè)備（SPI）設(shè)備的檢測精度不足，空洞率較高，容易造成焊點假焊的現(xiàn)象。這兩種轉(zhuǎn)移方式均不可避免，尤其在通過回流焊之后，假焊現(xiàn)象更容易造成轉(zhuǎn)移的不良。轉(zhuǎn)移的精度和速度也是Mini LED背光技術(shù)所面臨的技術(shù)難點，而且這兩個技術(shù)指標(biāo)相互矛盾。而轉(zhuǎn)移效率和良率直接影響了Mini LED背光產(chǎn)品的成本。

· 缺陷管理的難點：缺陷的概念不僅是指在轉(zhuǎn)移過程中的不良，也包括了芯片的微缺陷不良、基板和焊盤的不良、刷錫膏的不良等。由于Mini LED背光燈板使用相關(guān)部品的一致性和良率要求都比傳統(tǒng)的背光燈板高得多，為了盡可能地提高轉(zhuǎn)移制程的直通率和效率，需要配備專業(yè)的設(shè)備對相關(guān)部品進(jìn)行自動的缺陷檢測與篩查。

· 驅(qū)動技術(shù)的難點：Mini LED背光技術(shù)的驅(qū)動電流較?。?lt;10 mA），這就對驅(qū)動IC控制電流的精度提出了高要求。一般需要將Mini LED背光的驅(qū)動電流精度控制在±1.5%范圍內(nèi)，才能提供穩(wěn)定的畫面輸出，而一般傳統(tǒng)LED背光的電流驅(qū)動精度僅為±10%左右。

· 背板技術(shù)難點：按照背板的材質(zhì)可以分為玻璃基板和印刷電路板（PCB）。這兩種基板各有優(yōu)劣勢，目前基本以印刷電路板為主，未來玻璃基板可能會成為主流。但玻璃基板仍有幾個問題亟需解決。首先是電流線損（IR Drop）問題，由于TFT基板的線路電遷移率低，電流的線阻較大，造成電流輸入端與輸出端的電流分布不均，從而造成亮度差異較大。其次，TFT-LCD一般使用電壓驅(qū)動，而Mini LED背光技術(shù)使用的是電流驅(qū)動，電壓驅(qū)動模式下較小的電壓波動對于TFT-LCD的顯示性能影響不大，但當(dāng)電壓波動轉(zhuǎn)換成電流波動時，對亮度的影響較大。除此之外，還存在溫升、可靠性等一系列問題。

· 顏色形成的技術(shù)難點：Mini LED背光使用藍(lán)光芯片時，由于波長一致性、驅(qū)動電壓、電流波動的影響，在背光全白場檢測中經(jīng)常出現(xiàn)白場亮度不均或色度不均的問題。所以目前顏色形成中出現(xiàn)的光色不均勻性的問題，一般使用增加膜片的層數(shù)和擴(kuò)散度，或者使用D-Mura技術(shù)，但這些方法都會犧牲Mini LED背光的亮度，增加功耗，進(jìn)而容易造成熱量集中等問題。

雖然目前采用Mini LED屏顯技術(shù)的產(chǎn)品價格都不便宜，但是根據(jù)集邦咨詢LED研究中心推測，隨著技術(shù)成熟及制程良率提升，預(yù)估每年Mini LED背光顯示器成本將以15~20%的幅度下降，并在2022年將有機(jī)會顯著低于OLED顯示器。