Mini LED正逢其时：它有何过人之处

什么是Mini LED？

一般而言，Mini LED指100~300微米大小的LED芯片，芯片间距在0.1~1mm之间，采用SMD、COB或IMD封装形式的微型LED器件模块。Mini LED有Mini LED背光+LCD和Mini LED显示两条创新路径双轮驱动 —— 从原组件的视角，Mini LED的应用主要分为作为使用Mini LED芯片+LCD的背光方案与直接使用Mini RGB显示屏的自发光方案。

显示器品质决定因素包括分辨率（像素数量）、PPI（像素密度）、观赏距离等。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显示、1米以内的Micro OLED（VR/AR领域）。其中，LCD屏幕背光模组中，也可以通过使用Mini LED技术提升显示效果。因此，Mini LED技术既可以直接用于RGB显示，也可以用于LCD的背光模组。

相较于传统LED背光源，Mini LED背光源性能优异：

a. 背光芯片结构小，有利于将调光分区数（Local DimmingZones）做的更加细致，从而达到更高的动态范围（HDR），实现更高对比度的效果；

b. Mini LED可实现在高亮度（>1000nit）下散热均匀；

c. 相比一般的侧入式背光方案，Mini LED背光可做到直下式超薄的LCD显示，缩短光学混光距离（OD），降低整机厚度从而达到超薄化目的。

而对比OLED屏幕广泛使用最大问题仍是「有机发光材料」的寿命问题以及因为寿命带来一系列「妥协」问题。在Mini LED背光技术下不存在寿命短的问题，Mini LED背光屏幕在对比度上不输给OLED屏幕，在亮度、区域控光、寿命、色彩表现等核心参数上，可以超越OLED。

同时Micro LED技术尚未成熟，Mini LED正逢其时。Micro LED是通过高密度集成的LED阵列，像素距离达到10μm量级且每个像素都自发光，在高亮度情况下仍可实现更低能耗，被誉为“终极显示技术”。但目前巨量转移、外延晶圆、驱动 IC、背板、检测维修等技术尚未攻克，Micro LED在成本和量产技术方面尚不成熟，Mini LED无疑成为当下的最优选择。

Mini LED的市场前景

随着三星、苹果等主流品牌导入Mini LED背光方案，引领终端市场创新热潮。TV和平板终端率先商业化，智能手机、汽车、VR等有望在2022~2023年开启商业化元年。而Mini RGB直显更注重商用显示器等市场需求，在商业显示、电子产品装饰灯、车尾灯或气氛灯等领域具有优势。

2021年Mini LED笔电渗透率激增至1.6%，市场份额首次超过1%，这主要得益于苹果去年年底推出的14.2和16.2英寸MacBook Pro机型。预测2022年的笔电面板出货总量将达3亿片，其中Mini LED笔电面板出货量预计为990万片，渗透率为3%，将创下单位出货量和市场份额占比的新高峰。

随着新能源车渗透率的提高，汽车电子应用的发展趋势将带动车载屏幕面积的增长。Mini LED背光技术有望在车载显示领域大展拳脚，目前看来是最具可行性并已处于应用前夜。对于Mini LED背光车载屏幕这一利基应用产品， 虽然车规级认证时间较长，但也赋予了产品更长的生命周期、更高的产业壁垒以及更高的单品价值量，是供应链企业的“兵家必争之地”。据 Yole预测，到2023年Mini LED汽车显示的出货量将达到3570万台。

Mini LED所面临的难点

目前良率较低，进一步推高生产成本，成为Mini LED大规模应用的瓶颈。例如，在芯片倒装过程中，蓝绿光倒装芯片技术已较为成熟，良率较高；但红光芯片需要进行衬底转移、固晶焊接，在此过程中由于工艺环境以及各种不可控因素的影响，产品的良率和可靠性依然很难保证。

此外，出光角度控制方案的设计同样影响Mini LED芯片的良率，出光角度的大小能够影响多项光学性能，目前如何制备大角度出光、混光均匀的Mini LED芯片仍是厂商面临的问题。

Mini LED背光技术虽然已经开始应用于实际产品中，但仍然存在很多技术挑战。

· 芯片技术的难点：Mini LED背光所用芯片因为受到线宽精度和电极遮光的影响，芯片自身的亮度降低，从而影响到Mini LED背光所用芯片晶圆的良率。目前Mini LED背光所用芯片晶圆的裁切良率一般为75%左右。

· 转移技术的难点：Mini LED芯片的转移通过高速贴片机或固晶机实现，Mini LED芯片由于其焊点面积小，因锡膏检查设备（SPI）设备的检测精度不足，空洞率较高，容易造成焊点假焊的现象。这两种转移方式均不可避免，尤其在通过回流焊之后，假焊现象更容易造成转移的不良。转移的精度和速度也是Mini LED背光技术所面临的技术难点，而且这两个技术指标相互矛盾。而转移效率和良率直接影响了Mini LED背光产品的成本。

· 缺陷管理的难点：缺陷的概念不仅是指在转移过程中的不良，也包括了芯片的微缺陷不良、基板和焊盘的不良、刷锡膏的不良等。由于Mini LED背光灯板使用相关部品的一致性和良率要求都比传统的背光灯板高得多，为了尽可能地提高转移制程的直通率和效率，需要配备专业的设备对相关部品进行自动的缺陷检测与筛查。

· 驱动技术的难点：Mini LED背光技术的驱动电流较小（<10 mA），这就对驱动IC控制电流的精度提出了高要求。一般需要将Mini LED背光的驱动电流精度控制在±1.5%范围内，才能提供稳定的画面输出，而一般传统LED背光的电流驱动精度仅为±10%左右。

· 背板技术难点：按照背板的材质可以分为玻璃基板和印刷电路板（PCB）。这两种基板各有优劣势，目前基本以印刷电路板为主，未来玻璃基板可能会成为主流。但玻璃基板仍有几个问题亟需解决。首先是电流线损（IR Drop）问题，由于TFT基板的线路电迁移率低，电流的线阻较大，造成电流输入端与输出端的电流分布不均，从而造成亮度差异较大。其次，TFT-LCD一般使用电压驱动，而Mini LED背光技术使用的是电流驱动，电压驱动模式下较小的电压波动对于TFT-LCD的显示性能影响不大，但当电压波动转换成电流波动时，对亮度的影响较大。除此之外，还存在温升、可靠性等一系列问题。

· 颜色形成的技术难点：Mini LED背光使用蓝光芯片时，由于波长一致性、驱动电压、电流波动的影响，在背光全白场检测中经常出现白场亮度不均或色度不均的问题。所以目前颜色形成中出现的光色不均匀性的问题，一般使用增加膜片的层数和扩散度，或者使用D-Mura技术，但这些方法都会牺牲Mini LED背光的亮度，增加功耗，进而容易造成热量集中等问题。

虽然目前采用Mini LED屏显技术的产品价格都不便宜，但是根据集邦咨询LED研究中心推测，随着技术成熟及制程良率提升，预估每年Mini LED背光显示器成本将以15~20%的幅度下降，并在2022年将有机会显著低于OLED显示器。