LED 是一種常用的發(fā)光器件,通過電子與空穴復(fù)合釋放能量發(fā)光,可高效地將電能轉(zhuǎn)化為光能,具有高能效、單色性強(qiáng)、體積小、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于顯示、照明等場(chǎng)景。50年前人們已經(jīng)了解半導(dǎo)體材料可產(chǎn)生光線的基本知識(shí),第一個(gè)商用二極管產(chǎn)生于1960年。LED是英文LightEmittingDiode(發(fā)光二極管)的縮寫,它的基本結(jié)構(gòu)是一塊電致發(fā)光的半導(dǎo)體材料,置于一個(gè)有引線的架子上,然后四周用環(huán)氧樹脂密封,起到保護(hù)內(nèi)部芯線的作用,所以LED的抗震性能好。
發(fā)光二極管的核心部分是由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體組成的晶片,在p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體之間有一個(gè)過渡層,稱為p-n結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中,注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)會(huì)把多余的能量以光的形式釋放出來,從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。PN結(jié)加反向電壓,少數(shù)載流子難以注入,故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管,通稱LED。當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時(shí)(即兩端加上正向電壓),電流從LED陽極流向陰極時(shí),半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線,光的強(qiáng)弱與電流有關(guān)。
在 LED 顯示技術(shù)發(fā)展成熟之前,市場(chǎng)主流顯示技術(shù)為 LCD 和 DLP。自最早普及使用的單雙色 LED 顯示屏起,LED 顯示技術(shù)在設(shè)計(jì)、制造、封裝技術(shù)不斷迭代的驅(qū)動(dòng)下,先后經(jīng)歷了單雙色 LED 顯示屏、全彩 LED 顯示屏以及基于更小尺寸發(fā)光芯片的小間距 LED 顯示屏、Mini LED 和 Micro LED 共 5 個(gè)技術(shù)階段,下游應(yīng)用場(chǎng)景也從戶外廣告屏、門頭屏擴(kuò)展到室內(nèi)超大超寬顯示屏、影院、電視、交通等更多場(chǎng)景。LED 顯示屏發(fā)展路徑如下圖所示:
圖表:LED顯示屏的發(fā)展路徑
數(shù)據(jù)來源:中研普華產(chǎn)業(yè)研究院整理
隨著全球信息化的不斷加深和顯示技術(shù)的不斷創(chuàng)新,顯示已成為信息傳遞的主要渠道之一,其下游應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。LED顯示屏作為主要顯示手段之一,被廣泛應(yīng)用于演藝舞臺(tái)、監(jiān)控調(diào)度、競(jìng)技賽事、展覽展示、商業(yè)廣告、虛擬拍攝、慶典活動(dòng)、會(huì)議活動(dòng)、電視演播、信息發(fā)布、創(chuàng)意顯示、智慧城市等領(lǐng)域。LED顯示屏典型的應(yīng)用場(chǎng)景介紹如下:
(1)演藝舞臺(tái)
近年來,隨著LED顯示技術(shù)的進(jìn)步,在專業(yè)劇場(chǎng)演出、文藝晚會(huì)、演唱會(huì)、音樂節(jié)等室內(nèi)外文娛演出中,LED顯示屏等演藝設(shè)備作為一種獨(dú)特的藝術(shù)展示手段,發(fā)揮的效果愈發(fā)重要,已成為演出活動(dòng)中藝術(shù)表現(xiàn)不可或缺的重要組成部分。
(2)監(jiān)控調(diào)度
顯示控制在監(jiān)控調(diào)度領(lǐng)域主要用于對(duì)視頻圖像的持續(xù)采集、清晰化處理、多信號(hào)源拼接、低損耗傳輸?shù)?。監(jiān)控調(diào)度領(lǐng)域的技術(shù)面覆蓋廣,涉及現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、集成電路應(yīng)用技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)、視頻處理及傳輸技術(shù)和軟件技術(shù)等,最終將所有信息展示在顯示屏上。
(3)競(jìng)技賽事在單色和雙色LED顯示屏?xí)r代,LED顯示屏在體育賽事中的作用僅限于顯示比分、運(yùn)動(dòng)員姓名等簡(jiǎn)單信息。隨著LED顯示屏技術(shù)的發(fā)展,LED顯示屏在體育賽事領(lǐng)域的運(yùn)用日趨廣泛,具體應(yīng)用場(chǎng)景包括體育視頻墻、賽場(chǎng)周邊顯示屏、中心懸掛顯示屏等。這些新型的屏幕應(yīng)用能夠滿足體育賽事遠(yuǎn)距離觀看等需求,確保觀眾獲得清晰、鮮明的彩色圖像,并可提供比賽經(jīng)典鏡頭回放、實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)播、背景畫面等多種功能。
(4)展覽展示
展覽展示應(yīng)用場(chǎng)景包括展覽會(huì)、展示會(huì)等,得益于展示技術(shù)的進(jìn)步,現(xiàn)代化展覽展示活動(dòng)由過去參觀者被動(dòng)接收展覽信息發(fā)展到互動(dòng)式的觀看體驗(yàn)。LED顯示屏作為一種先進(jìn)的信息傳播硬件設(shè)備,具備顯示面積大、視覺效果豐富多彩的特點(diǎn),是媒體與高科技顯示技術(shù)的結(jié)合。而且,LED顯示屏并不僅僅是顯示設(shè)備,它同時(shí)兼具電視等媒體設(shè)備的特性和優(yōu)勢(shì),還擁有更大的創(chuàng)意空間和更廣闊的與受眾溝通的立體空間,可滿足個(gè)性化需求,大幅提升展覽效果,充分吸引受眾注意,提升觀賞體驗(yàn)。
(5)商業(yè)廣告
傳統(tǒng)平面靜態(tài)廣告存在傳遞信息量少、靜態(tài)展示效果有限、內(nèi)容更新成本較高等缺點(diǎn)。LED顯示屏可實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量視頻播放,憑借其視覺效果,可有效提升信息傳遞量,而且具有維護(hù)成本低、內(nèi)容更新快等優(yōu)點(diǎn),近年來在廣告?zhèn)髅叫袠I(yè)中普及度大幅提升。
(6)虛擬拍攝
近年來小間距LED屏深入廣電產(chǎn)業(yè)市場(chǎng),已經(jīng)從單純的終端顯示、演播廳背景屏幕、舞臺(tái)演出屏幕,向“更高要求”的“制作級(jí)”虛擬拍攝領(lǐng)域挺進(jìn)。相較于傳統(tǒng)綠幕技術(shù),虛擬拍攝技術(shù)融合LED顯示屏與虛擬攝像系統(tǒng)、空間定位系統(tǒng)、實(shí)時(shí)渲染系統(tǒng),采用數(shù)字虛擬畫面作為“場(chǎng)景”,直接替代“非大量重復(fù)使用的布景搭建”,節(jié)約現(xiàn)場(chǎng)資源與時(shí)間的作用;演員直接在虛擬環(huán)境中表演,帶入感更強(qiáng),拍攝效率和效果更好。在滿足影視高標(biāo)準(zhǔn)定制化上,LED顯示屏技術(shù)與虛擬拍攝的結(jié)合具有較大潛力。
伴隨我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和消費(fèi)結(jié)構(gòu)升級(jí),第三產(chǎn)業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占比逐年升高,文體產(chǎn)業(yè)消費(fèi)支出不斷增加,直接帶動(dòng)文化體育等行業(yè)對(duì)LED顯示屏的需求增長(zhǎng),進(jìn)而帶動(dòng)對(duì)LED顯示控制和視頻處理系統(tǒng)的需求。隨著LED材料技術(shù)的發(fā)展,LED顯示屏行業(yè)還逐漸孵化出Mini/MicroLED顯示屏等新型LED顯示屏產(chǎn)品,使得LED顯示屏的應(yīng)用場(chǎng)景從戶外拓展至室內(nèi)和消費(fèi)電子領(lǐng)域。在未來,隨著Mini/MicroLED顯示屏的技術(shù)發(fā)展和成本下降,LED顯示屏市場(chǎng)規(guī)模將持續(xù)擴(kuò)大。此外,隨著國(guó)內(nèi)企業(yè)在外延片材料、芯片研發(fā)、封裝設(shè)計(jì)、應(yīng)用技術(shù)等多方面陸續(xù)取得重大突破,我國(guó)LED顯示屏生產(chǎn)企業(yè)亦快速崛起。我國(guó)LED顯示屏行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模自2012年的241億元增長(zhǎng)至2018年的576億元。受宏觀經(jīng)濟(jì)影響,2020年國(guó)內(nèi)LED顯示屏市場(chǎng)規(guī)模較2019年的659億元減少至532億元。2021年,國(guó)內(nèi)LED顯示屏市場(chǎng)規(guī)模達(dá)576億元。預(yù)計(jì)2021年至2025年市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)增長(zhǎng)至825億元。