2018年04月07日 | 未来显示之争：下个潜力技术会是Micro LED？

OLED在显示行业的热度还没达到顶峰，Micro LED就出来“截胡”。今年伊始Micro LED频频出现在公众视野，而苹果秘密研发Micro LED的传言一经出现，似乎就让未来显示大战的风向，又出现了改变，三星在今年的CES2018上最为重磅的一条消息就是推出了搭载Micro LED技术的The Wall电视新品，国内面板行业巨头京东方也已经加入了Micro LED的研发，LG又向欧盟提交了三个Micro LED相关新商标的申请，巨头们纷纷加入Micro LED市场，显示格局将变，Micro LED会引发下一次显示器革命吗？

被视为终极LED，期待很高

OLED屏幕因其比液晶屏幕具有可弯折、较省电的特性，而被寄予厚望，但iPhone X的销量却不如市场预期，加上华为、小米、Oppo等中国厂商可能不会那么快采用这种技术，这种屏幕目前正面临过产和降价疑虑。

同时，OLED屏幕容易显色错误和屏幕残影（burn－in）的缺点也是问题。屏幕测试公司DisplayMate执行长Raymond Soneira表示：“OLED能存活下来，只是因为有三星、苹果、LG这些口袋深的大厂在持续投入，从我几年开始关注OLED，其表现就一直在排行榜最底。”去年苹果iPhone X也未带起厂商抢用OLED屏幕的热潮，使这种屏幕面临过产和降价危机，OLED已经面临后起之秀技术Micro LED的长期威胁了。

Micro LED又被称为μLED或者微型LED，由发光二极管构成，因此和OLED一样都属于自发光技术的屏幕。之所以叫Micro LED，是因为这种技术的本质是把LED微缩化和矩阵化，把LED单元微缩至小于50微米的级别，从而实现单点驱动自发光。

一图看懂Micro LED相对LCD和OLED的优势：

从上面的结构图也不难看出，Micro LED一大优势是薄，而且体积很小。

相比起LCD和OLED，Micro LED拥有无机LED高效率、高亮度、高可靠度及反应时间的优点，而且也更容易实现节能效果。

另外，Micro LED的发光效率和发光能量密度比LCD和OLED更高，其中高发光效率令Micro LED的功率消耗量约为 LCD 的 10％、OLED 的 50％，而高发光能量密度让Micro LED达到同等亮度只需要OLED 10％左右的涂覆面积，还能够达到超高的1500 PPI（像素密度），各项指标在理论上都非常棒。

Micro LED本质上是一项很复杂的技术

今天，micro LED还没有一个普遍认可的定义。但是，一般来说，micro LED被认为是总表面小于2500mm2的LED芯片，这相当于是50mm×50mm的正方形，或直径为55mm的圆形芯片。根据这一定义，micro LED今天已经出现在市场上了：索尼在2016年再次亮相，采用小间距大型LED视频墙的形式，传统的LED封装由micro LED替代。

制造micro LED显示器的技术涉及方方面面：将LED基板加工成准备用于拾取和转移到接收基板的micro LED阵列，用于集成到非均匀集成的系统中：显示器。显示器又集成LED、像素驱动晶体管、光学器件等。外延片可容纳数亿micro LED芯片。

实现MicroLED显示屏有两个主要选项。一个是将micro LED单独或分组地拾取并转移到薄膜晶体管驱动矩阵上，这类似于OLED显示器中使用的；另一个是使用CMOS驱动电路将数十万个Micro LED的完整单片阵列组合起来。如果采用这两种方法中的第一种，则组装一个4K显示器需要拾取、放置和单独连接2500万个micro LED芯片（假设没有像素冗余）到晶体管背板。用传统的拾放设备操纵这样的小型设备，每小时的加工速度约为25，000个单位。这太慢了，组装单个显示器将需要一个月的时间。为了解决这个问题，像苹果、X－Celeprint等数十家公司已经开发出大规模的并联抓取技术。他们可以同时加工数万到数百万的micro LED。但是，当micro LED尺寸仅为10μm时，以足够的精度加工和放置非常具有挑战性。

还有一些与LED芯片相关的问题要克服。当其尺寸非常小时，其性能会受到与表面和内部缺陷（例如开放式粘合、污染和结构损坏）相关的侧壁效应的影响。这些缺陷导致非辐射载体重组加速。侧壁效应可以延伸到类似于载体扩散长度的距离（通常为1mm至10mm）：这在传统的LED中并不重要，因为其具有数百微米的边缘，但在micro LED中却是十分致命的。在这些设备中，它可以限制芯片整个体积的效率。由于这些缺陷，micro LED的峰值效率通常低于10％，当设备尺寸低于5mm时，它的峰值效率可能小于1％，这远远低于目前最好的传统蓝光发射的‘macro’LED，它现在可以产生超过70％的外部量子峰值效率。

更糟的是，micro LED通常必须以非常低的电流密度运行。它们通常在低于1－10Acm－2峰值效率区域驱动，因为即使在这种低效率下，LED也是非常明亮的。如果一台带micro LED的手机以其最高效率运行，其显示屏将提供高达数以万计nits的亮度，比目前市场上更亮的手机高出一个级别。屏幕会很亮，以至于胆大的用户都不敢看。

当LED以非常低的电流密度工作时，它们的效率非常低，使得该技术不能实现其削减能量消耗的承诺。因此，解决这个问题就成为microLED公司的优先事项。提高效率的办法包括引入新的芯片设计和改进制造技术。这两种方法都可以减少侧壁缺陷并使电载体远离芯片的边缘。

要实现microLED显示需要结合三个层级的主要专业技术：LED、晶体管背板（玻璃或Si－CMOS）以及芯片转移技术。相比传统显示屏，其供应链非常复杂且漫长，每一步都很关键，非常高效地管理各个方面极具挑战。目前还没有一家公司能够单独应对所有的技术挑战，完成所有组件的垂直整合。从该领域所涉猎的公司中就可以侧面反应这些纷杂的挑战。

显示行业格局全面开花 崛起的可能性很大

近年来台湾厂商积极抓住Micro LED未来商用热潮，包含关键零组件PCB及早投入研发与相关专利布局加速。

业界观察，Micro LED终端应用不只局限于手机，更多新创智慧家庭装置与高画质显示应用的需求也相当强劲，Samsung（三星）在2018年拉斯维加斯CES（消费电子展）上展示的巨幅146英寸microLED电视——“The Wall”无疑是现场最夺目的明星产品之一。尽管严格来说，实际上它并不是真正基于microLED技术，而是更传统的SMD LED封装，类似已经很成熟的小间距LED电视墙。不管怎么说，这款价值30万美元的显示屏赚足了眼球，使microLED在技术圈获得了极大的关注。重点在于实际降低生产成本，导入商用的速度。现阶段Micro LED受到不少企业“追捧”。

LG更是一口气向欧盟提交了三个新商标的申请，且全都与Micro LED面板有关，分别为XLED、SLED 与XLLED。

Yole发布的《MicroLED显示专利全景分析－2018版》报告确认了苹果公司确实一直在microLED显示技术领域暗暗发力，并申请了大量的相关专利。Yole的这份报告深入分析了microLED显示领域的全球1500多件专利，而苹果公司凭借该领域的60多个专利家族，无论是在专利数量还是专利强度和深度方面都占据行业榜首。

MicroLED显示领域全球主要专利申请人排名

MicroLED显示领域全球主要专利申请人排名，依次为：Apple／Luxvue（美国）、X－Celeprint（英国）、Facebook－Oculus（美国）、ITRI（台湾工研院）、China Star Optoelec Tech（中国华星光电）、Mikro Mesa（台湾）、BOE（中国京东方）、Changchun Institute CIOMP（中国长春光机所）、Sharp／Elux／Foxconn（日本）、Samsung（韩国）、Vuereal（加拿大）、Goertek（中国歌尔股份）和SONY（日本）

苹果公司的专利组合覆盖了许多microLED显示相关的重点技术领域，意欲解决所有影响该技术商业化的主要技术瓶颈。从专利分析看，苹果公司的研发投入主要专注于转移、组装和互连技术，关于这些技术申请了40余件专利。其中的重点，同时也是Luxvue之前研究的核心，在于其基于MEMS技术的微芯片转移技术。其他的核心专利还覆盖了microLED技术相关的多个领域，例如microLED芯片效率的提升，这是microLED显示能够提供但又令很多开发商头疼的另一挑战。苹果公司的专利组合解决的其他关键技术还包括颜色转换、光管理、像素和显示结构、测试和传感器集成等。

苹果公司microLED显示技术重点领域的专利结构图

microLED显示领域的专利申请已经涉及了120多家公司和科研机构，在技术方面已经获得了足够的发展动力，根据大多数业内观察家的预测，首款商业化的microLED显示产品预计能够在2020年上市。而最终哪款产品会率先脱颖而出，则需要看技术成熟度、OLED和量子点等竞争技术的发展状况、公司的战略，以及各应用对供应链的特定要求等多方面的相互影响。

小结：

无论是OLED，还是量子点、Micro LED，可以看到自发光必然是显示的趋势。MicroLED虽然是一项很酷的新技术，但它的成熟度和造价相比OLED仍有相当大的距离。它的确拥有自己的优势和特色，但现在就下定论它会取代OLED还有点为时过早。吃瓜群众们还是默默关注贵圈的发展吧～