Micro-LED显示技术市场空间测算及最新布局进展

Micro LED：有可能成为终极显示技术的一种技术路径，指的是在一个芯片上集成的高密度微小尺寸的超高亮度发光二极管二维阵列。与广泛应用的LCD和OLED相比，Micro LED显示技术具有全方位碾压的优势，包括低功耗、高亮度、超高的解析度与色彩饱和度、响应速度更快、使用寿命长、超薄…等等。Micro LED的功耗只有LCD的10%，是OLED的50%，亮度却是LCD的30倍，OLED的60倍。同时，Micro LED显示屏的像素密度可以做到1500 PPI以上，而LCD和OLED屏幕PPI约在800 和400左右。

本文讨论的是MicroLED在几种可能应用方向上的潜在规模空间。短期来看，智能手表、VR/AR由于所需像素较少最有可能实现量产。长期展望，随着技术的逐渐成熟，Micro LED也将在户外显示、智能手机、平板电脑和TV等领域实现商业化。我们预计2018-2021年， Micro LED 4寸外延片潜在的规模空间（不考虑渗透率）分别为8.64亿片、9.26亿片、18.93片和38.24亿片。

Micro LED的制造难点主要集中在巨量转移、检测与修复方面以及驱动IC的设计和工艺上。巨量转移方面，目前转移一个4K屏幕的Micro LED就需要1个多月。转移设备的精密度也无法达到Micro LED巨量转移的精密度规格需求。IC设计和工艺方面的难点在于，高精度CMOS电路设计和加工，高精度共晶焊工艺控制。

Micro LED商业化面临诸多难题，Mini LED成过渡选择。Micro LED面临这诸多难题，目前还无法实现大规模商业化。厂商开始退而求其次选择芯片尺寸在100-200μm的MiniLED来作为过渡，期望可以通过MiniLED为Micro LED争取更多时间。我们测算到2021年MiniLED的应用超过行业产能的10%，是不可小觑的LED下游增量市场。

一、 Micro LED：未来终极显示技术

1.1 Micro LED技术原理

Micro LED（微发光二极管）阵列指在一个芯片上集成的高密度微小尺寸的超高亮度发光二极管二维阵列。Micro LED显示屏，是底层用正常的CMOS集成电路制造工艺制成驱动电路，然后用MOCVD设备在集成电路上制作Micro LED阵列的微型显示屏。

简单讲，Micro LED显示技术就是传统LED显示技术的微缩化,即将传统尺寸LED微缩至微米级别，之后通过巨量转移技术将数百万的RGB三色micro LED安装到屏幕基板上，形成Micro LED显示屏。在该技术下每一个Micro LED都是一个能够自发光的像素（Pixel），可以单独驱动点亮。

Micro LED显示屏与传统LED显示屏最大的区别在于显示屏中单个LED的尺寸和像素点间距。Micro LED在单个LED尺寸和点间距上都达到了微米级别（几十微米），而传统LED显示屏的LED尺寸和点间距则以毫米级为主，Mini LED大小则在100μm（边长）左右。

1.2 Micro LED优点：低功耗、高亮度、高分辨率

与LCD和OLED相比，Micro LED显示技术具有低功耗、高亮度、超高的解析度与色彩饱和度、响应速度更快、使用寿命长、超薄等特点，引起了业界的高度重视。

1、低功耗

Micro LED的功耗只有LCD的10%，是OLED的50%。LCD中液晶的光阀门作用必须以偏振光为前提，光线通过上下两片偏光片损失了57%左右的亮度；此外为呈现彩色效果，LCD需要使用彩色滤光片，这一层薄膜直接导致整体光效率下降超过70%;在加上其他损失，液晶显示对背光源亮度的利用效率最多只有8%，即92%的能量被浪费了。

对于Micro LED显示的应用，由于其采用三原色亚像素自发光的结构，其光效率理论上可以达到95%。而与使用有机材料的OLED相比， Micro LED的无机材料发光效率也更高。Micro LED功耗要明显低于LCD和OLED, 显示相同的画面，其功耗大约只有LCD的10%，OLED的50%。

显示屏幕功耗的降低将明显改善下游应用的续航时间。以智能手机为例，目前LCD屏幕的耗电量普遍占到智能手机耗电量的50%以上，若未来手机采用Micro LED的显示屏，将显著降低智能手机的功耗、提升续航时间，极大地改善消费者体验。

2、高亮度

Micro LED的亮度大约是LCD的30倍，OLED的60倍。由上文所述，Micro LED的发光效率方面明显大于LCD。另外与OLED使用有机材料不同，Micro LED在发光部分中使用了氮化镓（GaN）材料，这种材料可以提供明显优于OLED的亮度。理论上，Micro LED亮度可以达到105 cd/m2,远高于LCD的3000 cd/m2和OLED的1500 cd/m2。

Micro LED的高亮度特点，使消费者在光照较强的环境中也能很容易看清屏幕，因此特别适合应用于经常在户外的一些产品，如智能手机、未来的车用显示、可穿戴设备、户外显示屏、交通灯等。

3、高分辨率

Micro LED显示屏的像素密度可以做到1500 PPI以上，而LCD和OLED屏幕PPI约在800 和400左右。在Micro LED显示技术下每一个Micro LED都是一个能够自发光的像素（Pixel），同时单个Micro LED都在微米级别，因此它可以做到非常高的分辨率。以5.5寸16:9的智能手机屏幕为例，假设单个Micro LED尺寸为5μm，我们计算出像素点间距在5微米和10微米下的PPI分别为2541和1691。

除上述三个明显优势外，Micro LED 优点还包括寿命长、响应速度快等。由于Micro LED使用无机材料，且结构简易，几乎无光耗，它的使用寿命非常长。而OLED作为有机材料、有机物质，有其固有缺陷——即寿命（如：OLED烧屏或图像残留现象）和稳定性，难以媲美无机材料的Micro LED。在响应速度上，Micro LED的ns也明显优于LCD的ms和OLED的μs。

二、Micro LED机遇-未来市场空间测算

Micro LED未来前景值得期待。随着互联网、物联网等的发展，对显示技术不断提出新的要求，需要开发具备低功耗、高分辨率、高亮度等特点的高品质显示产品，Micro LED在这方面的具备突出优势，未来的前景非常值得期待。Yole Developpement预计，Micro LED应用的出货量将从2019的610万台增长到2025年的3.29亿台，6年复合增长率高达94.4%；LEDinside预计，Micro LED将替代的潜在显示器市场规模约为每年370亿美元。

我们认为，短期来看，智能手表、VR/AR由于所需像素最有可能实现量产，未来随着技术的逐渐成熟，Micro LED也将在户外显示、智能手机、平板电脑和TV等领域实现商业化。

下面我们将根据下游主要应用产品的出货量、分辨率等数据来估算2018-2021年Micro LED 4寸外延片潜在的市场空间。下游应用我们主要选取智能手表、VR/AR、智能手机、平板电脑、TV面板和户外显示屏。

2.1智能手表市场

假设1：2018-2021全球智能手表出货量为39.54、53.44、66.52、78.99百万台；

假设2：智能手表分辨率参考苹果*新发布的iWatch SERIES3 像素272*340；

假设3：单个Micro LED芯片大小为边长10μm正方形；

我们预计2018-2021，智能手表领域Micro LED 4寸外延片潜在的市场空间分别为13万片、18万片、22万片和26万片。

2.2 VR/AR市场

假设1：2018-2021全球VR/AR的出货量为11.8、21.4、38.97、61.46百万台；

假设2：分辨率参考*新发布的HTC Vive Pro 2880*1600；

假设3：单个Micro LED芯片大小为边长3μm正方形；

我们预计2018-2021年，VR/AR领域Micro LED 4寸外延片潜在的规模空间分别为18万片、32万片、58万片和92万片。

2.3智能手机市场

假设1：2018-2021全球智能手机的出货量为15.85亿、16.42亿、16.95亿、17.44亿部；

假设2：2018和2019年分辨率参考iphone 8的1980*1080；2020和2021年分辨率参考iphone X的2436*1125；

假设3：单个Micro LED芯片大小为边长5μm正方形；

我们预计2018-2021，智能手机领域Micro LED 4寸外延片潜在的规模空间分别为2952万片、3058万片、4173万片和4292万片。

2.4平板电脑市场

假设1：2018-2021全球平板电脑出货量为1.55亿、1.54亿、1.53亿、1.53亿台；

假设2：2018和2019年分辨率参考苹果12.9英寸iPad Pro像素2732*20488；2020和2021年分辨率参考4K像素3840*2160；

假设3：单个Micro LED芯片大小为边长10μm正方形；

我们预计2018-2021，平板电脑领域Micro LED 4寸外延片潜在的规模空间分别为3761万片、4450万片、7707万片和8932万片。

2.5 TV市场

假设1：2018-2021全球TV出货量维持在2.64亿；

假设2：2018分辨率为1920*1080,2019-2020采用4K分辨率3840*2160，2021采用6K分辨率5780*2890；

假设3：单个Micro LED芯片大小为30μm正方形；

我们预计2018-2021，TV领域Micro LED 4寸外延片潜在的规模空间分别为7.56亿片、8.06亿片、17.25亿片和36.38亿片。

2.6户外显示市场

假设1：2018-2021年，户外显示屏出货量为1470万m2、1543万m2、1621万m2和1702万m2；

假设2：户外显示屏的PPI为40；

假设3：单个Micro LED芯片大小为边长55μm正方形；

我们预计2018-2021，户外显示屏领域Micro LED 4寸外延片潜在的市场空间分别为4110万片、4470万片、4860万片和5280万片。

2.7 Micro LED 4寸外延片的市场空间

综上所述，我们预计2018-2021年Micro LED 4寸外延片潜在的市场空间为8.64亿、9.26亿、18.93亿以及38.23亿片。即使Micro LED只替代10%的显示市场，以目前2018年显示市场的体量，对4寸外延片的需求也将超过8000万片/年，这已经超过目前全年的4寸外延片需求了（我们估算2017年全年4寸外延片需求约在6000万片左右）。

三、 Micro LED前景美好，困难重重

Micro LED主要生产工艺主要包括外延片生产、芯片制造、Thin-film工艺、巨量转移、检测与修复。其中，外延片生产、Micro LED芯片制造、Thin-film工艺跟传统的LED生产比较相似，企业只需对设备稍加改造就可用于Micro LED制造环节。目前的制造难点主要集中在巨量转移、检测与修复方面以及驱动IC的设计和工艺上。

3.1 巨量转移

巨量转移指将巨量的Micro LED芯片通过工程技术转移到TFT基板上。转移的难点在于芯片尺寸太小而数量又众多。以一个3840*2160分辨率的TV屏幕为例，单个屏幕所需Micro LED芯片829.4万个，需要转移的红绿蓝子像素高达2488.2万个，而每一个LED像素直径又仅为30μm，目前设备加工速度约为25000个单位/小时，因此加工一个4K屏幕就需要1个多月。

此外，千万级的RGB像素也给转移过程中的良率控制带来了很大的挑战。仍以4K屏幕为例，为了将坏点控制在两位数以内，转移的良率需要提高到99.9999%，这就需要Micro LED制程的设备的精密度需降到±0．5μm。但目前现况转移设备（Pick ＆ Place）的精密度是±34μm （Multi－chipper Transfer），覆晶固晶机（Flip Chip Bonder）的精密度是±1．5μm （每次移转为单一芯片） ，皆无法达到Micro LED巨量转移的精密度规格需求。

目前巨量转移是各家企业突破的关键点。近期英国企业Optovate Ltd.宣布他们在MicroLED巨量转移方面取得了重大突破，他们开发了一种独特的MicroLED转移技术，可以将Micro LED从晶圆上提取到用于显示和照明的背板上，实现精准的光学阵列。由于没有更多信息，我们无法了解具体技术细节，但是可以判断，巨量转移技术取得突破也不遥远了。

3.2 检测与修复

由于单个LED芯片达到了微米级，一个5寸智能手机的Micro LED显示屏上需要转移的LED芯片也将是数百万。数百位颗微米级别的芯片转移，良率和精度的控制都是目前的技术难点。另外，当微米级的LED芯片发生损坏，如何在百万级甚至千万级的芯片中对坏点进行检测修复也是一大挑战。

3.3 驱动IC设计

CMOS提供上层LED像素的逻辑开关信号和电源，分别用于制作CMOS电路板和Micro-LED芯片阵列，通过高精度共晶焊工艺将两者连接。其中的技术难点在于：1）高精度CMOS电路设计和加工；2）高精度共晶焊工艺控制，包括焊料选择、焊球直径控制和扩展控制，低温共晶工艺。

四、Mini LED：过渡阶段的承担者

由于MicroLED当前面临这上述诸多难题，目前还无法实现大规模商业化。厂商开始退而求其次选择芯片尺寸在100-200μm的MiniLED来作为过渡，期望可以通过MiniLED为Micro LED争取更多时间。

与Micro LED不同，Mini LED是一种背光技术，只是增加了更多LED灯珠。由于Mini-LED可以做的很小，可以实现更多精细的分区，进而通过区域调光（Local Dimming）实现高动态范围(HDR)的屏幕效果，呈现更细致的屏幕画面。此外Mini LED面板厚度也可以做到和AMOLED面板相同。

根据相关媒体报道，包括华为、OPPO和小米在内的知名智能手机厂商都计划在今年下半年推出的智能手机中采用mini LED背光显示屏，并且已经要求中国台湾地区面板厂商从今年6月起启动生产工作。

Mini LED登场有望刺激短期内LED外延片需求。基于以下假设，同时按照Micro LED外延片空间测算方法，我们测算出2018-2021年Mini LED在智能手机上的应用对4寸外延片的需求分别为36万片、94万片、194万片和400万片。

假设1：2018-2021全球智能手机的出货量为15.85亿、16.42亿、16.95亿、17.44亿部；

假设2：单机mini LED芯片数为4000颗；

假设3：Mini LED芯片尺寸采用150μm；

假设4：未来四年Mini LED在背光市场渗透率分别为2%、5%、10%、20%。

对于TV市场，同样可以预估4寸片需求数为27万片、68万片、136万片和272万片。

电影院也是MiniLED的一大应用场景，也是目前看到的第*个开始应用MiniLED的市场。如果用在电影屏幕上，MiniLED可以直接做RGB显示，我们预估MiniLED近四年对4寸外延片的需求数为0.12万片、0.61万片、1.22万片、2.45万片。

假设1：2018-2021全球电影屏幕数量保持17万块不变；

假设2：电影屏分辨率为4K；

假设3：Mini LED芯片尺寸采用200μm；

假设4：未来四年Mini LED在电影屏幕市场渗透率分别为1%、5%、10%、20%。

综上，仅仅测算智能手机背光、TV背光、电影屏显示三个市场，假设2021年渗透率达到20%，同时LED芯片行业产能年均复合增速为20%，MiniLED芯片需求数占LED芯片行业产能占比将超过10%，是不容小觑的LED下游增量应用。

五、 厂商布局

目前，sony、苹果、三星等巨头以及台湾和内地相关公司都在积极布局Micro LED技术。

Sony在2012年1月的“International CES”上，展出了1920×1080像素的55英寸LED显示器“Crystal LED Display”。根据索尼方面提供的技术规格，Crystal LED Display是一种自发光式显示技术，通过每个像素上RGB三色超精细LED发光二极管实现彩色图像，整个屏幕需要用到约600万个LED芯片。

苹果公司在2014开始布局Micro LED。2014年5月苹果收购美国Micro LED显示技术公司LuxVue Technology，并取得多项Micro LED专利技术，此后也持续布局有关技术专利；三星更是在CES 2018展会上展示了146英寸的Micro LED电视——The Wall。

台湾地区方面，晶电与17家厂商成立巨量微组装产业推动联盟（CIMS），预计在2018-2019年会将Micro LED应用于穿戴装置上；群创在积极研发Micro LED，并先转向发展mini LED，预计2018年推出Mini LED相关产品；台积电正与苹果合作解决Micro LED的技术瓶颈问题；亿光，打算切入Mini LED供应商机等等。

内地企业方面，三安光电在一两年前就在研发相关技术；京东方已开展Micro LED的技术研发，并取得一定的进展；康得新，投资拥有多项MicroLED专利公司Ostendo。其他公司包括华灿光电、华星光电、乾照光电等也都在进行Micro LED技术的研究。

而今年布局更甚。

雷曼股份2020年有望推出Micro LED

9月12日，雷曼股份董事长兼总裁李漫铁在调研活动中透露，雷曼股份计划9月底推出P0.9的Mini LED，明年3月推出P0.6的Mini LED，在2019年二季度有望推出倒装工艺的P0.5雷曼Mini LED，2020年有望推出Micro LED。

麦格纳携手Rohinni设立合资公司，目标瞄准超薄Micro LED照明

据外媒报道，Magna Electronics（麦格纳电子）和美国Rohinni公司成立了一家合资企业Magna Rohinni Automotive，生产超薄Micro LED照明解决方案。

三安光电将建立首条Micro LED生产线

据业内人士称，三安光电将在2019年第*季度建立首条Micro LED外延片和芯片生产线。据消息称，三安已经开发出了直径为20微米的Micro LED产品；与此同时，三安还将生产4微米LED和10微米的LED倒装芯片。三安光电计划在2019年年底前开始生产用于智能可穿戴设备、100英寸以上大尺寸面板和汽车尾灯等小尺寸面板的Micro LED产品。

晶能光电加入Micro LED的研究阵营

作为全球硅衬底GaN基LED技术的领跑者，晶能光电也将目光投向了Micro LED。晶能光电副总裁付羿认为，低成本、大尺寸、可无损剥离的硅衬底薄膜LED工艺将有力推动Micro LED的开发与产业化。

乾照又添MOCVD设备，发力Mini/Micro LED等技术

7月17日，德国半导体设备商爱思强（Aixtron）发布官方新闻称，公司正在为厦门乾照光电提供额外的高端MOCVD技术。乾照光电拟通过采用爱思强的多款AIX 2800G4-TM集群系统，以扩展其基于砷化镓（GaAs）红黄橙光LED以及太阳能电池产能。乾照光电董事长金张育称该系统将帮助乾照光电成为ROY LED（用于小间距、Mini LED和Micro LED）全球领先供应商之一。

鸿海组团攻Micro LED

鸿海集团冲刺Micro LED，群创、荣创、帆宣三路大进击。群创挟面板技术优势助攻，荣创更居关键角色，不仅担纲Micro LED技术开发，也参与重要转投资布局；新加入的帆宣，则有欧洲团队主动找上门，合作开发关键的巨量移转技术。此外，还有eLux、天钰等小伙伴。

来源：经济日报

瑞丰拟募资约4.7亿投建Mini/Micro LED等项目

4月10日，瑞丰光电发布公告称，公司拟发行可转债募集资金总额不超过46,797.40万元（含46,797.40万元），募集资金拟投入SMD LED封装扩产项目、Mini LED封装生产项目、Micro LED技术研发中心项目以及补充流动资金。

欧司朗光电半导体与X-Celeprint签技术和专利许可协议

3月29日，欧司朗光电半导体在官网披露与X-Celeprint签署了技术和专利许可协议，且此项协议涉及X-Celeprint公司的Micro-Transfer-Printing (μTP)技术。

一种基于显微成像系统的Micro LED表面亮度检测系统

厦门大学与台湾新竹交通大学的科研团队近期合作开发了一种基于显微成像系统的Micro LED表面亮度检测系统，可以快速测量Micro LED阵列在工作时任意位置的绝对亮度值。

图1. Micro LED阵列的亮度测量示意图

解决峰移问题，Saphlux用半极性氮化镓助力Mini/Micro LED

经过近十年的研发，来自耶鲁大学的Saphlux公司使用独有的面控外延方式，实现技术突破，于今年年初量产了4英寸半极性氮化镓，并已成功点亮峰移小、一致性好的半极性蓝、绿光LED。半极性Micro/Mini LED能够在电流变化时保持带隙的宽度，极大地减小峰移，保持色彩稳定。

英企Optovate开发Micro LED转移技术

Optovate Ltd.宣布他们开发出一种Micro LED技术，该技术只需一步就能将多颗MicroLED从晶圆平行转移至衬底，实现精准的光学阵列。

韩KAIST研发柔性垂直Micro LED，还可以用于生物医学

材料科学和工程系的李教授Keon Jae以及来自生物科学系的教授Daesoo Kim带领的研究团队通过使用基于各向异性导电胶膜的转移及互连技术，开发出了柔性垂直Micro LED（微发光二极管）(f-VLEDs)技术。同时，该团队还通过此Micro LED技术的光遗传刺激成功地控制了动物的行为。

下面这些产品或研究成果也值得注意。

Plessey推单片全彩Micro LED矩阵，选用JDC硅背板

9月11日，普莱思半导体（Plessey）宣布与台湾和莲光电科技股份有限公司（Jasper Display Corp., JDC）达成合作，拟采用和莲光电的硅背板来驱动其专有硅基氮化镓外延片制成的单片Micro LED显示器。

图片来源：Plessey官网

LG 175英寸Micro LED电视亮相IFA 2018

LG在IFA 2018上带来175英寸Micro LED电视，以全球最大之势，跟三星模组化电视The Wall正面竞争。

LG 175英寸Micro LED电视。（图片来源：ETtoday）

隆达发布20μm以下Micro LED晶粒

抢在Touch Taiwan 2018开展之前，隆达发布*新微型化Micro LED晶粒，晶粒尺寸可小至20微米（μm）以下，此外隆达也同时发布R／G／B Micro LED晶粒及色转换型Color Conversion Micro LED晶粒两种*新技术，领先业界提供两种不同Micro LED晶粒解決方案于显示器应用。

台工研院超小间距Micro LED模组全球首发

台工研院在2018年的台北国际计算机展（COMPUTEX 2018）当中，展示出全球第*个直接将Micro LED芯片转移至PCB基板上的Micro LED显示模块。这也意味着未来该显示模块具有很大降低成本的潜力。

南科大展示Micro LED*新研究进展

3月30日上午，中国科学院副院长李树深院士访问南方科技大学，期间南科大电子系主任孙小卫教授、刘召军教授为李院士展示了*新的Micro-LED研究成果-柔性透明双面显示的三基色Micro-LED Display。

责编：邓蕊玲