MicroLED显示技术与市场简析

全面发展的MicroLED

据麦姆斯咨询介绍，MicroLED的关注度正越来越高。到目前为止，该领域的初创公司已经融资超过8亿美元，其中，2019年就吸引了至少1亿美元投资。苹果公司在过去五年中投入了15到20亿美元。三星（Samsung）、LG、友达光电（AUO）以及Innolux等面板制造商也显著增加了在该领域的投入。

MicroLED领域的专利申请呈指数级增长，各方面的技术都在不断发展。在过去的24个月中，蓝色和绿色microLED芯片的外量子效率提高了一倍多。部分转移和组装工艺已经接近实现某些消费类应用所需要的性能。

近20家公司在过去18个月中展示了大量的原型产品。展示的Demo覆盖了广泛的显示类型、尺寸和技术。许多公司提供了薄膜晶体管（TFT）背板上的原生RGB或色彩转换显示器，其中部分案例包括来自Playnitride、CSOT、Samsung、LG、glō、AUO、eLux和京瓷（Kyocera）等。Lumiode在单片集成低温多晶硅（LTPS）上开发了原生RGB或色彩转换显示器。

与此同时，Plessey、glō、Lumens、JB Display、Sharp和Ostendo等公司提供CMOS背板上的microLED显示器。X-Display则开发了分立微驱动器IC。基于TFT背板的多个原型证明了microLED显示器可以利用现有的面板制造商产能，从而简化了供应链。

另一方面，设备制造商已经注意到并正开始开发用于装配、键合、检测、测试和修复microLED的专用设备。LED制造商也表现出了兴趣，例如，三安光电计划投资18亿美元建设一个miniLED和microLED制造基地。欧司朗（Osram）、首尔半导体（Seoul Semiconductor）、日亚（Nichia）或Lumileds也在积极布局，Playnitride正在完成其首个microLED试验线。

MicroLED领域过去18个月内的技术进步及剩余障碍

对于关键应用，主要障碍仍然存在

对于许多应用，经济性要求将芯片尺寸推至10 um以下。这加剧了效率、转移和可制造性的挑战，尽管已经取得了显著改善，但对于小尺寸芯片，效率仍然较低。基于这种技术的显示效率仍然无法与OLED匹敌。因此，仍需要努力进一步改善绿色和红色microLED芯片的内部量子效率、光提取和光束整形。

外延片和芯片制造已经不再是障碍，但仍需要稳定的良率管理和修复策略。转移和组装工艺需要从桌面实验走向强大的大批量生产设备。各种技术路线的涌现，造成了一定的混乱和延迟。设备制造商可能不愿意做出承诺。因此，为某些工艺或架构开发的设备，通常无法与其他设备匹配使用。开发不确定工艺的设备具有挑战性。现在选定一项技术是有风险的，但是等到最后进入知识产权（IP）越来越拥挤的竞争环境也同样有风险。

对于microLED公司而言，前几个原型在经验方面提供了可观的回报，但要走向成熟的消费级显示，可能还需要大量的尝试。初创公司正在走向“死亡之谷”。许多初创公司可能无法筹集足够的资金来成功地迈过这个资本和资源密集型阶段。作为战略投资者或开发合作伙伴，与大型显示器制造商或原始设备制造商（OEM）的支持和合作至关重要。

典型工艺流片良率

对于微型显示器，挑战略低一些。许多原型都可以在晶圆上构建，并且，由于许多工艺都可以外包，供应链建设更容易。然而，小型代工厂的运行成本很高，非经常性工程成本可能很高。

MicroLED行业未来48个月的初步路线图

AR、智能手表和汽车应用示范作用显现，智能手机和电视何时落地？

智能手表是一个完美的“滩头堡”。小批量、小尺寸、高价格弹性，使其可以使用更大的芯片，具有更多的冗余。苹果公司可以推动大批量制造，使智能手表成为克服供应链障碍，以及为其他应用改进技术的敲门砖。其他公司可以通过规模更小、规格更低的设备更快地进入市场。glō与Kyocera合作建立了供应链，Playnitride预计将在2020年底与其合作伙伴RiTdisplay一起出货无源矩阵可穿戴显示器。

增强现实（AR）和平视显示（HUD）等微型显示器也有很强的示范作用，microLED可能是完美满足亮度、效率和外形尺寸等各方面要求的唯*技术。不过，仍需要投入更多来提供全彩显示，以及与波导光学器件的高效耦合。对于汽车应用而言，microLED能够提供独特且具竞争力的高亮度、对比度、坚固性和环境稳定性，同时还能实现灵活的外形和舒适的显示。更高的价格弹性意味着microLED可以迅速实现商业化，但漫长的认证周期或将使其应用延迟到2023年。

成本驱动芯片尺寸

相比之下，电视市场更具挑战性。OLED不断发展，等到microLED准备就绪时，留给microLED的差异化空间可能已经所剩无几。到那时，高达75英寸的电视将被商品化，但模块化构建的更大尺寸的面板还有机会。像三星这样的公司或将在2020~2021年之前，利用规模较小的高端型号针对“豪宅”家庭影院或高端零售进行试水。应对消费类市场需求的小于5 um的更小芯片，还将需要至少两年的时间。

对于智能手机，当microLED准备就绪时，OLED势必将成为一种成熟、高性能、高成本效益的解决方案。MicroLED在成本方面无法与OLED匹敌。要想与OLED竞争，差异化的性能和功能仍有待开发。需要低于5 um的芯片才能使其保持可接受的成本范围，而规模效应则需要供应链端的大量投资。

苹果公司仍然是最有可能推动microLED在智能手机大批量应用的厂商。这可能会在智能手表推出后的2~3年，不过，这也为行业提出了一个现实问题。如果苹果公司舍弃microLED怎么办？

2021~2027年MicroLED市场预测