中国Micro LED市场调研分析报告.docx

1、中国Micro LED市场调研分析报告2017年中国Micro LED市场调研分析报告目录第一节 颠覆性的新兴显示技术 4一、Micro LED 的兴起 4二、巨头们的布局 7第二节 掌握商业化的钥匙 10一、Micro LED 的商业化之路 10二、Micro LED 的制程与彩色化 12三、Micro LED 的商业化障碍 16第三节 显示技术创新带动行业格局变化 18一、显示行业的变化与发展 18二、新一代显示技术蕴藏的机会 20图表目录图表 1：Micro LED 显示技术 4图表 2：Micro LED 结构图 5图表 3：Micro LED 近几年发展史 6图表 4：苹果收购Lux

2、Vue 布局Micro LED 7图表 5：索尼CLEDIS 显示屏 8图表 6：Micro LED 的应用 10图表 7：VerLASE 的 MicroLED 阵在近眼显示器（ NED ）上的应用 . 10图表 8：Micro LED 应用商业化量产速度 11图表 9：RGB 全色彩显示的像素布局 13图表 10：RGB 全色彩显示驱动原理 13图表 11：荧光粉彩色化Micro LED 的像素设计及显示效果 14图表 12：高精度雾化喷涂系统（a）及原理（b） 15图表 13：利用高精度喷涂技术制作RGB 三原色阵列 15图表 14：棱镜光学合成法（a）、（b）及原理图（c） 15图表 1

3、5：棱镜光学合成法的显示效果 16图表 16：2007-2016 年中国大陆面板产能占比 18图表 17：不同显示技术的所处的阶段 19图表 18：不同显示技术的生命周期 19表格目录表格 1：LCD、OLED 与Micro LED 对比 5表格 2：sony 和苹果的Micro LED 显示规格 9表格 3：Micro LED 各技术环节厂商 9表格 4：sony 和苹果的Micro LED 显示规格 12第一节 颠覆性的新兴显示技术一、Micro LED 的兴起LED 技术发展了接近三十年，从最初的固态照明电源到显示领域的背光再到LED显示屏，LED 的自发光、小尺寸、高亮度、长寿命、低功

4、耗、快响应都为LED的更广泛应用提供坚实的基础。但是发展到如今LED 显示屏的像素尺寸都很大，图像显示的细腻程度差强人意。随着技术的不断发展，新型的显示技术Micro LED应运而生。微发光二极管也被称为Micro LED，通过在一个芯片上集成高密度微小尺寸的LED 阵列来实现LED 的薄膜化、微小化和矩阵化，其像素点距离从毫米级降低至微米级别，体积是目前主流LED 大小的1%，每一个像素都能定址、单独发光。并且具备功耗低（耗电量仅为LCD 的十分之一）、亮度高、具备超高解析度和色彩饱和度（接近OLED 且没有色衰缺点），并且响应速度更快，寿命更长、效率更高的优势。如今包括苹果、索尼在内很多厂

5、商把Micro LED 看做是下一代的显示技术，并不断加强研发。业内夏普、京东方、华星光电、友达、群创等厂商也跃跃欲试并参与到其中，力图参与到下一代显示技术的版图中。Sony 在2016 年6 月推出Micro LED 新产品，引发了业内对于Micro LED 的讨论热潮，实际上目前的Micro LED 只能算是户外LED 小间距屏幕的缩小版，其底层是通用的CMOS 集成电路制成的LED 驱动电路，再通过MOCVD 在集成电路上制作LED 阵列。诸多的优点使得如今业内纷纷认为Micro LED 是继传统LCD、OLED 后的新一代显示技术。虽然目前Micro LED 的量产依旧存在着很多问题，

6、但是随着业内技术的不断突破相信这项技术会在3 年后逐渐走近我们的生活。 图表 1：Micro LED 显示技术资料来源：互联网、北京欧立信调研中心 图表 2：Micro LED 结构图资料来源：互联网、北京欧立信调研中心 表格 1：LCD、OLED 与Micro LED 对比资料来源：北京欧立信调研中心虽然Micro LED 直到最近才吸引了普通人的注意，实际上Micro LED 已经发展了十几年，世界上有多个研发团队不断进行开发。2001 年日本Satoshi Takano 团队公布了他们的研究的一组Micro LED 阵列。通过无源驱动方式以及使用打线连接像素和驱动电路，虽然取得一定的效果

7、，但其分辨率与可靠性都还很低，不同LED 的正向导通电压差别比较大。同年，H. X. Jiang 团队也同样做出了一个无源矩驱动的1010 Micro LED array。2008 年，Z. Y. Fan 团队公布另一个无源驱动的120120 的微阵列，其芯片尺寸为3.2mm3.2mm，像素尺寸为2012m，像素间隔为22m。尺寸方面已经明显得到优化，但是，依然需要大量的打线，版图布局仍然十分复杂。同年Z. Gong 团队公布的微阵列，依然采用无源矩阵驱动，并使用倒装焊技术集成。2008 年，B. R. Rae 团队成功集成了Si-CMOS 电路，该电路可为UV LED 提供合适的电脉冲信号。

8、2009 年，香港科技大学Z. J. Liu 所在团队利用UV Micro LED 阵列激发红绿蓝三色荧光粉，得到了全彩色的微LED 显示芯片。之后Z. J. Liu 所在的香港科技大学团队与中山大学团队合力将微LED 显示的分辨率提高到1700 PPI，像素点距缩小到12 微米，采用无源选址方式+倒装焊封装技术。可以看出来Micro LED 的研发成果一直在有序扩展。 图表 3：Micro LED 近几年发展史 资料来源：LEDinside二、巨头们的布局苹果早在2014 年5 月收购LuxVue，取得多项Micro LED 专利技术，并加快布局相关技术专利，并着力于小尺寸的应用，而索尼则比

9、苹果更早一些，早在2012年的国际消费性电子展（CES）上就推出“Crystal LED Display”可以说是业内最早拉开Micro LED 消费电子应用的大门，2016 年6 月推出“CLEDIS（CrystalLED Integrated Structure）” 具备超高亮度、无缝拼接与显示尺寸几乎无界限等特性，显示出了sony 在相关领域的前瞻性。 图表 4：苹果收购LuxVue 布局Micro LED 资料来源：互联网、北京欧立信调研中心 图表 5：索尼CLEDIS 显示屏 资料来源：互联网、北京欧立信调研中心目前的商业化应用方面，苹果利用Micro LED 技术致力于高画质显示，

10、主要针对可穿戴设备的小尺寸显示，主要目的在于商业化。日前苹果的龙潭厂已实验性点亮了 6 寸的 Micro LED 显示器。苹果通过LuxVue、投资台湾龙潭厂，不断开发推进Micro LED 的技术成熟。未来苹果将Micro LED 用于可穿戴设备的可能性非常高。索尼则是将Micro LED 用于大型的显示屏幕上，特别是像户外这类的远距离观赏屏幕，平衡PPI 指数和良率的“跷跷板”效应。由于PPI 连接的是LED 尺寸，而pixel 数量直接影响良品率，LED 越小其精准的转移、驱动难度越高。当时受限技术和成本，无法承受良率和耗时的问题。Sony 的最早商业化就是建立在PPI 较低的背景之下的

11、。再之后的产品中sony 改变了思路，采用了模块化拼接的理念，经过四年技术发展，CLEDIS 可以轻松做到发光源面积占面板不到1%的程度(单颗约55m)，使得sony 在Micro LED 商业化进程中捷足先登。 表格 2：sony 和苹果的Micro LED 显示规格资料来源：LED inside、北京欧立信调研中心Micro LED 除了吸引了两大巨头争先布局以外，一些LED 大厂、面板大厂、科研团队也纷纷秘密研发，包括半导体新创公司錼创（PlayNitride）、台工研院、友达、群创、晶电、Sony、三星、乐金、日亚化学、夏普等。以及从英国史崔克莱大学拆分出来的公司 mLED、美国德州理

12、工大学、法国原子能署电子暨资讯技术实验室（Leti）、从伊利诺大学分拆出来的X-celeprint 也都积极研发Micro LED 技术。创立于2014 年的錼创先前也发表了PixeLED 专利显示技术，LuxVue 与X-celeprint 在移转制程技术上领先他厂，史崔克莱大学专注于 micro LED 的头戴式显示（head-mounted displays，HMD）相关应用，而法国 Leti 实验室近期从智慧照明切入市场。可以看到Micro LED 未来发展的大致方向：可穿戴设备、智能手机、VR。 表格 3：Micro LED 各技术环节厂商资料来源：LED inside、国家统计局第

13、二节 掌握商业化的钥匙一、Micro LED 的商业化之路Micro LED 主要是将LED 结够进行薄膜化、微小化、阵列化，尺寸缩小到110m左右，通过批量式转移到基板上后再利用物理沉积完成保护层和电极，之后进行封装完成Micro LED 的显示。但是制作成显示器，需要整个表面覆盖LED 阵列结构，必须将每一个像素点进行单独可控、单独驱动，利用垂直交错的正负栅极连接每一个Micro LED 额正负极，依次通电，通过扫描方式点亮Micro LED 进行图形显示。 图表 6：Micro LED 的应用资料来源：互联网、北京欧立信调研中心 图表 7：VerLASE 的 MicroLED 阵在近眼显

14、示器（ NED ）上的应用 .资料来源： VerLASE、北京欧立信调研中心由于Micro LED 的优点十分突出，并继承了无机LED 的高效率、高亮度、高可靠性、快速反应的特点，加上其属于自发光，其结构简单、体积小、节能表现良好，对比 OLED，可以发现其色彩更容易准确的调试，有更长的发光寿命和更高的亮度以及具有较佳的材料稳定性、寿命长、无影像烙印等优点。作为OLED 之后下一代的显示技术，与OLED 的共同点就是都需要TFT 背板驱动，也就是目前的IGZO、LTPS、Oxide。而这些技术如今已经是目前产业如LCD、OLED 等比较成熟的应用技术和制程，可以最大限度的减少Micro LED

15、 的全制程技术研发，减少走弯路的可能，建立在成熟产业之上进行研发，所承担的资金风险也相对较低。再比如目前的量子点发光技术，依然可以用于Micro LED，所以这对于一个尚在成长期的产业来说其需要攻克的难点已经越来越少，而且一旦技术成熟，其大规模的商业化应用将会以非常快的速度铺展开来。台湾厂商是最早着手布局Micro LED 的厂商之一，目前Micro LED 做55 寸单板的机台开发完成，所需要的投资金额差不多为新台币5 亿-6 亿元，如果利用现有8.5 代线的产线进行生产，TFT-LCD 生产线的现有制程约70%无需转换，多数机台可以进行共享，其整体的投资金额要小于OLED。由于显示厂商比拼

16、的就是速度，在OLED 上韩国已经大幅领先的背景下，开发Micro LED 可以说是一种应对策略，提前布局新的显示技术，力图在下一代显示的浪潮中拔得头筹，改变显示产业的现有版图。 图表 8：Micro LED 应用商业化量产速度资料来源：LEDinside、北京欧立信调研中心二、Micro LED 的制程与彩色化目前半导体芯片的制程已经非常成熟，但是对于Micro LED 制程来说，目前还处于摸索阶段，现有的技术主要分为三大种类：Chip bonding、Wafer bonding 和Thin film transfer。我们从LED inside 的分析中摘取了三种技术的详解：Chip bo

17、nding（芯片级焊接）：直接将LED 切割成微米等级的单块结构（包含磊晶薄膜和基板），在通过SMT 或者COB 的方式将此单块结构的Micro LED 一颗颗键接与显示基板。Wafer bonding（外延级焊接）：在LED 的磊晶薄膜蹭上用感应耦合等离子蚀刻，直接形成微米等级的Micro LED 磊晶薄膜结构，再将LED 晶圆(含磊晶层和基板)直接键接于驱动电路基板上，最后通过剥离基板的方式形成最终显示画素。Thin film transfer（薄膜转移）：通过剥离LED 基板，以一暂时基板承载LED 磊晶薄膜层，再利用感应耦合等离子离子蚀刻，形成微米等级的Micro LED 磊晶薄膜结构

18、，或者，先利用感应耦合等离子离子蚀刻，形成微米等级的Micro LED 磊晶薄膜结构，通过剥离LED 基板，通过暂时基板承载LED 磊晶薄膜结构。 表格 4：sony 和苹果的Micro LED 显示规格资料来源：LED inside、北京欧立信调研中心在Micro LED 的彩色化方向，目前主流的彩色化方案主要有三种，分别是RGB三色LED 法、UV/蓝光LED+发光介质法、光学透镜合成法。RGB 三色法：RGB（红绿蓝）三原色是目前显示器的主流色彩配比的基础颜色，目前大部分显示器件均是由RGB 三原色进行配比及混合形成我们能看的到的各种颜色，此方案的核心沿用了目前的显示方法，即采用RGB

19、三个颜色的LED 构成单位像素，受制于驱动芯片的因素，虽然三色LED 可以形成上千万中颜色显示。但是实际输出电流与理论电流的偏差使得单个LED 像素会存在色彩偏差的问题。 图表 9：RGB 全色彩显示的像素布局 资料来源：LEDinside、北京欧立信调研中心 图表 10：RGB 全色彩显示驱动原理 资料来源：LEDinside、北京欧立信调研中心UV/蓝光LED+发光介质法：此种方法主要是利用UV Micro LED，激发红绿蓝三色的发光介质如荧光粉或量子点，产生特定波长的光，并进行配比实现全彩色。将荧光粉涂布在画素表面，但其缺点是荧光粉吸收部分能量，降低了转化率，另一点则是随着Micro

20、LED 的像素尺寸不断减少，荧光粉的涂布变得薄厚不均，并影响显示效果。 图表 11：荧光粉彩色化Micro LED 的像素设计及显示效果资料来源：LEDinside、北京欧立信调研中心借由量子点技术的进步，发光介质的方法有了延续下去的可能，量子点的粒径一般介于110nm 之间，可适用于更小尺寸的micro-display。量子点受激后也可以发射荧光，发光颜色由材料和尺寸决定，因此可通过调控量子点粒径大小来改变其不同发光的波长。但是量子点技术至今还存在稳定性差、散热要求高、寿命短且需要密封、颜色均匀性不佳、颜色之间易互相影响等缺点。目前常采用旋转涂布、雾状喷涂技术来开发量子点技术，即使用喷雾器和

21、气流控制来喷涂出均匀且尺寸可控的量子点将其涂覆在UV/蓝光LED 上，使其受激发出RGB 三色光，再通过色彩配比实现全彩色化。 图表 12：高精度雾化喷涂系统（a）及原理（b）资料来源：LEDinside、北京欧立信调研中心 图表 13：利用高精度喷涂技术制作RGB 三原色阵列 资料来源：LEDinside、北京欧立信调研中心光学透镜合成法：此种方法是利用光学棱镜将RGB 三种颜色的Micro LED 合成全彩色显示，具体方法是将RGB 三色的Micro LED 阵列封装到三块不同的封装板，并连接控制板以及三色棱镜。通过驱动面板传输图片信号，调整Micro LED阵列亮度实现彩色化，利用光学投

22、影镜头实现微投影。 图表 14：棱镜光学合成法（a）、（b）及原理图（c） 资料来源：LEDinside、北京欧立信调研中心 图表 15：棱镜光学合成法的显示效果资料来源：LEDinside、北京欧立信调研中心三、Micro LED 的商业化障碍虽然目前Micro LED 的研发投入逐年增多，很多技术也不断获得突破但是真正实现在商业上的应用于和普及依然具有很多的困难和阻力，首先Micro LED 技术并非十全十美，真正想要去推动的厂商依旧有限，例如苹果公司的专利中有从蓝宝石衬底转移LED 到硅衬底这一步，这相当于两道独立衬底和工艺，在大面积应用时会增加成本并且导致良率下降。第二，目前OLED

23、上的材料目前已经基本成熟，效率的不断提升非常明显，目前UDC 公司的红绿PHOLED 材料已经在商用，目前的蓝光材料一旦有了寿命问题上的突破，Micro LED 的发光效率优势将损失殆尽。第三，QLED 的研发火热，目前从已经获得的成果来看，其效率和寿命都非常有前景，亮度和寿命均不次于Micro LED。第四，OLED 和QLED 均可以做成柔性显示，目前的一些原型产品都已经问世，而这点对Micro LED 来说则非常困难，也导致了其使用范围的不足。除了以上的困难和阻力以外，还有一些核心技术依然是Micro LED 无法真正实现大规模商业化的原因。首先，Micro LED 需要用到微米级别的L

24、ED 制程，但是目前市场上被小间距企业用于开发间距在1毫米以下的小间距LED屏的尺寸最小的灯珠，其尺寸接近500 微米，目前苹果、索尼采取的是缩小发光面积的方法，目前业内做到的尺寸是50mx50m，苹果实力较为雄厚，已经能够将尺寸缩小至10mx10m。但是对于一些市内用途的显示器或者可穿戴式设备的显示屏而言需要的尺寸会更小，业界评估，至少需做到5mx5m 以下的尺寸，且又不能够漏电，这是Micro LED 技术进行更大面积推广的一个瓶颈和挑战。前不久MikroMesa 创办人陈立宜表示，目前实验室已可做出3mx3m 发光面积的显示器用发光像素，这是目前全球最小的尺寸并且解决了漏电问题。这一突破

25、性的成果除了将使得应用在市内大尺寸电视产品以外，还可以扩展至可穿戴设备、VR 等领域。从目前的技术发展路径来看，行业已经基本实现了在尺寸相关技术上的突破，相信后续会继续进行大规模生产和商业化的探索。除了微米级别的发光像素尺寸，Micro LED 还面临另一大核心技术难题纳米级LED 的转运即巨量转移（Mass Transfer）技术，巨量转移技术要求非常高的良率和转移率，也是整个Micro LED 研发过程中的最大挑战，特别是在显示行业中，LED 发光元件必须转移到玻璃基板上，首先转移良率必须达到99.9999%的”六个9”的程度才能达标，且其精准度又必须控制在正负0.5 m 以内，这对技术和

26、工艺都提出了巨大的挑战，目前业内领先的Luxvue 被苹果收购后公布的专利名单可以看到其大多都是采用电学方式完成转运过程，这也很多台湾厂商对Micro LED 成熟并进入量产恐怕要在510 年时间的预测的根据。另外，由于Micro LED 的点间距微缩，LED 的封装将会是成本考量的一大因素，目前在成本和技术上依然有很多无法平衡的问题。由于Micro LED 要求波长的均一性，RGB 阵列需要嵌入几十万颗红蓝绿三色晶粒，这对整体的良率、光效、波长一致性都非常高。而这些需要全产业共同的努力来解决。虽然Micro LED 量产短期难以实现，但从目前的发展来看，未来仍有潜力取代OLED 成为下一代显

27、示特别是可穿戴等设备的核心。单从设备供应链的情况来看，三年之后的台湾的厂商有希望开始建厂，并逐步进行试生产。在LED 产业经历了长期的价格战后，目前市场的格局已经开始渐渐清晰，能否在Micro LED 产业化的过程中跟上趋势，将是行业未来突破现有格局的重要因素。第三节 显示技术创新带动行业格局变化一、显示行业的变化与发展从世界上第一台电视机发明开始，显示技术已经经历了近百年的发展。但从20世纪80 年液晶显示开始逐步产业化之后，显示技术的发展明显加快了步伐，日本将集成电路和液晶产业真正推向了商品化，日本包括液晶显示行业在内的整个微电子行业也在此期间突飞猛进。液晶显示快速发展并遍布全球各个角落，

28、成为应用最为广泛的显示技术。我国从2003 年京东方收购现代电子的液晶业务开始，真正进入了中国独立自主发展液晶显示产业的时代。近十几年来我国LCD 产业高速发展，拥有多条高世代产线，并随着产能的陆续开出以及韩国日本中国台湾厂商的逐渐退出，中国大陆的液晶面板占有率将持续上升，预计2018 年中国的液晶面板供应量将会达到全球第一。 图表 16：2007-2016 年中国大陆面板产能占比 资料来源：Display Search、北京欧立信调研中心LCD 行业这些年来不断洗牌，面板价格也是持续走低，产业竞争也日趋激烈。虽然目前LCD 依旧在大尺寸领域是主流显示器件，但是随着新一代显示技术的发展，柔性、

29、曲面、无边框、量子点、HDR、OLED 将是下一代显示技术的重点，虽然OLED 大有全方位替代LCD 的趋势，但是在平衡了成本和技术上的限制后，伴随着产业的动态发展，至少目前阶段OLED 和LCD 依然还是拥有各自的擅长领域。虽然未来随着显示技术的更新的发展，LCD 可能会逐渐退出历史舞台，但我们可以预见到显示产业的发展将会是环环相扣，技术的更替也将循序渐进，新型显示技术的前进从未停下脚步，不同类型的技术产品其生命周期往往是互相交替有重叠的。目前小尺寸OLED 正处于渗透的中期，大尺寸OLED 则处于渗透的初期，从目前的技术成熟度、厂商的推广力度、投资的数额来看，未来OLED 崛起是板上钉钉，

30、包括中国大陆、日本、韩国、中国台湾都在OLED 上倾注了很大的希望，新一轮的投资也证明了各方角逐的信心。虽然韩国目前占据了OLED 市场的绝大部分份额，且目前技术遥遥领先，但是相信很快市场就会出现新的竞争者，OLED 市场也将会面临一些新的变化。加上像苹果担心未来全部采用OLED 可能会被三星所制衡，所以研发更新一代的显示技术也就有了动力。 图表 17：不同显示技术的所处的阶段资料来源：北京欧立信调研中心 图表 18：不同显示技术的生命周期资料来源：北京欧立信调研中心二、新一代显示技术蕴藏的机会我们认为目前的Micro LED 依然面临诸多有待解决的技术问题，商业之路依然困难重重，但是作为技术

31、发展的趋势已经在默默的积蓄力量，我们可以从目前技术路径非常类似的小间距显示屏行业来窥视未来的产业机会。小间距LED 近年通过不断的发展和改进得到了突飞猛进的变化，大量的需求也造就了小间距LED 的火爆。其技术发展也同样面临着：点间距缩小、灯珠数量大幅增加，散热，灯芯和灯珠技术完善等难题，但是行业应用端的爆发带来了更多的厂商的加入，使得整个行业的研发和技术进步加速。小间距LED 持续渗透，并不断压缩传统DPL、LCD 以及投影显示的市场，也造就了利亚德、洲明科技等一批高速增长的企业。作为小间距LED 的“特殊形态”，Micro LED 很有可能面临同样的发展境遇，虽然目前业内对其商业化时间意见不

32、统一，真正力推的厂商只有苹果和索尼，但是随着重要技术的不断突破和整体发展雏形逐步完善，业内对Micro LED 的投资也将循序渐进有条不紊的前行。根据相关媒体的报道，苹果已经将Micro LED 量产技术作为重要机密，投入了40 亿美元，招募研发团队，针对微型化LED 晶粒、半导体封装及驱动IC 等难点进行攻克，不断加速Micro LED 的商业化进程。目前苹果收购LuxVue 之后，在台湾的工厂进行试生产和研发，业内的传闻是苹果在Micro LED 技术上已经接近显示器的商业化，但是目前新技术依旧还有许多问题要解决，正式量产的时间也有待验证。如果供应链能够配合苹果进行相关指标的完善，那么未来可能将打开LED 厂商的另一可观的利润增长点。从LEDinside的估算数据来看，可穿戴设备和显示都换成Micro LED 显示屏的话，所需要的产能为全球现有L