MicroLED Displays 2018

MicroLED技術(shù)還不完備，但各個(gè)方面都在不斷進(jìn)步據(jù)麥姆斯咨詢介紹，對(duì)于大多數(shù)關(guān)鍵的顯示性能，microLED都已經(jīng)能夠達(dá)到或超過(guò)OLED。然而，microLED也是一種固有的復(fù)雜技術(shù)，如果制造一塊4K分辨率microLED顯示屏，則意味著需要沒(méi)有一點(diǎn)失誤地組裝并連接2500萬(wàn)個(gè)僅為大細(xì)菌尺寸的microLED芯片，且安裝精度需要達(dá)到1 um或以下。僅這一項(xiàng)挑戰(zhàn)就令人望而卻步，在不久前的2017年初，還有很多其它挑戰(zhàn)看起來(lái)也會(huì)成為潛在障礙。18個(gè)月后，一些組裝技術(shù)已經(jīng)能夠提供接近99.99%或99.999%的良率，小尺寸芯片的組裝效率已經(jīng)接近或超過(guò)OLED。MOCVD（金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積）反應(yīng)器供應(yīng)商也給出了可靠的規(guī)劃路線圖，提供性能和成本滿足行業(yè)要求的設(shè)備。色彩轉(zhuǎn)換等其它方面也在不斷發(fā)展。

MicroLED顯示技術(shù)的發(fā)展越來(lái)越多的廠商開始展示它們的原型產(chǎn)品。大部分為CMOS背板上的微顯示屏，不過(guò)，“大尺寸”顯示屏原型的數(shù)量也在增多，無(wú)論它們是采用分立微驅(qū)動(dòng)器（如X-Celeprint）還是TFT背板（如AUO和Playnitride）。許多廠商仍專注于打造它們首款原型產(chǎn)品，但最先進(jìn)的廠商已經(jīng)意識(shí)到，將該技術(shù)從功能演示推向消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品，可能還需要付出比預(yù)想更多的努力。其中，驅(qū)動(dòng)microLED比OLED要復(fù)雜的多，使用標(biāo)準(zhǔn)低溫多晶硅（LTPS）或氧化物TFT背板可能也不如預(yù)期的那樣簡(jiǎn)單。本報(bào)告全面分析了所有關(guān)鍵技術(shù)模塊，并重點(diǎn)關(guān)注了最新的技術(shù)進(jìn)展、新的技術(shù)選擇以及當(dāng)前仍存在的挑戰(zhàn)。

影響microLED顯示屏良率的主要因素蘋果公司仍是最有能力將大批量消費(fèi)級(jí)microLED推向市場(chǎng)的廠商Sony（索尼）在6年前的CES 2012展會(huì)上展示的55英寸全高清microLED電視，是microLED顯示屏的首秀，著實(shí)轟動(dòng)了市場(chǎng)。2014年，自Apple（蘋果）公司收購(gòu)Luxvue后，F(xiàn)acebook（臉書）、Google（谷歌）、Samsung（三星）、LG（樂(lè)金）和Intel（英特爾）等領(lǐng)先廠商紛紛通過(guò)大規(guī)模內(nèi)部開發(fā)、并購(gòu)（例如mLED和eLux）、投資初創(chuàng)公司（例如glō或Aledia）進(jìn)入microLED市場(chǎng)。通過(guò)分析蘋果公司關(guān)于microLED技術(shù)的專利申請(qǐng)，發(fā)現(xiàn)該公司在2015年左右基本上停止了該領(lǐng)域的專利申請(qǐng)。鑒于這家消費(fèi)電子巨頭已經(jīng)組建了一支龐大的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，并且每年在microLED開發(fā)上花費(fèi)數(shù)億美元，這一發(fā)現(xiàn)著實(shí)令人驚訝。然而，通過(guò)進(jìn)一步的深入分析，找到了蘋果公司可能用于繼續(xù)提交專利的影子公司，并表明該公司仍在推進(jìn)microLED關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)。盡管與索尼或Sharp（夏普）等microLED先驅(qū)相比起步較晚，但蘋果公司已經(jīng)是技術(shù)儲(chǔ)備最全面的廠商之一，全面覆蓋了與microLED相關(guān)的所有關(guān)鍵技術(shù)。蘋果公司的microLED技術(shù)是目前最先進(jìn)的，仍將是最有能力將大批量microLED產(chǎn)品推向市場(chǎng)的廠商之一。但是，它也面臨著獨(dú)特的挑戰(zhàn)：它不能因?yàn)樵摷夹g(shù)高度差異化且完美，便引入這項(xiàng)技術(shù)，它需要能達(dá)到一定規(guī)模的量，這使得打造相關(guān)供應(yīng)鏈比其它任何公司都更具挑戰(zhàn)。

混合鍵合工藝案例蘋果公司在顯示屏制造方面沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)，并且，由于其保密需要，其它廠商可以選擇外包的部分，蘋果公司幾乎全部都要進(jìn)行內(nèi)部開發(fā)，復(fù)制技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施。本報(bào)告詳細(xì)介紹了microLED主要廠商，并分析了打造高效microLED顯示屏供應(yīng)鏈所面臨的挑戰(zhàn)，包括前端和顯示屏組裝。

蘋果公司microLED專利組合分析（專利數(shù)據(jù)截止2017年12月）技術(shù)發(fā)展為降成本進(jìn)而實(shí)現(xiàn)規(guī)模制造鋪平了道路，但都并非易事關(guān)于microLED組裝和像素結(jié)構(gòu)開發(fā)了數(shù)十種技術(shù)。它們的成本和復(fù)雜性范圍很大。但是，有一些基本因素可以錨定所有工藝流程。例如，對(duì)準(zhǔn)決定了裝配周期時(shí)間，芯片尺寸不能無(wú)限小，外延成本已經(jīng)在成本降低曲線上經(jīng)歷了20多年。因此，成本分析可以使廠商將工藝參數(shù)優(yōu)化到更經(jīng)濟(jì)更實(shí)際的窗口，并確定有效的降成本策略。MicroLED廠商必須了解每種應(yīng)用的成本目標(biāo)，并向后選擇工藝，以及每一步的開發(fā)，以使其符合成本要求。無(wú)法提供合理經(jīng)濟(jì)性的工藝將會(huì)被拋棄。如果沒(méi)有工藝技術(shù)能夠提供合適的經(jīng)濟(jì)性，那機(jī)遇將永遠(yuǎn)不會(huì)落地。MicroLED正在進(jìn)入技術(shù)開發(fā)與工業(yè)化和商業(yè)化之間的死亡之谷。

直接轉(zhuǎn)移 vs. 中介層隨著技術(shù)的進(jìn)步，microLED有了可靠的成本降低途徑，以在各類應(yīng)用的高端市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，例如電視、增強(qiáng)和虛擬現(xiàn)實(shí)（AR/VR）以及可穿戴設(shè)備。采用合適的組裝方案，或能為降成本做出一定的貢獻(xiàn)。不過(guò)，對(duì)于智能手機(jī)應(yīng)用，接近OLED成本意味著可能需要將microLED推向芯片尺寸的技術(shù)極限。要取得成功，microLED必須依靠一定程度的價(jià)格彈性。它必須能夠提供其他顯示技術(shù)無(wú)法提供的性能和功能，而且，需要消費(fèi)者認(rèn)可其性能和功能具有高度的差異性。繼智能手表之后，AR和抬頭顯示（HUD）微顯示屏或?qū)⑹瞧涫卓钌虡I(yè)化應(yīng)用。電視和智能手機(jī)應(yīng)用可能還需要再等3~5年。本報(bào)告詳細(xì)分析了芯片和組裝成本的重要性，考量了芯片尺寸、冗余、良率和組裝策略等因素對(duì)電視和智能手機(jī)應(yīng)用的影響。

MicroLED顯示屏技術(shù)：99.99%良率75英寸8K電視的降成本途徑本報(bào)告涉及的部分公司：Aixtron （DE）， Aledia （FR）， Allos Semiconductor （DE）， AMEC （CN）， Apple （US）， AUO （TW）， BOE （CN）， CEA-LETI （FR）， CIOMP （CN）， Columbia University （US）， Cooledge （CA）， Cree （US）， CSOT （CN）， eLux （US）， eMagin （US）， Epistar （TW）， Epson （JP）， Facebook （US）， Foxconn （TW）， Fraunhofer， Institute （DE）， glō （SE）， GlobalFoundries （US）， Goertek （CN， Google （US）， Hiphoton （TW）， HKUST （HK）， HTC （TW）， Ignis （CA）， InfiniLED （UK）， Intel （US）， ITRI （TW）， Jay Bird Display （HK）， Kansas State University （US）， KIMM （KR）， Kookmin U. （KR）， Kopin （US）， LG （KR）， LightWave Photonics Inc （US）， Lumens （KR）， Lumiode （US）， LuxVue （US）， Metavision （US）， Microsoft （US）， Mikro Mesa （TW）， ， ， mLED （UK）， MIT （US）， NAMI （HK）， Nanosys （US）， NCTU （TW）， Nichia （JP）， Nth Degree （US）， NuFlare （JP）， Oculus （US）， Optovate （UK）， Osterhout Design Group （US）， Osram （DE）， Ostendo （US）， PlayNitride （TW）， PSI Co （KR）， QMAT （US）， Rohinni （US）， Saitama University （JP）， Samsung （KR）， Sanan （CN）， SelfArray （US）， Semprius （US）， Smart Equipment Technology （FR）， Seoul Semiconductor （KR）， Sharp （JP）， Sony （JP）， Strathclyde University （UK）， SUSTech （CN）， Sun Yat-sen University （TW）， Sxaymiq Technologies （US）， Tesoro （US）， Texas Tech （US）， Tianma （CN）， TSMC （TW）， Tyndall National Institute （IE）， Uniqarta （US）， U. Of Hong Kong （HK）， U. of Illinois （US）， Veeco （US） ， VerLASE （US）， V-Technology （JP）， VueReal （CA）， Vuzix （US）， X-Celeprint （IE）