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2025年规模将达35亿美元!Micro-LED产业发展分析

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2023-08-04 作者: 来源:城市光网 浏览量: 网友评论: 0
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摘要: 近年来,随着苹果、谷歌、三星、等科技巨头涌入,Micro-LED 热度持续升温,关键技术不断突破,加速 Micro-LED 应用进程。

近年来,随着苹果、谷歌、三星、等科技巨头涌入,Micro-LED 热度持续升温,关键技术不断突破,加速 Micro-LED 应用进程。

高工产研LED研究所(GGII)预计,随着技术的逐步发展和成本的降低,2025年全球Micro LED市场规模将达35亿美元,2027年有望达到100亿美元大关。

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「 Micro-LED发展背景 」

近百年来,显示技术的发展不断加速,电子显示产品的发展,也经历了如下几个阶段:

第一阶段

20 世纪 50 年代开始,随着 CRT 技术的产业化,黑白 CRT 和彩色 CRT 相继成为人们生活中最重要的显示设备,CRT 技术风靡半个多世纪。

第二阶段

20 世纪 90 年代,CRT 技术、等离子显示(PDP)技术、液晶显示(LCD)技术并行。2000 年后,随着液晶显示(LCD)技术的完善及具备相关技术优势,液晶显示技术逐步在竞争中胜出,成为市场上主流的显示技术。

第三阶段

进入 21 世纪后,随着电子技术、材料技术等学科技术的发展和生产工艺的日渐成熟,LCD 显示不断往大尺寸化发展,有机电致发光显示(OLED)技术出现并实现产业化生产。同时,Micro-LED、Micro-OLED(硅基 OLED)等技术快速发展,显示产业呈现百花齐放态势。


「 Micro-LED的产业链情况 」

Micro-LED 显示产业链,可大致分为上游的芯片制造,中游的面板制造,下游的整机应用,其中最核心的为芯片制造和巨量转移工艺。

Micro-LED 凭借其优异技术性能,可广泛应用于手机、平板、笔记本电脑、电视、AR/VR 设备、户外显示器、抬头显示器(HUD)等领域,应用范围涵盖了目前所有的电子产品领域。

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「 Micro-LED发展现状」

随着近年来 LED 技术的进步、AR/VR 等需求的增多,更高分辨率、更细腻画质的显示产品成为电子消费品市场追逐的热点,LED 从小间距,到 MiniLED,再到 Micro-LED 不断演进,从原来的只能应用于较远观看距离的户外 LED 大屏,到可以近眼观看的 AR/VR、智能手表等应用的 Micro-LED 显示。

Micro-LED专利突飞猛进

从 Micro-LED 技术创新的维度看,全球众多企业与研究机构多年来投入巨资参与其中,根据智慧芽数据显示,截至 2022 年 6 月,Micro-LED 全球专利储备已超过 4 万件,技术储备丰富;且从 2017 年开始,Micro-LED 技术研发活跃度明显上升,目前正处于爆发式增长期。

Micro-LED参与企业众多

自 Micro-LED 技术问世以来,半导体企业、传统 LED 企业、显示面板企业、电子消费品主流厂商几乎都参与其中,是全球企业参与度最高的显示技术之一。

从创新主体来看,中国头部企业与国际龙头齐头并进,在专利申请量 Top15 企业中,中国企业已占一半以上;从技术领域上看,Micro-LED 产业化的关键技术难题主要集中于外延 & 芯片结构、巨量转移、全彩显示和显示驱动上,上述技术正在加速攻坚进程。

LED 微型化发展是必然趋势

从整个 LED 技术发展史来看,是技术不断进步、产品不断小型化和微型化的过程。LED 自问世起,从单色 LED 显示屏到全彩色化显示,从普通 LED 再到小间距 LED、MiniLED 和 Micro-LED,技术不断成熟与进步。

总体来看,LED 微型化发展是其必然趋势,符合人类对电子产品不断提高的视觉效果追求的大方向,目前正迈向 Micro-LED 大发展的产业化进程,产业爆发期即将到来。

总体来看,LED 微型化发展是其必然趋势,符合人类对电子产品不断提高的视觉效果追求的大方向,目前正迈向 Micro-LED 大发展的产业化进程,产业爆发期即将到来。


「 Micro-LED的发展优势」

Micro-LED 一般指单个尺寸小于 50 μ m 的 LED 阵列,是当今国际最前沿的显示技术之一。

短期来看,只有如 AR 这种高附加值的产品是 Micro-LED 首先应去抢占的市场领域。而在 AR 这一领域,同样存在更早产业化的硅基 OLED(Micro-OLED)技术。

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但与 Micro-LED 相比,硅基 OLED 在产品寿命和发光亮度方面均存在不足。从长远来看,随着 Micro-LED 技术的不断成熟,将逐步超过硅基 OLED,成为 AR 类市场的主流显示技术。

并且Micro-LED 技术也被业内誉为下一代显示技术,在近十年来得到全球众多企业的追捧,代表着显示技术未来的一个重要发展方向。


「 Micro-LED的发展难点」

由于Mini/Micro LED尺寸微缩化、且应用数量之大,随之而来的问题也在增多。

生产方面,Mini/Micro LED仍面临巨量转移、检测修复的速率、良率等问题;显示性能方面,在芯片尺寸、像素间距微缩,以及超高清显示需求的背景下,Mini/Micro LED显示则面临功耗、温度、显示一致性与均匀性等问题。

(一)巨量转移技术

Micro-LED 量产化应用的实现,巨量转移是其得以有效发展的第一步,也是目前产业化进程中的一大难点。Micro-LED 巨量转移技术的开发存在许多问题与挑战:

在转移之前,需要将 Micro-LED 从外延片移动到载体。

Micro-LED 的厚度仅为几微米,将其精确地放置在目标衬底上的困难度非常大。

Micro-LED 的芯片尺寸及间距都很小,要将芯片连上电路,也充满挑战。

Micro-LED 芯片需要进行多次转移(至少需要从蓝宝石衬底→临时衬底→硅衬底),且每次转移芯片量非常大,对转移工艺的稳定性和精确度要求非常高。

对于 RGB 全彩显示而言,由于每一种工艺只能生产一种颜色的芯片,故需要将红绿蓝芯片分别进行转移,需要非常精准的工艺进行芯片的定位,极大增加了转移工艺的难度。

因此,尽管Micro LED显示在亮度、分辨率、对比度上均显著优于OLED和LCD,被业界誉为“终极”显示技术,但数以百万计的Micro LED芯片尺寸小至几微米,使用传统的机械抓手和真空喷嘴的抓取和放置技术来操控微器件变得越来越困难。

而就目前来看,针对Micro LED生态体系的设备和关键材料少之又少,这需要产业链厂商对现有产品做出持续优化或推陈出新,发现Micro LED生态特性,定制专属设备和材料。

(二)检测修复

在 Micro-LED 的生产过程中,由于 Micro-LED 芯片尺寸在 50 微米以下,需要通过激光转移等巨量转移技术将数量众多的芯片大规模移植到驱动面板上形成高密度的阵列,在这一过程中芯片容易发生不良。为了提升并确保 Micro-LED 显示器的良率,检测与修复是制程中不可或缺的步骤。

Micro-LED 各工艺制程环节中均穿插了 AOI 检测、激光去除和激光修补的动作,Micro-LED 激光修复工艺包含了激光去除和激光转移修复。激光修复设备可以对有缺陷的芯片进行筛选修复,当 Micro-LED 芯片产生损坏,如何在数百万甚至数千万颗微米级芯片中对不良芯片进行高效修复是目前面临的一大挑战。

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「Micro-LED 的可能发展趋势」

在市场方面,得益于各企业的努力建设,Micro-LED 产品由小量生产到逐步上量,产值在不断增长。

(一)Micro LED迎来两大增长机遇

(1)相较于现有显示主流OLED与LCD,Micro LED具备发光效率高、寿命长、省电荷、全天候使用等优势。未来随着生产工艺成熟及产品价格下移,有望在智能电视、大屏显示、户外显示等多领域对OLED与LCD形成替代,推动MicroLED在现有显示存量市场的扩张。

(2)在新兴领域增量方面,由于Micro LED的微米级光源可以使显示像素有足够空间集成各类功能器件,同时由于其可实现三维光场显示及高精度定位传感,其整体逼真度、交互性、集成性更强,有望在VR/AR设备、车载显示等交互式媒体产业得以快速应用,扩展市场增量。

(二)激光巨量转移将成主流技术

就目前市面上现有的巨量转移技术方案来看,激光巨量转移响应快速,转移效率极高,同时具有高度可选择性。

GGII也认为,预计未来激光巨量转移技术将成为Micro LED巨量转移的主流技术。

当前,已开发出多应用场景、高性能显示用Micro LED芯片产品,并打通高良率、高效率的激光巨量转移全链条工艺,实现单色、全彩芯片阵列的点亮。

总的来说,巨量转移技术是Micro LED产业化必须解决的问题,也是降低成本的关键。而巨量转移设备国产化能够大大加速Micro LED应用的落地和成本的降低,为打开更多应用场景奠定了

(三)封装技术成厂商竞争关键着力点

就封装技术而言,目前针对Mini/Micro LED芯片采用的封装工艺主要有COB和MIP两种技术线路,两者之间的拉锯战此消彼长,成为厂商之间竞争的关键着力点。

如国星光电推出的新型MIP封装器件方案,MIP显示模组具有超99%的高黑占比,采用特殊光学设计,可兼容当前设备机台。除了上游市场,在终端市场中,众多企业也推出了大量“量产”MIP封装LED直显产品,并作为各自的旗舰产品和高端产品来部署。

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综合来看,今年以来Mini/Micro LED正在迎来高速发展,技术不断突破,应用持续增多,不过涉及半导体、显示和LED产业链,较为复杂,亟需构建完整的产业生态。

Mini/Micro LED的发展依旧还面临成本和标准化等难题,为解决这些问题,实现更大可能的降本,还需行业共同积极推动整个产业链的生态完整性。


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