Micro LED真的會取代LCD和OLED嗎？

    以過去的經(jīng)驗來看，隨著micro LED技術(shù)的成熟，OLED和LCD（mini LED屬于LCD范疇）是否會被替代？或許這個答案并不簡單。

    業(yè)內(nèi)根據(jù)LED芯片尺寸的大小，來定義不同的LED技術(shù)。比如，當LED芯片尺寸小于150μm時，被稱為mini LED；而當LED芯片尺寸在50μm以下時，被稱作micro LED。伴隨背光LED芯片尺寸越來越小，顯示面板的結(jié)構(gòu)也隨之發(fā)生變化。

    當LED芯片的尺寸小到像素級別時，每一個像素對應(yīng)一個micro LED芯片。由于micro LED可自發(fā)光，能控制明滅、亮度和色彩，較之于傳統(tǒng)的LCD屏幕，micro LED可省去液晶層、濾光片結(jié)構(gòu)。

    micro LED的屏幕結(jié)構(gòu)與OLED較接近，都具備像素自發(fā)光、結(jié)構(gòu)簡單、發(fā)光效率高的特點。不過，micro LED的材料壽命遠高于OLED有機發(fā)光二極管，其穩(wěn)定性也更強。

    從技術(shù)成熟度來看，micro LED離真正的規(guī)�；�量產(chǎn)還有一定的距離，其量產(chǎn)成本仍居高不下。實際上，OLED早年也經(jīng)歷過這一時期，雖然現(xiàn)在OLED的大屏成本仍遠高于LCD，但是已經(jīng)達到能被普通家庭用戶接受的范圍。

    以過去的經(jīng)驗來看，隨著micro LED技術(shù)的成熟，OLED和LCD（mini LED屬于LCD范疇）是否會被替代？或許這個答案并不簡單。

micro LED離大屏制造還略為遙遠

    首先，需要明確的是，micro LED在發(fā)展前期，很難應(yīng)用在大面板上。就如OLED一樣，micro LED大面板制造工藝極大程度受制于良率和成本。

    LED芯片變小，其帶來的價值比大家預(yù)想的更大。如果觀察micro LED的制造流程，發(fā)現(xiàn)它從wafer上生長出來，最終需要被轉(zhuǎn)移到屏幕背板（back plane）上。如果一塊屏幕的分辨率是1920x1080，屏幕的像素數(shù)量超過200萬個，每個像素由紅綠藍三個子像素構(gòu)成。如果這是一塊micro LED屏幕，意味著這塊屏幕上有600萬個micro LED芯片。

    憑借當代半導(dǎo)體制造工藝，在wafer上生長出600萬個micro LED芯片并不困難，難的是要將這600萬顆micro LED芯片轉(zhuǎn)移到背板上。業(yè)內(nèi)將這個轉(zhuǎn)移過程稱為巨量轉(zhuǎn)移（mass transfer）。即使是市場上高端的mini LED屏，如2021款iPad Pro 12.9"，其背光層也僅有10000顆mini LED而已。因此，巨量轉(zhuǎn)移是micro LED制造中的一大難點。

    針對巨量轉(zhuǎn)移問題，市場上存在著不同的解決方案。其中，比較主流的兩大類分別是：整片全體轉(zhuǎn)移和分批拾取放置（pick-and-place）。整片轉(zhuǎn)移適用于小尺寸屏幕，因為屏幕面板足夠小，所以才可以整片轉(zhuǎn)移；分批拾取放置的技術(shù)難度更大，大屏只能采用這種方案來實現(xiàn)巨量轉(zhuǎn)移。

    巨量轉(zhuǎn)移不是micro LED面板制造的唯一技術(shù)難點，但它是制約大小屏micro LED制造的分水嶺——當然，大屏能做到多大主要取決于成本，三星和索尼首次展示的micro LED大屏電視的成本都超過了百萬美元。

    在最近幾年的顯示技術(shù)展會上，廠商展示的micro LED產(chǎn)品已經(jīng)趨向務(wù)實。在今年的SID Diplay Week上，天馬微電子、友達光電、錼創(chuàng)科技等廠商展示的micro LED產(chǎn)品，都是面向汽車儀表板、電子紙等小屏應(yīng)用。當然，即便展示的是大屏應(yīng)用，目前其參數(shù)優(yōu)勢也并未碾壓OLED/LCD。

現(xiàn)階段的機遇：AR/VR、透明屏、折疊屏

    結(jié)構(gòu)上的顯著優(yōu)勢決定了micro LED高像素密度、高亮度、高對比度、快速響應(yīng)的特點。高像素密度、高亮度和高對比度可以從結(jié)構(gòu)顯著感知，此前的原型產(chǎn)品展示中，就已經(jīng)有廠商展示過上萬ppi（每英寸的像素數(shù)量）像素密度的顯示屏。

    由于micro LED芯片小到像素級別，它可以用單像素不發(fā)光來顯示真正的黑色。同時，micro LED顯示器中的超小型LED，在將電轉(zhuǎn)化為光子方面更為高效，micro LED比OLED、LCD更亮；基于較高的電子遷移率，micro LED的開關(guān)速度可達納秒級別。

    由于制造工藝的限制，micro LED前期僅適用于小屏，比如格外適用于AR/VR（現(xiàn)實增強/虛擬現(xiàn)實）類應(yīng)用，包括娛樂的護目鏡產(chǎn)品。

    AR/VR對顯示亮度、對比度、像素密度和響應(yīng)的要求遠高于手機類消費電子產(chǎn)品，LCD、OLED在技術(shù)上很難滿足這類應(yīng)用的需求。很多消費者反饋，現(xiàn)在的AR/VR應(yīng)用容易致人眩暈，缺乏沉浸感，其實這很大程度是受制于LCD、OLED的技術(shù)本身。而micro LED在AR/VR領(lǐng)域的應(yīng)用顯著克服了這個問題，或許AR/VR未來發(fā)展的關(guān)鍵，取決于micro LED技術(shù)的突破。

    另外，micro LED芯片的小型化有利于面板的柔性、透明化，錼創(chuàng)科技就曾展示過柔性+透明的屏幕�！叭嵝浴薄巴该鳌薄翱烧郫B”正是屏顯技術(shù)這兩年來的熱點，在某種程度上是實現(xiàn)行業(yè)突破的關(guān)鍵。

    《國際電子商情》分析師從面板供應(yīng)鏈上游的LED芯片制造商處獲悉，micro LED前期應(yīng)用會專注于可穿戴設(shè)備、AR、VR以及車載小屏產(chǎn)品上，從技術(shù)上看是順理成章的事。

    值得一提的是，雖然micro LED比LCD/OLED存在著不少技術(shù)優(yōu)勢，但是其中的一部分優(yōu)勢仍停留在理論階段。比較具有代表性的是EQE（外量子效率）——它可以理解為發(fā)光效率。micro LED顯示屏的屏幕結(jié)構(gòu)，相比LCD去掉了液晶、色彩濾鏡、偏振片，相比OLED無需復(fù)雜的封裝技術(shù)，理論上micro LED顯示屏的發(fā)光效率遠高于后兩者。

    不過，micro LED極小的尺寸，致使芯片受側(cè)壁效應(yīng)的影響非常大——這是制造過程中出現(xiàn)的工程問題，因此micro LED的實際EQE極為低下，甚至可能還不及LCD、OLED。側(cè)壁效應(yīng)的存在也令micro LED更難量產(chǎn)出理想的大屏應(yīng)用。所以，市面上現(xiàn)有的micro LED方案都遠未體現(xiàn)micro LED本身的技術(shù)優(yōu)勢。

與LCD/OLED之間的應(yīng)用互補

    micro LED的各種技術(shù)挑戰(zhàn)，是諸多市場參與者競相嘗試解決的難題。micro LED的技術(shù)特性還決定了未來顯示產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)的變化，micro LED的小型化讓面板制造進一步向半導(dǎo)體技術(shù)傾斜。

    舉個簡單的例子，由于micro LED的小型化，使得顯示屏的背板部分由非晶硅或低溫多晶硅TFT（薄膜晶體管）開始向CMOS技術(shù)過渡。具體來看，背板是用來控制每個像素點亮、熄滅、灰度級的電路層。較之于非晶硅和低溫多晶硅，單晶硅具備更高的結(jié)晶質(zhì)量和電性質(zhì)，CMOS開始成為一種選擇。所以一般的IC制造工藝就能做背板的制造了，這是顯示行業(yè)與半導(dǎo)體行業(yè)進一步融合的顯著表現(xiàn)之一。

    CMOS僅限于小尺寸屏幕。在生產(chǎn)大尺寸屏幕時，CMOS也面臨成本問題。因此，非晶硅和低溫多晶硅TFT仍然是大屏micro LED制造的必要技術(shù)。

    Hendy Consulting對micro LED的早期觀察認為，micro LED供應(yīng)鏈可能會出現(xiàn)價值轉(zhuǎn)移。這由其技術(shù)特性決定，因micro LED向IC制造逐漸靠攏，給傳統(tǒng)面板廠商的地位發(fā)起了挑戰(zhàn)。

    預(yù)計未來的產(chǎn)業(yè)鏈會存在4種可能性：第一種是傳統(tǒng)顯示行業(yè)玩家（如三星、LG、京東方）仍然處于中心地位，只是價值會被稀釋；第二種是具備垂直整合能力的廠商，如蘋果收購的LuxVue、谷歌投資的Glo AB，將在micro LED世界中占據(jù)統(tǒng)治地位；第三種是新的行業(yè)格局構(gòu)成，行業(yè)價值可能向LED芯片制造商、半導(dǎo)體制造商和持有關(guān)鍵IP的企業(yè)（或多方合作）轉(zhuǎn)移；第四種則是micro LED可能不會成為市場主流。

    從中國大陸、中國臺灣以及韓國這兩年的市場動向來看，micro LED的相關(guān)投資正大規(guī)模增加，產(chǎn)業(yè)鏈的上下游企業(yè)也在積極合作。而在2018年之前，micro LED的市場玩家各自為政，不同的企業(yè)有不同的技術(shù)方向，而且這些技術(shù)方向差別甚大。

    考慮到micro LED制造技術(shù)可能需要以應(yīng)用為導(dǎo)向，來定制系統(tǒng)性的制造流程——這與LCD/OLED大不一樣。各自為政的局面不利于micro LED的市場發(fā)展，而且某一大類技術(shù)存在不同的技術(shù)方向、沒有共同的標準，只是行業(yè)處在發(fā)展初期的表現(xiàn)。2020年開始，業(yè)內(nèi)出現(xiàn)了大量合作，這正是micro LED正走向成熟的標志。

    其中的市場變數(shù)非常大，《國際電子商情》分析師認為，Hendy Consulting分析的行業(yè)發(fā)展方向可能過于簡單。在我們看來，不僅是近1-2年市場投資與合作風(fēng)向的變化，還在于micro LED未來或許會有個長期發(fā)展的可能性。

    就像當年OLED出現(xiàn)并未完全取代LCD那樣，micro LED前期作為一種在小屏、AR/VR上具備發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)，它極有可能會與OLED、LCD長期并存。只是三者負責(zé)的應(yīng)用方向各不一樣，如micro LED專注于小屏和AR/VR市場，并且在高端市場上吃掉OLED、LCD的部分價值。雖然OLED與LCD的市場規(guī)模會縮小，但從技術(shù)和市場來看三者將形成微妙的互補關(guān)系，而不是micro LED取代OLED或LCD。