MicroLED真的会取代LCD和OLED吗？

　　业内根据LED芯片尺寸的大小，来定义不同的LED技术。比如，当LED芯片尺寸小于150μm时，被称为mini LED；而当LED芯片尺寸在50μm以下时，被称作micro LED。伴随背光LED芯片尺寸越来越小，显示面板的结构也随之发生变化。
　　当LED芯片的尺寸小到像素级别时，每一个像素对应一个micro LED芯片。由于micro LED可自发光，能控制明灭、亮度和色彩，较之于传统的LCD屏幕，micro LED可省去液晶层、滤光片结构。
　　micro LED的屏幕结构与OLED较接近，都具备像素自发光、结构简单、发光效率高的特点。不过，micro LED的材料寿命远高于OLED有机发光二极管，其稳定性也更强。
　　从技术成熟度来看，micro LED离真正的规模化量产还有一定的距离，其量产成本仍居高不下。实际上，OLED早年也经历过这一时期，虽然现在OLED的大屏成本仍远高于LCD，但是已经达到能被普通家庭用户接受的范围。
　　以过去的经验来看，随着micro LED技术的成熟，OLED和LCD（mini LED属于LCD范畴）是否会被替代？或许这个答案并不简单。
　　micro LED离大屏制造还略为遥远
　　首先，需要明确的是，micro LED在发展前期，很难应用在大面板上。就如OLED一样，micro LED大面板制造工艺极大程度受制于良率和成本。
　　LED芯片变小，其带来的价值比大家预想的更大。如果观察micro LED的制造流程，发现它从wafer上生长出来，最终需要被转移到屏幕背板（back plane）上。如果一块屏幕的分辨率是1920x1080，屏幕的像素数量超过200万个，每个像素由红绿蓝三个子像素构成。如果这是一块micro LED屏幕，意味着这块屏幕上有600万个micro LED芯片。
　　凭借当代半导体制造工艺，在wafer上生长出600万个micro LED芯片并不困难，难的是要将这600万颗micro LED芯片转移到背板上。业内将这个转移过程称为巨量转移（mass transfer）。即使是市场上高端的mini LED屏，如2021款iPad Pro 12.9＂，其背光层也仅有10000颗mini LED而已。因此，巨量转移是micro LED制造中的一大难点。
　　针对巨量转移问题，市场上存在着不同的解决方案。其中，比较主流的两大类分别是：整片全体转移和分批拾取放置（pick-and-place）。整片转移适用于小尺寸屏幕，因为屏幕面板足够小，所以才可以整片转移；分批拾取放置的技术难度更大，大屏只能采用这种方案来实现巨量转移。
　　巨量转移不是micro LED面板制造的唯一技术难点，但它是制约大小屏micro LED制造的分水岭——当然，大屏能做到多大主要取决于成本，三星和索尼首次展示的micro LED大屏电视的成本都超过了百万美元。
　　在最近几年的显示技术展会上，厂商展示的micro LED产品已经趋向务实。在今年的SID Diplay Week上，天马微电子、友达光电、錼创科技等厂商展示的micro LED产品，都是面向汽车仪表板、电子纸等小屏应用。当然，即便展示的是大屏应用，目前其参数优势也并未碾压OLED/LCD。
　　现阶段的机遇：AR/VR、透明屏、折叠屏
　　结构上的显著优势决定了micro LED高像素密度、高亮度、高对比度、快速响应的特点。高像素密度、高亮度和高对比度可以从结构显著感知，此前的原型产品展示中，就已经有厂商展示过上万ppi（每英寸的像素数量）像素密度的显示屏。
　　由于micro LED芯片小到像素级别，它可以用单像素不发光来显示真正的黑色。同时，micro LED显示器中的超小型LED，在将电转化为光子方面更为高效，micro LED比OLED、LCD更亮；基于较高的电子迁移率，micro LED的开关速度可达纳秒级别。
　　由于制造工艺的限制，micro LED前期仅适用于小屏，比如格外适用于AR/VR（现实增强/虚拟现实）类应用，包括娱乐的护目镜产品。
　　AR/VR对显示亮度、对比度、像素密度和响应的要求远高于手机类消费电子产品，LCD、OLED在技术上很难满足这类应用的需求。很多消费者反馈，现在的AR/VR应用容易致人眩晕，缺乏沉浸感，其实这很大程度是受制于LCD、OLED的技术本身。而micro LED在AR/VR领域的应用显著克服了这个问题，或许AR/VR未来发展的关键，取决于micro LED技术的突破。
　　另外，micro LED芯片的小型化有利于面板的柔性、透明化，錼创科技就曾展示过柔性+透明的屏幕。＂柔性＂＂透明＂＂可折叠＂正是屏显技术这两年来的热点，在某种程度上是实现行业突破的关键。
　　《国际电子商情》分析师从面板供应链上游的LED芯片制造商处获悉，micro LED前期应用会专注于可穿戴设备、AR、VR以及车载小屏产品上，从技术上看是顺理成章的事。
　　值得一提的是，虽然micro LED比LCD/OLED存在着不少技术优势，但是其中的一部分优势仍停留在理论阶段。比较具有代表性的是EQE（外量子效率）——它可以理解为发光效率。micro LED显示屏的屏幕结构，相比LCD去掉了液晶、色彩滤镜、偏振片，相比OLED无需复杂的封装技术，理论上micro LED显示屏的发光效率远高于后两者。
　　不过，micro LED极小的尺寸，致使芯片受侧壁效应的影响非常大——这是制造过程中出现的工程问题，因此micro LED的实际EQE极为低下，甚至可能还不及LCD、OLED。侧壁效应的存在也令micro LED更难量产出理想的大屏应用。所以，市面上现有的micro LED方案都远未体现micro LED本身的技术优势。
　　与LCD/OLED之间的应用互补
　　micro LED的各种技术挑战，是诸多市场参与者竞相尝试解决的难题。micro LED的技术特性还决定了未来显示产业链结构的变化，micro LED的小型化让面板制造进一步向半导体技术倾斜。
　　举个简单的例子，由于micro LED的小型化，使得显示屏的背板部分由非晶硅或低温多晶硅TFT（薄膜晶体管）开始向CMOS技术过渡。具体来看，背板是用来控制每个像素点亮、熄灭、灰度级的电路层。较之于非晶硅和低温多晶硅，单晶硅具备更高的结晶质量和电性质，CMOS开始成为一种选择。所以一般的IC制造工艺就能做背板的制造了，这是显示行业与半导体行业进一步融合的显著表现之一。
　　CMOS仅限于小尺寸屏幕。在生产大尺寸屏幕时，CMOS也面临成本问题。因此，非晶硅和低温多晶硅TFT仍然是大屏micro LED制造的必要技术。
　　Hendy Consulting对micro LED的早期观察认为，micro LED供应链可能会出现价值转移。这由其技术特性决定，因micro LED向IC制造逐渐靠拢，给传统面板厂商的地位发起了挑战。
　　预计未来的产业链会存在4种可能性：第一种是传统显示行业玩家（如三星、LG、京东方）仍然处于中心地位，只是价值会被稀释；第二种是具备垂直整合能力的厂商，如苹果收购的LuxVue、谷歌投资的Glo AB，将在micro LED世界中占据统治地位；第三种是新的行业格局构成，行业价值可能向LED芯片制造商、半导体制造商和持有关键IP的企业（或多方合作）转移；第四种则是micro LED可能不会成为市场主流。
　　从中国大陆、中国台湾以及韩国这两年的市场动向来看，micro LED的相关投资正大规模增加，产业链的上下游企业也在积极合作。而在2018年之前，micro LED的市场玩家各自为政，不同的企业有不同的技术方向，而且这些技术方向差别甚大。
　　考虑到micro LED制造技术可能需要以应用为导向，来定制系统性的制造流程——这与LCD/OLED大不一样。各自为政的局面不利于micro LED的市场发展，而且某一大类技术存在不同的技术方向、没有共同的标准，只是行业处在发展初期的表现。2020年开始，业内出现了大量合作，这正是micro LED正走向成熟的标志。
　　其中的市场变数非常大，《国际电子商情》分析师认为，Hendy Consulting分析的行业发展方向可能过于简单。在我们看来，不仅是近1-2年市场投资与合作风向的变化，还在于micro LED未来或许会有个长期发展的可能性。
　　就像当年OLED出现并未完全取代LCD那样，micro LED前期作为一种在小屏、AR/VR上具备发展潜力的技术，它极有可能会与OLED、LCD长期并存。只是三者负责的应用方向各不一样，如micro LED专注于小屏和AR/VR市场，并且在高端市场上吃掉OLED、LCD的部分价值。虽然OLED与LCD的市场规模会缩小，但从技术和市场来看三者将形成微妙的互补关系，而不是micro LED取代OLED或LCD。
　　本文为《国际电子商情》2021年9月刊杂志文章，版权所有，禁止转载。免费杂志订阅申请点击 这里