苹果公司的专利组合覆盖了许多microLED显示相关的重点技术领域
全球MicroLED显示领域主要专利申请排名:华星光电第五 京东方第七。MicroLED显示现在确实是大热门,Apple(苹果公司)也确实在积极地进行内部开发。苹果已经针对这一新型显示技术的所有关键元件,进行了知识产权开发和布局。预计它们将在不远的将来决定由哪家公司来负责microLED的设计和生产(可能包括苹果公司自己)。
据麦姆斯咨询报道,MicroLED显示现在确实是大热门,Apple(苹果公司)也确实在积极地进行内部开发。苹果已经针对这一新型显示技术的所有关键元件,进行了知识产权开发和布局。预计它们将在不远的将来决定由哪家公司来负责microLED的设计和生产(可能包括苹果公司自己)。Yole与其全资子公司KnowMade近期联合发布了《MicroLED显示专利全景分析-2018版》,从中我们可以深入了解microLED显示技术的发展现状,各公司的专利申请情况,以及苹果公司在这一新产业的实际地位。
Samsung(三星)在2018年拉斯维加斯CES(消费电子展)上展示的巨幅146英寸microLED电视——“The Wall”无疑是现场最夺目的明星产品之一。尽管严格来说,实际上它并不是真正基于microLED技术,而是更传统的SMD LED封装,类似已经很成熟的小间距LED电视墙。不管怎么说,这款价值30万美元的显示屏赚足了眼球,使microLED在技术圈获得了极大的关注。
苹果公司自2014年收购microLED初创公司Luxvue以来尽管经历了诸多波折,但苹果任然非常看中这项技术,并希望在近几年开始microLED显示屏的规模量产。
Yole发布的《MicroLED显示专利全景分析-2018版》报告确认了苹果公司确实一直在microLED显示技术领域暗暗发力,并申请了大量的相关专利。Yole的这份报告深入分析了microLED显示领域的全球1500多件专利,而苹果公司凭借该领域的60多个专利家族,无论是在专利数量还是专利强度和深度方面都占据行业榜首。
MicroLED显示领域全球主要专利申请人排名
MicroLED显示领域全球主要专利申请人排名,依次为:Apple/Luxvue(美国)、X-Celeprint(英国)、Facebook-Oculus(美国)、ITRI(台湾工研院)、China Star Optoelec Tech(中国华星光电)、Mikro Mesa(台湾)、BOE(中国京东方)、Changchun Institute CIOMP(中国长春光机所)、Sharp/Elux/Foxconn(日本)、Samsung(韩国)、Vuereal(加拿大)、Goertek(中国歌尔股份)和SONY(日本)
苹果公司的专利组合覆盖了许多microLED显示相关的重点技术领域,意欲解决所有影响该技术商业化的主要技术瓶颈。从专利分析看,苹果公司的研发投入主要专注于转移、组装和互连技术,关于这些技术申请了40余件专利。其中的重点,同时也是Luxvue之前研究的核心,在于其基于MEMS技术的微芯片转移技术。其他的核心专利还覆盖了microLED技术相关的多个领域,例如microLED芯片效率的提升,这是microLED显示能够提供但又令很多开发商头疼的另一挑战。苹果公司的专利组合解决的其他关键技术还包括颜色转换、光管理、像素和显示结构、测试和传感器集成等。
苹果公司microLED显示技术重点领域的专利结构图
专利的数量和强度能够很好的反应公司技术的先进性。不过,即便如此,也不足以确保公司在市场运营中获得绝对的自由。MicroLED显示技术相关的大量研究起始于2010年前后,但对该领域专利的深入挖掘揭示了很多本世纪初便申请的重要专利,它们的申请人包括索尼、夏普以及许多科研机构。
要实现microLED显示需要结合三个层级的主要专业技术:LED、晶体管背板(玻璃或Si-CMOS)以及芯片转移技术。相比传统显示屏,其供应链非常复杂且漫长,每一步都很关键,非常高效地管理各个方面极具挑战。目前还没有一家公司能够单独应对所有的技术挑战,完成所有组件的垂直整合。从该领域专利广泛的申请人,可以侧面反应这些纷杂的挑战。
目前,仅有苹果等少数几家公司拥有技术点覆盖广阔的专利组合,但它们在关键技术领域的专利数量,已经足以在microLED显示产品最终量产上市时,带来复杂的授权许可和专利诉讼。
无论如何,microLED显示领域的专利申请已经涉及了120多家公司和科研机构,在技术方面已经获得了足够的发展动力,根据大多数业内观察家的预测,首款商业化的microLED显示产品预计能够在2020年上市。而最终哪款产品会率先脱颖而出,则需要看技术成熟度、OLED和量子点等竞争技术的发展状况、公司的战略,以及各应用对供应链的特定要求等多方面的相互影响。
中短期来看,麦姆斯咨询认为microLED显示技术将率先应用在AR/MR(增强现实/混合现实)和头戴显示应用的微显示屏以及可穿戴领域,而在可穿戴领域苹果公司已经占据市场领先优势。智能手机和电视应用则要困难很多,技术和供应链都将面临更多挑战。要将2500万到1亿个独立的microLED组装称一块4k或8k显示屏极其复杂,要求极高装配精度的同时,还需要极高的吞吐量。采用目前最先进的拾取和安装设备,完成一块8k电视的组装,可能需要150天的时间!
但对于大多数应用,microLED将是最理想的显示解决方案,是在LCD红海和即将步入红海的OLED产业实现显著差异化的机遇。近期来自Facebook、Sharp/Foxconn、Google、Intel和Samsung的大笔投入,表明了这些巨头对microLED显示的肯定,为microLED显示指明了即充满挑战又值得期待的美好未来。
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对于MicroLED的商用化,业内人士基本持有相对比较一致的观点:前景值得期待,但商业化之路依然还很遥远。“业内对于MicroLED的看法不一,个人认为还要3-5年才能成熟地商用化。”乾照光电市场总监火东明告诉高工LED,“前期的探索期会比较长久,但一旦巨量转移得到解决,产业化也就会加速。”
晶元光电产品管理处长朱宥霖也表示,虽然各家大厂目前都有在开发和研究,但大家都遇到了技术瓶颈。首先,随着尺寸的缩小,显示产品用到MicroLED的数量会急剧上升,这时对良率的要求就会很严格;其次,巨量转移技术也有待攻克。
对于MicroLED的商用化,业内人士基本持有相对比较一致的观点:前景值得期待,但商业化之路依然还很遥远。
不得不说,被业内视为LED终极技术的MicroLED,自身在功耗、亮度、响应速度、对比度、色彩饱和度、显示密度等方面具有LED以及OLED无法比拟的优势。
首先,由于两者材料的不同, Micro LED在亮度、响应速度、对比度、色彩饱和度上都可能比OLED有更好的表现。而在显示密度上,Micro LED可以进一步突破,理论上,如果 iPhone8上采用Micro LED,显示密度可以达到1500ppi以上。
还有一点值得注意,那就是MicroLED因为每个像素都可以单独定址,单独发光,再加大家都知道的LED特有的高亮度,让MicroLED屏能够实现对比度超高,而且非常绚丽的画面。
另外,在功耗方面,Micro LED可以比LCD低90%,比OLED低50%。
不过,MicroLED也存在不少挑战。錼创科技董事长李允立指出,台湾地区的LCD、LED产业很成熟,MicroLED技术没有理由很困难,唯一的问题是转移成本太高,如果有客户不在乎成本,MicroLED显示器几乎马上就可以商业量产,因此他认为,若能克服转移问题,MicroLED是值得开发的技术。
对于MicroLED技术瓶颈问题,瑞丰光电技术总监裴小明2017高工LED年会上也表示,“目前,MicroLED从技术角度来看并没有难度,但是从工艺路线的选择跟设备来说有比较大的挑战。我们能看到的基本上都是口头方案,但真正实际操作的设备可以说是绝无仅有的。”
综上可以得出这样一个结论:短期内MicroLED在磊晶片端微小化以及巨量移转,以及颗数增加后导致驱动电路成本增加,以及确保单颗良率等问题,导致MicroLED仍难以问世。
尽管如此,但业内人士仍然确信Micro LED将是下一代显示器技术主流,而且国内外巨头已纷纷介入。
据彭博社3月19日报道,苹果公司正在加利福尼亚州一秘密工厂内生产MicroLED显示屏,用以取代苹果手机目前使用的OLED显示屏。数百名工程师正投入此项目,而这种技术有可能先用于Apple Watch。
其实,苹果此前收购了研发Micro LED显示面板技术的LuxVue科技公司。根据韩国政府的资料,在过去十年时间里,苹果一共申请了11个MicroLED相关的专利,上述的LuxVue则申请了23个专利。这意味着苹果一共掌握的MicroLED专利数量多达34个。
外媒指出,苹果申请的一些专利,并不见得最终使用到某种产品或技术中,苹果的目的是提前对竞争对手进行卡位和遏制,在未来的技术竞争中占据优势地位。
在今年CES展会上,三星推出了全球首款MicroLED电视“The Wall”,这是一款146英寸的模块化电视,采用MicroLED技术,拥有惊人的清晰度且不受尺寸、分辨率或者外形的限制。三星宣布,“The Wall”将在8月份对外发售。
与此同时,消息指出,LG电子高层于2月21日访问了位于京畿道平泽市的电视业务部门,并指出要在今年9月之前准备比三星电子的The Wall TV更大的MicroLED电视,LG电子计划使用LG Innotek的MicroLED。
而国内面板行业巨头京东方也已经加入了MicroLED的研发。3月15日,京东方在投资者互动平台表示,目前,公司已开展MicroLED的技术研究,并取得一定进展。
另外,包括晶元光电、华灿光电、乾照光电以及三安光电等国内LED芯片巨头也在加紧布局,期待在未来显示领域占据先发优势。
目前全球可同时供应RGB三色LED的仅晶元光电、欧司朗二家,晶元光电可取得商机。以Micro LED技术来说,亮度并不是最主要的要求,最主要目标,则须达到零缺陷与提高生产良率。展望未来,拥有半导体设备的光电厂商才有可能长期立足在MicroLED市场技术发展。