Micro LED顯示研究報告（2019年）

新型顯示在信息交流中承擔了人機交互作用，是信息傳輸過程中的關鍵環節。圍繞新型顯示技術發展起來的產業具有投資規模大、技術進步快、輻射范圍廣、產業集聚度高等特點，對上下游產業的拉動系數在4左右，是各國及地區近年來競相發展的戰略性新興產業。

Micro LED顯示發展背景

產業背景：三大因素驅動技術迭代

經過十多年的努力追趕，我國新型顯示產業迅速發展壯大，已成為供給側結構性改革的成功典型。截止到2018年底，我國面板生產線的投資總額已超過萬億元，薄膜晶體管液晶顯示（TFT-LCD）面板年出貨面積位居世界第一，全球占比達到了40%。

1. 產業結構優化調整。近年來，全球顯示面板產業開始出現結構性調整跡象。一方面，大屏化促進面板產能持續增長。另一方面，由于傳統面板同質化競爭不斷加劇，產業產值出現下滑趨勢，顯示產品的不斷升級成為產業發展驅動力。

2. 行業應用加速拓展。智慧城市、智能網聯汽車以及虛擬現實等應用的興起帶動新型顯示技術和產品進一步拓展。智慧城市建設的加速發展促進大屏商用顯示面板銷售出現爆發式增長態勢，據IHS 預測，2018—2021年全球商用顯示收入的年復合增長率（CAGR）將達到18%，遠高于顯示面板行業 4%的年均增長率。智能網聯汽車的發展為顯示技術提供了新的應用場景，車載顯示面板繼手機之后成為中小尺寸應用的第二大市場。虛擬現實技術逐步走向成熟，對顯示技術進步和性能提升將產生重要推動作用。輕薄、柔性、環保、個性化是虛擬現實顯示器件必須符合的標準，未來將給新型顯示產業帶來新的挑戰與機會。

3. 節能成為競爭焦點。消費電子產品加速升級對節能環保提出新的要求，智能手機、平板電腦、可穿戴設備等智能移動終端的續航、環境友好已成為消費者日益關心的焦點。另一方面，隨著更為嚴格的節能降耗標準的實施，新型顯示產業加快向高光效發光材料、低能耗背光模組、健康化用眼環境等節能、環保、綠色方向發展。

技術背景：多種顯示技術競相發展

根據顯示原理的不同，新型顯示器件可以分為主動發光顯示（像素發光，短程成像）、被動發光顯示（像素不發光，依靠外部光源）、激光投影顯示（像素發光，長程成像）3種類型。其中，主動發光顯示主要包括電致發光顯示（EL）、等離子體顯示（PDP）、半導體發光二極管顯示（LED）、激光熒光體顯示（LPD）等。被動發光顯示主要包括液晶顯示（LCD）、電子紙顯示（EPD）等。當前， 主動發光顯示中的主動矩陣有機發光二極管顯示（AMOLED）和被動發光顯示中的薄膜晶體管液晶顯示（TFT-LCD）是最主流的顯示技術，兩者市場份額之和接近90%。

1. LED顯示。當前，LED顯示產業已經步入成熟期，相關產品在照明裝飾、高動態范圍圖像（HDR）顯示（影院、酒吧與主題樂園）、背光指示器、廣告租賃、零售百貨、會議會展等應用領域的市場滲透率逐步提高。隨著未來LED顯示屏市場需求進一步增加，2022年全球市場規模將達到93.49億美元，CAGR達到12%。

2. 液晶顯示。TFT-LCD顯示是目前應用最廣泛的顯示技術。除太空、大溫差、高濕等少數特殊環境外，TFT-LCD產品覆蓋了所有的民用顯示領域，如手機、電視、電腦顯示器、平板電腦、筆記本電腦、公共顯示屏等。據CODA統計，2018年前三個季度，全球TFT-LCD營收規模為509億美元，同比下降16%，在新型顯示器件營收中占比超過60%;出貨面積接近1.49億平方米，同比增加5%，面積占比超過95%。未來5年，隨著多條高世代生產線產能釋放，TFT-LCD市場整體呈現“量增價跌”的發展態勢，產能和出貨面積逐年增加，但出貨金額將逐年減少，利潤率不斷下降。

3. OLED顯示。有機發光二極管（OLED）顯示被認為是最具發展前景的新型顯示技術之一。其中，AMOLED顯示器件憑借高對比度、可柔性、色彩艷麗等優點，近年來已實現快速商業化應用。2018年，全球AMOELD面板主要應用以智能手機為主。未來五年，智能手機用OLED顯示面板仍將保持快速增長，出貨金額和面積將出現“量價齊升”的發展勢頭。

4. 激光顯示。激光顯示具有色域空間大、色彩豐富、色飽和度高等特點，理論上能夠再現90%以上的人眼色域，遠超液晶顯示27%的再現率，而功耗僅為同尺寸LCD顯示產品的三分之一。根據QY Research數據，2018年全球激光投影顯示市場規模為42.9億美元，2025年將達到117億美元，CAGR為15.4%。自2013年以來，海信、堅果、長虹、小米、光峰光電等國內企業相繼推出激光電視產品，我國成為全球激光電視的主要生產國。隨著全息顯示等需求的增長，激光顯示仍有較大的成長空間。

5. 電子紙顯示。電子紙顯示（EPD）是視覺效果接近紙張的被動顯示技術。電子紙顯示有多種實現技術，其中電泳式電子墨水技術目前市場占有率最高。電子紙顯示技術具有超輕薄、可重寫、低功耗、無閃爍、易攜帶、斷電保持等特性，相比其他顯示技術對視覺最友好，可以讓用戶在陽光直射下無障礙閱讀，適合在戶外使用。但是，電子紙產品刷新率和灰度級別偏低、延遲較大，也影響了用戶體驗，限制了這一顯示技術的普及。目前，電子紙技術主要應用于電子書、智能手表和電子標簽等領域，還占據一部分智能終端細分市場。據Allied MarketResearch公司統計和預測，2016年全球電子紙顯示市場規模為13.5億美元，2025年將達到70.1億美元，CAGR為37.5%。

發展基礎：LED顯示進入微型化階段

1. 小間距LED。小間距LED是指相鄰LED燈珠點間距在2.5毫米（P2.5）以下的LED背光源或顯示屏產品。相比傳統背光源，小間距LED背光源發光波長更為集中，響應速度更快，壽命更長，系統光損失能夠從傳統背光源顯示的85%降至5%。相比傳統LED顯示器件，小間距LED顯示器件具有高的亮度、對比度、分辨率、色彩飽和度，以及無縫、長壽命等優勢，在影視娛樂、購物零售、文化教育、安全監控、公共廣告等應用領域具有廣闊的應用前景。據LEDinside預測，2022年小間距LED顯示產品（包括Mini LED和Micro LED）的市場銷售額將達到13.8億美元。

2. Mini LED。Mini LED為點間距在2.5毫米（P2.5） 和0.1毫米（P0.1）之間的小間距LED產品。相比點間距小于0.1毫米的MicroLED，Mini LED顯示一方面可作為液晶顯示直下式背光源獲得主流市場應用，如手機、電視、車用面板及電競筆記本電腦等;另一方面，Mini LED有望衍生出背光高端機型，與OLED高端機型相抗衡。據LEDinside估算，相同對比度條件下，采用Mini LED背光的液晶面板價格僅約為OLED面板的70%～80%，可以大幅提升現有液晶畫面效果。由于具有性能和成本優勢，近年來Mini LED在視頻會議、會展廣告、虛擬現實、監控調度等領域得到快速應用，逐漸侵蝕LCD和DLP 拼接屏應用市場，有望成為市場主流。據LEDinside最新報告，2022年Mini LED的產值將達到6.89億美元。各大企業紛紛開展研發，Mini LED產品的LED點間距紀錄被不斷刷新。

3. Micro LED。Micro LED的像素單元在100微米（P0.1）以下，并被高密度地集成在一個芯片上。微縮化使得Micro LED具有更高的發光亮度、分辨率與色彩飽和度，以及更快的顯示響應速度，預期能夠應用于對亮度要求較高的增強現實（AR）微型投影裝置、車用平視顯示器（HUD）投影應用、超大型顯示廣告牌等特殊顯示應用產品，并有望擴展到可穿戴/可植入器件、虛擬現實、光通信/光互聯、醫療探測、智能車燈、空間成像等多個領域。

由于像素單元低至微米量級，Micro LED顯示產品具有多項性能指標優勢。Micro LED功率消耗量僅為LCD的10%、OLE的50%，其亮度可達OLED的10倍，分辨率可達OLED的5倍。在設備兼容性方面，Micro LED有望承接液晶顯示高度成熟的電流驅動TFT技術，在未來顯示技術演進進程中具有一定優勢。根據LEDinside預估，2022年Micro LED顯示的市場銷售額將達到6.94億美元，略高于Mini LED顯示。

Micro LED顯示發展現狀

產業發展現狀

隨著Micro LED顯示優勢不斷凸顯，國內外大批企業紛紛開始布局Micro LED顯示研發。從產業環節角度看，Micro LED顯示產業鏈可大致分為設備、材料、零組件、面板、應用5個部分。關鍵設備方面，除有機金屬化學氣相沉積（MOCVD）、測試和封裝設備外，還包括巨量轉移設備。面板除TFT制程外，還包括巨量轉移制程和微型化封裝制程。

1. 產業化進程萌芽初顯。2012年，索尼公司在CES上推出“Crystal LED Display”電視產品，標志著Micro LED技術開始在消費電子領域應用。2014年，蘋果公司收購了擁有低功耗Micro LED顯示技術專利的小公司LuxVue，令人們再次密切關注Micro LED技術發展，同時也激發了產業界的高度關注和投入。研究機構LEDinside預計2020年以后Micro LED將被引入到AR/VR和大尺寸顯示器應用中，2025年市場規模將達到29億美元，其中大尺寸顯示器產值接近20億美元，占全部應用的60%以上。隨著生產可行性的不斷提升，Micro LED還將有望快速擴展到可穿戴/可植入器件、AR/VR/MR、光通信/光互聯、醫療探測、智能車燈、空間成像等多個領域。

2. 器件性能不斷提升。隨著Micro LED性能指標不斷提升，市場對Micro LED的認可度也在逐漸提升。2019年三星推出的219英寸超大款 Micro LED顯示屏和75英寸Micro LED電視，其中，75英寸Micro LED電視的芯片尺寸是之前的1/15，PPI也增加了4倍左右，意味著三星公司在巨量轉移技術方面取得了快速進步。法國的Soitec在制作氮化銦鎵高亮度藍色LED中發明了一種新基板InGaNOX，各色LED可同時于基板上生長，三原色Micro LED在同一基板材料下可用相同條件驅動與控制。

3. 跨國公司搶抓布局。Micro LED正處于發展孕育期，廣闊的市場發展前景使全球各類企業紛紛加速戰略布局，谷歌、Facebook、蘋果、三星、歐司朗、富士康、京東方等公司紛紛投資或收購Micro LED初創公司，加強自身在該領域的技術實力。Mikro Mesa、Plessey、镎創科技、 JDC等創新型小企業通過融資快速成長，在巨量轉移、背板驅動、器件制備等方面均取得較大進展。

傳統LED大企業，三安、晶電、華燦等通過兼并重組或與顯示巨頭合作，積極切入Micro LED器件生產和研發，受到廣泛關注和良好反饋。目前，全球Micro LED的開發機構超過140余家。

4. Mini LED進入量產階段。由于Micro LED在關鍵技術和設備上仍有諸多需要解決的難題，Mini LED成為企業退而求其次的選擇。一批國內企業實現了Mini LED制造技術的突破，開始引領行業進入量產時代。2018年6月，國星光電發布成封裝（IMD）的RGB全彩Mini LED顯示產品，點間距達到0.9毫米。2018年11月，華星光電在國際高交會上推出了全球首款IGZO-TFT驅動的 Mini LED顯示屏，點間距達到0.55毫米。2019年1月CES展會上，海信推出了145英寸的Mini LED，像素間距達到0.83 毫米。 2019年2月ISE展會上， 洲明科技展出了首個4K可批量化Mini LED顯示產品，像素間距達到0.9毫米。從產業化的角度來看，Mini LED主要作為背光源產品推向市場。預計2023年，Mini LED背光源市場有望超過10億美元。

存在問題

1. 量產技術仍有困難。盡管Micro LED得到產業界的廣泛關注，然而技術上的諸多瓶頸阻礙了其量產化進程。首先，芯片缺陷影響顯示品質。目前成熟的LED芯片在使用前依然需要剔除壞點，Micro LED顯示器件包含數百萬顆微米級LED芯片，良率較低的問題更加突出，較難保證產品質量。其次，規模化轉移過程中，微米級LED芯片的轉移、搬運、貼附等技術仍然有待提升，尤其是一次轉移需要移動數萬乃至數十萬顆LED芯片，數量及其巨大，對設備和技術的要求極高，需要更加精細化的設備來滿足這一制程。

2. 生產成本高居不下。目前Micro LED的制造成本仍比現有顯示產品高出數倍。以10.1英寸高清顯示屏制造成本為例， Micro LED的成本大多落在巨量轉移及修復兩大項目上，至少約為液晶顯示屏的10倍或OLED顯示屏的8倍。不少廠商已著手開發短期替代方案，試圖解決Micro LED成本問題。當前方案主要包括：在轉移前先進行切割篩選、降低轉移后的修復成本、以單色Micro LED搭配量子點色轉換材料、RGB三色Micro LED實現全彩化、采用備援機制避免壞點逐顆修復植回等。

3. 產業環節較為分散。相比傳統顯示屏供應鏈，Micro LED產業供應鏈更長， 結構更復雜。實現Micro LED大規模制造需要結合LED制造、背板制造和微芯片大規模轉移和裝配三個子供應鏈。雖然現在已有較多企業和組織在Micro LED各個技術節點進行了專利布局，但只有少數廠商能夠覆蓋所有主要技術節點，尚無企業占據整條生產供應鏈。未來，Micro LED要想成為顯示技術的主流，打通產業鏈，形成融會貫通的產業鏈將是必不可少的前提條件。

4. 設備工藝有待革新。Micro LED不是傳統意義上微米或者納米量級的LED芯片與TFT基板或者CMOS的簡單疊加?，F有的設備、制程和工藝無法滿足Micro LED生產需求，不僅制作成本高企，同時生產效率也很低。組裝一片4K的顯示屏，需要將2500萬個Micro LED芯片單獨或分組抓取和轉移到TFT驅動矩陣上，不考慮放置精度，僅實現拾取、放置和單獨鏈接等動作，按照現有設備加工速度，需要一個月的時間。因此Micro LED的發展必須與設備、材料等企業加強合作，修改和革新現有產線和制程。

Micro LED顯示發展研判

市場展望

1. 量產進程有待推進。Micro LED作為與OLED、QLED并列的下一代顯示技術具有廣闊的市場前景。它能廣泛的應用于從小屏到大屏的各類顯示領域，并顯現出比LCD和OLED顯示更優異的性能。從目前來看，生產可行性和經濟成本限制了其應用范圍。但從長遠來看，隨著關鍵技術的突破，Micro LED或將全面進入顯示領域。Micro LED的發展過程中仍然存在芯片制備、良品分選、巨量轉移、封裝散熱、集成驅動等較多的技術挑戰，上述技術難點不僅抬高了Micro LED的生產成本，還阻礙著商業化產品的出現和應用。以巨量轉移為例，產業化制程對轉移過程要求極高，轉移良率要求達到99.9999%，精度要求達到0.5μm，而目前Micro LED巨量轉移工藝精度僅在30μm左右，距離產業化要求尚有一定距離。考慮到工藝制程的改進，例如改善芯片制備良率、提高轉移速度、擴充產能和降低成本等時間進程，一般認為Micro LED產品正式進入市場仍需3至5年時間。

2. Mini LED最早得到商業化應用。Micro LED巨量轉移與壞點修補等關鍵技術尚未達到量產水平，仍然存在較大的技術瓶頸，因此間距尺寸介于小間距LED和Micro LED之間的Mini LED將有望成為最先得到應用的產品。該技術將首先應用于LCD的背光之中，提升LCD屏幕性能。在2018年CES展會中，群創展示了AM Mini LED背光的車用面板。該產品既可達到OLED相同等級的對比度，又可在畫面銳利度上跟OLED分庭抗禮，且不會有OLED在車載應用上無法滿足耐高溫可靠度要求、壽命及烙印等問題。2018年SID顯示周上，臺工研院、錼創科技、香港北大青鳥顯示有限公司（JBD）、韓國慶熙大學團隊、Jasper & Glo、香港科技大學團隊、友達、日本JDI、BOE、天馬等紛紛展示了Mini LED最新產品。

3. 中小尺寸智能終端市場是發展方向。在作為顯示器件的產品應用方面，從目前技術發展階段看，Micro LED在超大尺寸顯示器市場成本優勢并不明顯，由于該技術更容易實現高像素密度，兼具發光效率高、體積小、功耗低、壽命長等優點，與其它顯示技術相比在智能手表（手環）、虛擬現實顯示等可穿戴設備領域的競爭優勢明顯。Gartner預測，2018年全球可穿戴市場規模有望達到83億美元，因此也將帶動Micro LED 顯示技術進入規模發展期。Micro LED優越的性能還將有助于其在智能移動終端領域與 OLED 技術競爭。Micro LED具有比OLED更低的功耗，更高的亮度，全光譜顯示方面更具優勢。隨著虛擬現實、智能手機等產業的不斷發展，比OLED更好的穩定性、更高的分辨率以及更大的可視角度將會加速推動Micro LED市場的發展。2019年CES上，镎創公司已展示出了3.12英寸和5英寸的小型Micro LED顯示器，RGB芯片單個像素尺寸小于30微米。

4. 大尺寸產品性價比優勢值得關注。Micro LED的50英寸以上大尺寸顯示器相比LCD有著無需背光模組，功耗極低以及抗反射防眩的優點，而傳統LCD顯示面板隨著尺寸的變大工藝難度也會倍增，若能實現高效率的大規模裝配，Micro LED在大尺寸顯示器領域將更具價格優勢，從而取代LCD。另一方面，Micro LED是自發光技術，在色彩表現力上不僅不遜于OLED，同時也可以實現透明顯示和柔性顯示。從近年來的趨勢看，電視機龍頭企業韓國LG 電子、三星電子開始將視線投向Micro LED。IFA 2018期間，LG 展出了旗下首款Micro LED電視原型。三星的Micro LED則從2018年6月開始接受客戶預訂。

5. 透明顯示優勢明顯。終端產品便攜化、輕薄化發展趨勢逐漸明顯，尤其是頭戴式虛擬現實/增強現實產品，對顯示面板的柔性和透明需求更加強烈。Micro LED使用微米級的LED芯片，顯示器件開口率可以非常小，從而有利于制作增強現實產品（AR）需要的透明顯示器，發展透明顯示將是未來Micro LED發展的重要方向之一。

競爭格局展望

1. TFT-LCD仍是未來主流顯示技術。TFT-LCD作為目前最為主流的顯示技術，具有成熟的產業體系，完善的上下游產業鏈，在各種尺寸、各種顯示產品上均有應用，以面積計算，目前在顯示產品市場上仍然占據 90%以上的市場份額，在大尺寸電視市場領域，更是占據了 98%以上的市場份額。Micro LED在顯示性能上雖然存在各種優勢，但是由于該項技術處于發展的初期階段，存在多種技術路線分歧，同時也還有很多的工程問題需要解決，仍然有待繼續發展和進步。

2. 對現有產業格局帶來深遠影響。Micro LED的發展和普及將對現有顯示產業格局和LED 產業格局帶來重大影響，一方面，一旦Micro LED的相關技術取得突破，Micro LED將有望迅速占領小尺寸智能手表、可穿戴產品市場和50英寸以上的電視面板市場，將對原有TFT-LCD和OLED產線帶來重大沖擊。另一方面，Micro LED電視面板得到應用后，現有的外延生長產能遠遠不夠滿足需求，產業需要大量擴產。此外，由于Micro LED在透明顯示、柔性顯示和低功耗方面的優勢，Micro LED技術的成熟和產品的應用也將給未來終端產品的形態和生態發展帶來影響。

3. 跨界合作加速產業發展。Micro LED是一項綜合性的技術，需要融合半導體、微電子、光電子、機械結構等多門學科。從現在產業發展的情況來看，從事Micro LED的企業來自各個行業，從上游設備到下游產品終端企業，從LED芯片生產到TFT-LCD面板制造。蘋果公司在Micro LED 領域的研發人員有250人，并已與多家上游企業建立了合作，其中包括臺積電等實力強勁的巨頭公司，相關投資已超過數十億美元。臺灣工研院成立的“巨量微組裝產業推動聯盟”，將顯示、LED、半導體以及系統整合企業組織起來，共同建立跨領域產業交流平臺，構建產業生態體系。未來，隨著Micro LED性能和量產水平的不斷提升，還將有更多的企業加入，多門類、多領域的融合發展將會加快推進產業進步。