MicroLED離我們還有多遠(yuǎn)？問問三星和蘋果

蘋果(Apple)在日前的年度iPhone新機發(fā)表會同步推出了Apple Watch Series 4，全新系列的智能手表甚至比最新一代iPhone更吸睛。第四代Apple watch采用更窄的邊框與圓角設(shè)計，配備較大屏幕且內(nèi)建EKG掃描儀，被一些媒體報導(dǎo)譽為“Apple秋季硬件新品中最受歡迎的小玩意兒?！?/p>

Moor Insights & Strategy創(chuàng)辦人兼總裁Patrick Moorhead說：“Apple藉由推出Watch Series 4，延續(xù)其打造‘腕上計算機’(computer on the wrist)的差異化策略，執(zhí)行真正的行動應(yīng)用程序(app)，而不僅僅是小應(yīng)用程序(applet)?！彼J(rèn)為Series 4提供更大30%的可視影像區(qū)域，成為吸引新用戶的關(guān)鍵。他并補充說，這可能有助于讓使用者更喜歡“依賴于其Watch而非iPhone。”

Apple Watch Series 4

另一方面，顯示技術(shù)觀察家則采用完全不同的角度來觀察Watch Series 4。他們想知道Apple什么時候才能準(zhǔn)備好將微型發(fā)光二極管(MicroLED)用于Watch屏幕，以取代OLED。如果Apple成功實現(xiàn)這一目標(biāo)，那么這家從來都不是顯示器供貨商的業(yè)界巨擘，將獨家掌握一項世界上還沒有其他業(yè)者專精的技術(shù)。

首先必須澄清的是，Watch Series 4并未支持MicroLED。

Yole Développement資深市場和技術(shù)分析師Eric Virey認(rèn)為，這一點也不令人意外。“我們知道Apple仍十分積極地致力于開發(fā)其MicroLED顯示技術(shù)，但即使他們已經(jīng)十分接近其產(chǎn)品所需的‘完美顯示器’，仍然需要一些時間來建立供應(yīng)鏈、加速制造以及管控質(zhì)量?！?/p>

Virey去年曾經(jīng)預(yù)測MicroLED可望在2019年下半年導(dǎo)入可穿戴設(shè)備市場，用于像Apple Watch等產(chǎn)品中。但在今年受訪時，他坦言消費性MicroLED產(chǎn)品量產(chǎn)的時間表還要再推遲至少兩年——到2021年。

究竟發(fā)生了什么改變？Apple目前的MicroLED技術(shù)進(jìn)展到哪里了？業(yè)界還有其他廠商加入MicroLED熱潮嗎？影響MicroLED導(dǎo)入嚴(yán)重延遲的原因又是什么？Virey將與我們分享如今MicroLED技術(shù)難以捉摸的突破。

為什么要用MicroLED？

MicroLED顯示器由一系列形成個別像素的微型LED數(shù)組組成。與OLED不同的是，MicroLED使用傳統(tǒng)的氮化鎵(GaN) LED技術(shù)。從高亮度、高動態(tài)范圍和廣色域到快速刷新率、廣視角和低功耗，MicroLED帶來了諸多承諾。這一技術(shù)的支持者還聲稱，MicroLED的整體亮度較OLED產(chǎn)品更高30倍，同時提供更高的每瓦流明效率。

那么，MicroLED如何改變用戶的觀看體驗？Virey說，最重要的因素在于MicroLED的低功耗特性，“能夠?qū)⑥D(zhuǎn)化為更長的電池壽命?！?/p>

同樣重要的是MicroLED的亮度?！斑@意味著從任何角度和任何條件下，它都能提供出色的可讀性，甚至是在明亮的陽光直射時?！盫irey強調(diào)：“這在許多使用情況下是一項極具價值的功能，例如當(dāng)人們不希望為了在陽光下讀取顯示器而必須不斷改變手表的位置或用手遮蓋手表時?！?/p>

發(fā)展道路上的障礙

盡管Virey預(yù)測MicroLED將延遲兩年推出，但他認(rèn)為，阻礙MicroLED發(fā)展的一些主要障礙開始逐漸消失了。

其中的問題包括將非常微小的單個LED芯片轉(zhuǎn)移到顯示器的方法改善了，同時也從LED獲得了更好的產(chǎn)量和能源效率。

MicroLED芯片究竟有多??？為了打造基于MicroLED的4K顯示器，必須安裝2,500萬個LED芯片——據(jù)Virey的說法，每個芯片都只有“花粉粒”般大小，其定位精確度達(dá)到了~1μm。但這可不是什么輕松的事。

他解釋說，“我們還無法大量制造”商用顯示器。然而，MicroLED技術(shù)的水平已經(jīng)提高到可讓業(yè)界打造原型的程度了。

透過「原型」，Virey認(rèn)為MicroLED顯示器中的大多數(shù)像素都能發(fā)光。這一假設(shè)存在可容忍的缺陷數(shù)。而且，通常，成本和產(chǎn)量都不是原型開發(fā)考慮的目標(biāo)。

相形之下，消費級MicroLED必須達(dá)到零像素缺陷；同時，MicroLED提供更高的性能和更佳效率，完勝LCD和OLED。雖然必須達(dá)到指定的“完美色彩和亮度均勻度”，但是根據(jù)Yole的說法，MicroLED有望提供“超過1,000小時的穩(wěn)定度”以及“從任何角度都沒有肉眼可見的拼接/放置錯誤”。

總之，MicroLED已經(jīng)通過了早期可行性、技術(shù)開發(fā)和技術(shù)展示等階段了。但是，Virey解釋說，就像LCD和OLED等既有的顯示技術(shù)一樣，MicroLED的系統(tǒng)/設(shè)備開發(fā)和制造等最后一哩路更難走。

三星插旗MicroLED市場

過去一年來，更加明朗的是三星(Samsung)積極插旗MicroLED市場。

三星在CES 2018亮相首款模塊化MicroLED電視The Wall

這家韓國巨擘在今年初的CES 2018上展示一款146吋屏幕的MicroLED電視，稱為‘The Wall’。三星聲稱The Wall電視采用的MicroLED技術(shù)“無需使用彩色濾光片或背光，而能讓屏幕為消費者提供絕佳的觀看體驗。”三星并補充說：“MicroLED屏幕在耐用性和有效性方面表現(xiàn)優(yōu)異，包括發(fā)光效率、光源壽命和功耗，為未來的屏幕技術(shù)設(shè)定了新標(biāo)準(zhǔn)?！?/p>

雖然三星稱之為MicroLED，但三星在CES的原型采用的是120μm×200μm的LED芯片。據(jù)Virey的觀察，三星的The Wall更準(zhǔn)確地說應(yīng)該算是‘miniLED’，因為要說它是‘micro’又太大了。Yole估計，三星的146吋The Wall電視的成本大約在20萬到25萬美元之間。

然而，三星承諾將在2019年推出基于MicroLED的低成本版“消費型4K電視”新設(shè)計。新版本將包含30μm x 50μm的LED芯片。在Yole看來，這更像是三星公關(guān)部門預(yù)告其投入MicroLED市場的另一項行動。如果三星確實瞄準(zhǔn)了消費市場，那么該公司基于MicroLED的電視應(yīng)該會使用小于10um的LED芯片。

IP現(xiàn)況

根據(jù)專精于專利分析的Yole旗下子公司Knowmade表示，過去五年來，MicroLED領(lǐng)域的IP活動快速擴(kuò)增。從2012年至2017之間的專利出版物年復(fù)合成長率(CAGR)達(dá)到了53%。然而，Virey觀察到，專利的增加并不一定表示MicroLED的技術(shù)突破突然大量增加。相反地，隨著業(yè)界對于MicroLED的興趣日益升溫，擁有LCD和OLED技術(shù)的傳統(tǒng)顯示器公司紛紛提出了專利申請——而且是任何專利——以避免其相關(guān)技術(shù)有朝一日證實與MicroLED生產(chǎn)相關(guān)。

MicroLED專利出版物

然而，Virey補充說，傳統(tǒng)的顯示器公司也開始進(jìn)入MicroLED領(lǐng)域，“因為他們可不能不關(guān)注MicroLED??！”

畢竟，MicroLED已經(jīng)是一種“全球趨勢”了，Virey表示，超過120多家組織提交的MicroLED專利出版物數(shù)量已經(jīng)達(dá)到了1,495項。其中，628項專利已獲批準(zhǔn)，780項正在申請中。

值得注意的是目前涉及MicroLED專利的組織數(shù)量。Virey解釋說，為了打造MicroLED，公司需要從芯片、轉(zhuǎn)移(transfer)到組裝相關(guān)的各種技術(shù)。“很少有公司擁有如此廣泛的橫向?qū)＠??！辈贿^，他表示，Apple似乎就擁有涵蓋MicroLED各方面的重要專利。

在持有MicroLED相關(guān)IP的業(yè)者中，愛爾蘭公司X-Celeprint擁有“相當(dāng)廣泛的專利組合”，涵蓋從轉(zhuǎn)移——X-Celeprint稱其為微轉(zhuǎn)移(micro-transfer printing；uTP)技術(shù)，到提高M(jìn)icroLED制造的技術(shù)范圍，囊括MicroLED技術(shù)的上游和下游。

***新創(chuàng)公司镎創(chuàng)科技(PlayNitride)也擁有兩項主要技術(shù)，包括巨量轉(zhuǎn)移工藝和像素修復(fù)技術(shù)。今年初，市場上一直流傳著有關(guān)Apple與PlayNitride合作開發(fā)MicroLED的消息。還有一些傳言則指三星可能收購PlayNitride。然而，Virey在上周證實了三星投資了30%的PlayNitride所有權(quán)。

Virey說，三星雖然較晚進(jìn)軍MicroLED市場，但一直“積極地尋找可收購或授權(quán)技術(shù)的公司”。除了PlayNitride，三星今年初還與中國LED巨擘三安光電(San’an Optoelectronic s)達(dá)成項協(xié)議，計劃共同開發(fā)MicroLED顯示器。如今，三安由于擁有最大的制造產(chǎn)能而主導(dǎo)LED市場。對于三星而言，與三安的合作對于確保穩(wěn)定的LED芯片供應(yīng)至關(guān)重要。

然而，Apple仍在MicroLED開發(fā)方面保持領(lǐng)先地位。Virey說，Apple于2014年收購新創(chuàng)公司Luxvue——為消費性電子產(chǎn)品開發(fā)低功耗MicroLED顯示器的開發(fā)商，讓Apple得以擁有“迄今為止最廣泛的MicroLED專利組合”。

Apple于2015年12月收購Maxim Integrated位于硅谷的晶圓廠，就是一個最佳照。由于Apple的Luxvue采用基于MEMS的印刷技術(shù)，可將微小的LED芯片精確地放置在背板上，因此，Virey推測那就是在以前的Maxim小型MEMS廠打造的，后來由Luxvue團(tuán)隊用于進(jìn)行試運轉(zhuǎn)，進(jìn)一步完善其“轉(zhuǎn)移壓印頭”(transfer heads)的技術(shù)。

智能手表：易于實現(xiàn)的目標(biāo)

在各種MicroLED應(yīng)用中，Virey認(rèn)為智能手表是“容易實現(xiàn)的目標(biāo)”，主要原因在于MicroLED用于智能手表的優(yōu)勢比比電視或智能型手機等應(yīng)用更明顯勢。

MicroLED應(yīng)用

然而，Virey提醒道，Apple想要最先使用MicroLED也不是那么容的事。如果Apple打算在其Watch中使用MicroLED，必須從一開始就確保能夠大量供應(yīng)，因為Apple Watch市場本身十分龐大。相形之下，他推測像小米(Xiaomi)或華為(Huawei)等較小型的OEM將只需要大約幾百萬片MicroLED的規(guī)模。

無論是哪一種方式，很難想象Apple會在未完全就緒的情況下冒險推出MicroLED。Virey說，Apple的作法通常不僅希望完善技術(shù)，甚至想“進(jìn)一步擴(kuò)大與競爭對手的差距，并帶來一些MicroLED技術(shù)的獨特和突破性能。”

例如，Virey推測，Apple可能會整合所有的像素，然后利用在MicroLED顯示器上的更大可用空間，添加各種不同的“像素傳感器”。他補充說，這可能會是3D傳感技術(shù)，包括手勢和位置。

隨著MicroLED的工藝日趨成熟，Yole預(yù)計未來的應(yīng)用將進(jìn)一步擴(kuò)展。Yole并將2021年至2023年稱為MicroLED的“第一階段”，預(yù)計MicroLED將在此階段進(jìn)入智能手表以及“非常高端的大尺寸電視(85-110吋)等成本不受限的應(yīng)用。”

此外，Virey指出，MicroLED的早期殺手級應(yīng)用可能包括擴(kuò)增實境(AR)以及車用抬頭顯示器(HUD)等“小型設(shè)備......它們不需要很大的量。”