从Micro LED专利看华为的布局

作为“显示终极技术”，Micro LED具有芯片尺寸小、集成度高和自发光等特点，相对其他显示技术，其在亮度、分辨率、对比度、能耗、使用寿命、响应速度和热稳定性等方面具有更大的优势。近日，据天眼查显示，华为新增多项专利信息，其中一项名称为“芯片的转移方法、晶圆以及用于抓取芯片的转移头”，公开号为CN114765118A。

实际上，除了华为之外，苹果、三星、索尼、LG、TCL、京东方、三安光电、利亚德等厂商均布局了Micro LED。Micro LED不仅极大地拓展了LED显示应用范围，未来也将颠覆显示技术竞争格局，将在电视、手机、iPad、显示器、AR/VR眼镜、智能手表等消费电子领域广泛应用。而这一专利信息不仅表明华为正在发力Micro LED，更侧面反映了其将进一步强化消费电子业务。

Micro LED技术挑战有哪些？

从概念表述来看，Micro LED显示技术是指以自发光的微米量级的LED为发光像素单元，将其组装到驱动面板上形成高密度LED阵列的显示技术。

其中，MicroLED显示器可提供与OLED相同的完美黑色，但没有烧伤的危险，并且比任何其他显示技术都具有更高的亮度。与OLED相比，MicroLED的另一个吸引人的特点是亮度增加。例如，尽管OLED电视的HDR标准为540尼特，但市售的基于MicroLED的电视有望提供约4000尼特，且随着技术的发展，甚至可能提供更高的尼特。

同时，从理论上来说，由于MicroLED使用了无机发光材料，相对OLED的有机发光材料，其寿命期显然更具优势。只不过由于MicroLED还存在诸多技术难题，仍未大范围应用。

尽管概念上很简单，但是MicroLED大规模量产却不简单。

现阶段，MicroLED还有许多技术瓶颈有待突破，如芯片制造、巨量转移、检测修复等，这也是目前MicroLED出货量低、售价高昂原因。其中，在芯片制造上，外延片厚度、波长、亮度均匀性与一致性要求更高，芯片结构比传统LED更为复杂，且目前行业制造工艺尚未标准化，使得工艺和设备标准化程度低、良品率和产量尚不成熟。

不过，MicroLED最大的技术痛点是巨量转移。因为芯片制造完成后，需要将微米级的晶粒转移到驱动电路基底上，无论是TV屏还是手机屏转移数量相当巨大，并且显示产品对于像素错误的容忍度极低。例如要制造少于5个像素坏点的全彩1920*1080显示屏，良率必须达到99.9999%！

同时，MicroLED坏点检测修复也是难点之一。由于MicroLED尺寸极小，传统测试设备难以使用，如何在百万级甚至千万级的芯片中对坏点进行检测修复是一大挑战，同样通过检测技术挑出缺陷晶粒后，如何替换坏点也是一项不可或缺的技术。

综合上文，我们可以得出关于巨量转移的结论：一是MicroLED芯片需要进行多次转移（至少需要从蓝宝石衬底→临时衬底→新衬底），且每次转移芯片量非常大，对转移工艺的稳定性和精确度要求非常高；二是对于R/G/B全彩显示而言，由于每一种工艺只能生产一种颜色的芯片，故需要将红/ 绿/蓝芯片分别进行转移，需要非常精准的工艺进行芯片的定位，极大的增加了转移的工艺难度；三是MicroLED的厚度仅为几微米，将其精确地放置在目标衬底上的难度非常高，芯片尺寸及间距都很小，要将芯片连上电路也是一个挑战。

最大的技术挑战为巨量转移

尽管MicroLED大规模量产还存在诸多技术挑战，但这里我们仅讨论巨量转移，以契合华为公布的MicroLED巨量转移的专利。

根据华为本次专利摘要显示，该申请提供了一种Micro LED芯片的转移方法、晶圆以及用于抓取芯片的转移头，该Micro LED芯片上具有疏水层，方法包括：将多个具有疏水层的Micro LED芯片放置于水溶液中；通过转移头抓取水溶液中的多个Micro LED芯片，转移头包括多个凹槽，凹槽用于容纳Micro LED芯片，凹槽的底部设置有亲水层，以使抓取的Micro LED芯片的疏水层远离凹槽的底部；将抓取的多个Micro LED芯片固定至目标基板上，Micro LED芯片的疏水层贴合目标基板。通过上述流体自组装的方法可以实现高效率的巨量Micro LED芯片的转移。

从专利摘要描述可见，华为所申请的Micro LED芯片转移方法是目前几大巨量转移方式之一，也正是被苹果公司收购、美国MicroLED巨量转移关键技术厂商eLux研究和开发的工艺和技术——流体自组装技术。如图表1。

据悉，流体组装巨量转移方法可解决Micro LED外延片波长不均匀的问题，避免显示屏出现马赛克现象，能够有效提升Micro LED外延片的利用率，降低制造成本。因此，对于解决巨量转移的瓶颈问题，流体组装方式被认为是一种可行且有效的解决方案。

2021年4月19日，eLux在官方网站上宣布通过流体组装技术已生产出12.3英寸MicroLED显示器，自然产率为99.987%。显示器由581,400个GaN MicroLED 在10分钟内组装而成， 组装速度为每小时310万颗，即3.1KK/时。其中有34个失效颗粒，33个可用激光修复，修复缺陷率接近百万分之一。与最常见的取放及激光转移方案相比，流体组装技术耗材使用较少、成本较低，在转移设备和转移过程中，流体组装设备不需要精密的对位控制，因此成本相对低廉。

另外，3年前就传出华为向日本东丽购买MicroLED制造设备。据悉，东丽既有液晶面板设备业务，也有LED设备业务，在MicroLED设备研发上具有先天优势。东丽MicroLED制造解决方案包括巨量转移设备、MicroLED检测设备、MicroLED修复设备等关键制程设备。其中，巨量转移设备主要采用的是激光转移技术，而激光转移技术也是应用潜力较大、可行性较强的巨量转移技术之一，尤其适合AR/VR等小尺寸微显示领域。

尽管华为本次公布的专利更类似流体组装技术路线，但无论哪种路线得以大规模量产，都将助力华为在显示硬件获得更大的竞争自主权。

最完美的显示面板技术前景

MicroLED这项技术在出现之初，就被认为是史上第一种没有尺寸限制的显示技术，并成为公认的显示屏未来发展方向，因而受到整个显示屏产业链厂商的大力追捧。该技术技术的基础特性非常出色，拥有宽色域、高亮度、低功耗、高稳定、长寿命、宽视角、高动态范围、高对比度，高刷新率、透明性，支持无缝连接和集成内部传感器等特点。

虽然这些特性能分别在LCD、OLED和QD面板上得以实现，但MicroLED技术却能一次性实现这些技术特性，几乎不存在明显的短板，也是目前在技术条件下表现最全面的显示面板技术。

目前，三星、LG、索尼、TCL、康佳、夏普、京东方、华星光电、三安光电、天马、友达、京瓷、錼创(PlayNitride)、铼宝(RiTdisplay)、青鸟(JBD)、VueReal(加拿大初创公司)、Plessey(英国公司，VR和MR屏幕供应商)等公司都有推出了基于该技术的相关产品。

其中，三星连续多年在CES展上推出MicroLED显示器。比如，三星在CES2022上推出89英寸MicroLED电视，预计在今年9月在其越南工厂开始量产。苹果公司也正在探索在其智能手表中使用MicroLED，尽管目前尚无上市时间表。LG和索尼等其他电子制造商也在研究基于MicroLED的产品。

从各大巨头布局可以看出，MicroLED作为一种“完美”显示面板技术，拥有比LCD、OLED更强的竞争活力。根据IHS Markit的预测，MicroLED有望成为大屏幕显示器的标准技术，到2026年，MicroLED电视的出货量将超过1500万。

近几年来，华为消费电子业务在芯片受到限制的情况下无疑受到了巨大的影响，从曾经的全球第一滑落到五名开外，销售收入也大幅下滑。今年4月，在华为终端商用办公新品发布会上，华为宣布全面进军商用领域，且宣布华为“消费者业务”已更名为“终端业务”，依托硬件和软件两大生态，不断丰富商用笔记本、台式机与显示器、平板、智慧屏、穿戴等产品品类，重点为政府和教育、医疗、制造、交通、金融、能源等六大行业提供商用办公解决方案。

由此可见，华为消费电子业务还是受到了较大影响，否则也不会进行业务更名，推动业务多元化方向发展。

不过，华为布局MicroLED技术，在证明该技术的良好发展前景的同时，也侧面证明了华为未来将以MicroLED技术参与其多元化布局之路。如今，MicroLED技术正从“实验室”发展阶段，逐渐走向大规模量产阶段，前行的挑战仍在，但实际商用值得期待。