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MicroLED顯示現在確實是大熱門,Apple(蘋果公司)在積極地進行內部開發。蘋果已經針對這一新型顯示技術的所有關鍵元件,進行了知識產權開發和布局。預計它們將在不遠的將來決定由哪家公司來負責microLED的設計和生產(可能包括蘋果公司自己)。
MicroLED顯示領域的專利主要由初創企業和科研院所主導。除了Sharp和Sony以外的顯示屏制造商和LED制造商,進入該領域則相對較晚。事實上,很多廠商是在Apple(蘋果公司)收購Luxvue,展現了對MicroLED顯示技術的信心之后,才開始大力投入MicroLED顯示技術研發的。
哪些公司在MicroLED顯示領域布局了專利?它們涉足的技術領域主要有哪些?專利地位又如何?
MicroLED顯示專利百家爭鳴
Yole在MicroLED顯示領域檢索出了125家企業和組織申請的近1500件專利。這些申請人包括了許多初創企業、顯示屏制造商、OEM廠商、半導體企業、LED制造商以及科研院所。
該領域的專利整體相對比較“年輕”,專利平均年齡約為3.2年。該領域的首件專利申請于2000~2001年之間,不過,直到2012年以后,才開始出現大量的專利申請。因此,目前為止,該領域的授權專利還很少。
該領域的開拓者包括Sony(索尼)、Sharp(夏普)、MIT(美國麻省理工學院)等,不過早期的大量開發工作主要由眾多科研院所完成,包括Kansas State University(美國堪薩斯州立大學)、University of Hong Kong(香港大學)、Strathclyde University & Tyndall Institute (斯特拉斯克萊德大學和廷德爾研究院)、University of Illinois(美國伊利諾伊大學),當然還包括Luxvue,以及后來的Playnitride和Mikro Mesa等初創企業。
Yole專利分析揭示了一些目前還沒有被MicroLED顯示領域所熟知的廠商。此外,通過專利分析還證實了Intel(英特爾)和Goertek(歌爾股份)等許多非典型顯示屏技術企業的涉足。另一方面,Huawei(華為)等在該領域較活躍的許多廠商,目前竟然還沒有相關專利公開。
總體來看,MicroLED顯示領域的專利主要由初創企業和科研院所主導。除了Sharp和Sony以外的顯示屏制造商和LED制造商,進入該領域則相對較晚。事實上,很多廠商是在Apple(蘋果公司)收購Luxvue,展現了對MicroLED顯示技術的信心之后,才開始大力投入MicroLED顯示技術研發的。
截止2017年12月,Apple在MicroLED顯示技術領域擁有最多的專利,并且覆蓋了幾乎所有的技術節點。不過,Apple很多相關專利,都是圍繞著其MEMS轉移技術而開發的。而Sony等其它廠商,雖然專利數量略少,但是可能擁有更多基礎設計專利,打造了更強的專利壁壘。
主要MicroLED專利申請人排名
蘋果公司microLED顯示技術重點領域的專利結構圖
轉移技術和顯示結構專利主導,缺陷管理專利意外落后
MicroLED顯示技術領域的許多專利都包含了對顯示概念和架構的描述。但是就制造技術而言,像素轉移和裝配技術,毫不意外的成為這些發明專利的重要主題。能否低成本、及時且高良率地精準裝配數百萬個微型LED芯片,一直以來都是MicroLED顯示能否實現的關鍵。
目前,50多位專利申請人提出了很多可能的解決方案。有些顯然經過深入的研究,并探索了實際可行的開發策略以應對相關技術挑戰。但是,也有很多專利申請僅含糊的描述了設計想法或概念。盡管專利提出的解決方案很多,但大多可以歸為數種主要的技術類型,包括MEMS、elastomer stamps(彈性印章)、fluidic transfers以及sticky tapes等。
MicroLED目前相比傳統的“macro”LED制造效率要低很多,除了轉移技術以外,芯片設計和制造技術也很關鍵。需要新的結構和制造工藝來提高效率,使芯片適宜轉移和裝配,或為顯示應用優化光束發射。不過,令人意外的是,關于缺陷管理和MicroLED測試的專利申請相對很少。即使制造良率很高,缺陷像素仍然存在,因此,缺陷管理和MicroLED測試技術被認為是MicroLED顯示的關鍵使能技術,MicroLED制造離不開有效的缺陷管理策略。
2017年按技術節點分解的MicroLED專利族
復雜的供應鏈
要實現MicroLED大規模制造需要結合三種完全不同的技術和供應鏈區塊:LED 制造、背板制造以及微芯片大規模轉移和裝配。相比傳統的顯示屏供應鏈,該領域的供應鏈很長很復雜。每一步工藝都很關鍵,高效的實現全面管理極具挑戰。目前,沒有一家公司能夠掌控整個供應鏈,相對于其它成熟的顯示技術,MicroLED供應鏈顯得更加平衡。
MicroLED技術領域專利申請人的多樣化反應了這些挑戰,但是對于不同的應用,需求也各不相同。對于企業級、軍事及醫療應用的AR/MR(增強現實/混合現實)等量小、高附加值的應用,那些掌握優秀技術且資金充裕的初創企業,往往能夠高效地管理供應鏈。然而,TV和智能手機等消費類應用,則要求大量的投入已啟動大規模制造。
盡管只有少數廠商擁有覆蓋所有主要技術節點(轉移芯片結構、顯示架構等)的廣泛專利布局,但是,現在已經有足夠多的專利申請人在各個技術節點布局了專利,一旦MicroLED顯示進入大規模量產并上市,這些專利會帶來復雜的授權許可和專利訴訟。
在各個技術領域擁有強大專利布局的小企業,將嘗試從涉及MicroLED制造的大型廠商獲取專利授權許可費用。而大企業也將利用專利來互相鉗制,阻止其競爭對手進入市場。為了早作準備,后來者正在大量申請專利,盡管其中很多專利并沒有太多含金量。
按廠商類型分解的MicroLED專利族