終極顯示技術的衝擊：Micro LED空間測算

報告摘要

Micro LED：有可能成為終極顯示技術的一種技術路徑，指的是在一個晶元上集成的高密度微小尺寸的超高亮度發光二極體二維陣列。與廣泛應用的LCD和OLED相比，Micro LED顯示技術具有全方位碾壓的優勢，包括低功耗、高亮度、超高的解析度與色彩飽和度、響應速度更快、使用壽命長、超薄…等等。Micro LED的功耗只有LCD的10%，是OLED的50%，亮度卻是LCD的30倍，OLED的60倍。同時，Micro LED顯示屏的像素密度可以做到1500 PPI以上，而LCD和OLED屏幕PPI約在800 和400左右。

本文討論的是MicroLED在幾種可能應用方向上的潛在規模空間。短期來看，智能手錶、VR/AR由於所需像素較少最有可能實現量產。長期展望，隨著技術的逐漸成熟，Micro LED也將在戶外顯示、智能手機、平板電腦和TV等領域實現商業化。我們預計2018-2021年， Micro LED 4寸外延片潛在的規模空間（不考慮滲透率）分別為8.64億片、9.26億片、18.93片和38.24億片。

Micro LED的製造難點主要集中在巨量轉移、檢測與修復方面以及驅動IC的設計和工藝上。巨量轉移方面，目前轉移一個4K屏幕的Micro LED就需要1個多月。轉移設備的精密度也無法達到Micro LED巨量轉移的精密度規格需求。IC設計和工藝方面的難點在於，高精度CMOS電路設計和加工，高精度共晶焊工藝控制。

Micro LED商業化面臨諸多難題，Mini LED成過渡選擇。Micro LED面臨這諸多難題，目前還無法實現大規模商業化。廠商開始退而求其次選擇晶元尺寸在100-200μm的MiniLED來作為過渡，期望可以通過MiniLED為Micro LED爭取更多時間。我們測算到2021年MiniLED的應用超過行業產能的10%，是不可小覷的LED下游增量市場。

投資策略：雖然暫時受到一些技術問題的困擾，但我們認為作為下一代顯示技術，Micro LED未來的前景非常值得期待。目前國內LED晶元企業三安光電、華燦光電、乾照光電；面板企業京東方；以及材料企業康得新等都有布局Micro LED，並已經取得了一些進展，建議投資者積極關注。

風險提示：Micro LED技術遲遲不能取得突破。

目錄

一、 Micro LED：未來終極顯示技術

(一) Micro LED技術原理

(二) Micro LED優點：低功耗、高亮度、高解析度

二、 Micro LED機遇-未來市場空間測算

(一) 智能手錶市場

(二) VR/AR市場

(三) 智能手機市場

(四) 平板電腦市場

(五) TV市場

(六) 戶外顯示市場

(七) Micro LED 4寸外延片的市場空間

三、 Micro LED前景美好，困難重重

(一) 巨量轉移

(二) 檢測與修復

(三) 驅動IC設計

四、 Mini LED：過渡階段的承擔者

五、 廠商布局與投資策略

(一) 廠商布局

(二) 投資策略

一、 Micro LED：未來終極顯示技術

1.1 Micro LED技術原理

Micro LED（微發光二極體）陣列指在一個晶元上集成的高密度微小尺寸的超高亮度發光二極體二維陣列。Micro LED顯示屏，是底層用正常的CMOS集成電路製造工藝製成驅動電路，然後用MOCVD設備在集成電路上製作Micro LED陣列的微型顯示屏。

簡單講，Micro LED顯示技術就是傳統LED顯示技術的微縮化,即將傳統尺寸LED微縮至微米級別，之後通過巨量轉移技術將數百萬的RGB三色micro LED安裝到屏幕基板上，形成Micro LED顯示屏。在該技術下每一個Micro LED都是一個能夠自發光的像素（Pixel），可以單獨驅動點亮。

Micro LED顯示屏與傳統LED顯示屏最大的區別在於顯示屏中單個LED的尺寸和像素點間距。Micro LED在單個LED尺寸和點間距上都達到了微米級別（幾十微米），而傳統LED顯示屏的LED尺寸和點間距則以毫米級為主，Mini LED大小則在100μm（邊長）左右。

1.2 Micro LED優點：低功耗、高亮度、高解析度

與LCD和OLED相比，Micro LED顯示技術具有低功耗、高亮度、超高的解析度與色彩飽和度、響應速度更快、使用壽命長、超薄等特點，引起了業界的高度重視。

1、低功耗

MicroLED的功耗只有LCD的10%，是OLED的50%。LCD中液晶的光閥門作用必須以偏振光為前提，光線通過上下兩片偏光片損失了57%左右的亮度；此外為呈現彩色效果，LCD需要使用彩色濾光片，這一層薄膜直接導致整體光效率下降超過70%;在加上其他損失，液晶顯示對背光源亮度的利用效率最多只有8%，即92%的能量被浪費了。

對於Micro LED顯示的應用，由於其採用三原色亞像素自發光的結構，其光效率理論上可以達到95%。而與使用有機材料的OLED相比， Micro LED的無機材料發光效率也更高。Micro LED功耗要明顯低於LCD和OLED, 顯示相同的畫面，其功耗大約只有LCD的10%，OLED的50%。

顯示屏幕功耗的降低將明顯改善下游應用的續航時間。以智能手機為例，目前LCD屏幕的耗電量普遍佔到智能手機耗電量的50%以上，若未來手機採用Micro LED的顯示屏，將顯著降低智能手機的功耗、提升續航時間，極大地改善消費者體驗。

2、高亮度

Micro LED的亮度大約是LCD的30倍，OLED的60倍。由上文所述，Micro LED的發光效率方面明顯大於LCD。另外與OLED使用有機材料不同，Micro LED在發光部分中使用了氮化鎵（GaN）材料，這種材料可以提供明顯優於OLED的亮度。理論上，Micro LED亮度可以達到105 cd/m2,遠高於LCD的3000 cd/m2和OLED的1500 cd/m2。

Micro LED的高亮度特點，使消費者在光照較強的環境中也能很容易看清屏幕，因此特別適合應用於經常在戶外的一些產品，如智能手機、未來的車用顯示、可穿戴設備、戶外顯示屏、交通燈等。

3、高分辨率

Micro LED顯示屏的像素密度可以做到1500 PPI以上，而LCD和OLED屏幕PPI約在800 和400左右。在Micro LED顯示技術下每一個Micro LED都是一個能夠自發光的像素（Pixel），同時單個Micro LED都在微米級別，因此它可以做到非常高的解析度。以5.5寸16:9的智能手機屏幕為例，假設單個Micro LED尺寸為5μm，我們計算出像素點間距在5微米和10微米下的PPI分別為2541和1691。

除上述三個明顯優勢外，Micro LED 優點還包括壽命長、響應速度快等。由於Micro LED使用無機材料，且結構簡易，幾乎無光耗，它的使用壽命非常長。而OLED作為有機材料、有機物質，有其固有缺陷——即壽命（如：OLED燒屏或圖像殘留現象）和穩定性，難以媲美無機材料的Micro LED。在響應速度上，Micro LED的ns也明顯優於LCD的ms和OLED的μs。

二、Micro LED機遇-未來市場空間測算

Micro LED未來前景值得期待。隨著互聯網、物聯網等的發展，對顯示技術不斷提出新的要求，需要開發具備低功耗、高解析度、高亮度等特點的高品質顯示產品，Micro LED在這方面的具備突出優勢，未來的前景非常值得期待。Yole Developpement預計，Micro LED應用的出貨量將從2019的610萬台增長到2025年的3.29億台，6年複合增長率高達94.4%；LEDinside預計，Micro LED將替代的潛在顯示器市場規模約為每年370億美元。

我們認為，短期來看，智能手錶、VR/AR由於所需像素最有可能實現量產，未來隨著技術的逐漸成熟，Micro LED也將在戶外顯示、智能手機、平板電腦和TV等領域實現商業化。

下面我們將根據下游主要應用產品的出貨量、解析度等數據來估算2018-2021年Micro LED 4寸外延片潛在的市場空間。下游應用我們主要選取智能手錶、VR/AR、智能手機、平板電腦、TV面板和戶外顯示屏。

2.1智能手錶市場

假設1：2018-2021全球智能手錶出貨量為39.54、53.44、66.52、78.99百萬台；

假設2：智能手錶解析度參考蘋果最新發布的iWatch SERIES3 像素272*340；

假設3：單個Micro LED晶元大小為邊長10μm正方形；

我們預計2018-2021，智能手錶領域Micro LED 4寸外延片潛在的市場空間分別為13萬片、18萬片、22萬片和26萬片。

2.2 VR/AR市場

假設1：2018-2021全球VR/AR的出貨量為11.8、21.4、38.97、61.46百萬台；

假設2：解析度參考最新發布的HTC Vive Pro 2880*1600；

假設3：單個Micro LED晶元大小為邊長3μm正方形；

我們預計2018-2021年，VR/AR領域Micro LED 4寸外延片潛在的規模空間分別為18萬片、32萬片、58萬片和92萬片。

2.3智能手機市場

假設1：2018-2021全球智能手機的出貨量為15.85億、16.42億、16.95億、17.44億部；

假設2：2018和2019年解析度參考iphone 8的1980*1080；2020和2021年解析度參考iphone X的2436*1125；

假設3：單個Micro LED晶元大小為邊長5μm正方形；

我們預計2018-2021，智能手機領域Micro LED 4寸外延片潛在的規模空間分別為2952萬片、3058萬片、4173萬片和4292萬片。

2.4平板電腦市場

假設1：2018-2021全球平板電腦出貨量為1.55億、1.54億、1.53億、1.53億台；

假設2：2018和2019年解析度參考蘋果12.9英寸iPad Pro像素2732*20488；2020和2021年解析度參考4K像素3840*2160；

假設3：單個Micro LED晶元大小為邊長10μm正方形；

我們預計2018-2021，平板電腦領域Micro LED 4寸外延片潛在的規模空間分別為3761萬片、4450萬片、7707萬片和8932萬片。

2.5 TV市場

假設1：2018-2021全球TV出貨量維持在2.64億；

假設2：2018解析度為1920*1080,2019-2020採用4K解析度3840*2160，2021採用6K解析度5780*2890；

假設3：單個Micro LED晶元大小為30μm正方形；

我們預計2018-2021，TV領域Micro LED 4寸外延片潛在的規模空間分別為7.56億片、8.06億片、17.25億片和36.38億片。

2.6戶外顯示市場

假設1：2018-2021年，戶外顯示屏出貨量為1470萬m2、1543萬m2、1621萬m2和1702萬m2；

假設2：戶外顯示屏的PPI為40；

假設3：單個Micro LED晶元大小為邊長55μm正方形；

我們預計2018-2021，戶外顯示屏領域Micro LED 4寸外延片潛在的市場空間分別為4110萬片、4470萬片、4860萬片和5280萬片。

2.7 Micro LED 4寸外延片的市場空間

綜上所述，我們預計2018-2021年Micro LED 4寸外延片潛在的市場空間為8.64億、9.26億、18.93億以及38.23億片。即使Micro LED只替代10%的顯示市場，以目前2018年顯示市場的體量，對4寸外延片的需求也將超過8000萬片/年，這已經超過目前全年的4寸外延片需求了（我們估算2017年全年4寸外延片需求約在6000萬片左右）。

三、Micro LED前景美好，困難重重

Micro LED主要生產工藝主要包括外延片生產、晶元製造、Thin-film工藝、巨量轉移、檢測與修復。其中，外延片生產、Micro LED晶元製造、Thin-film工藝跟傳統的LED生產比較相似，企業只需對設備稍加改造就可用於Micro LED製造環節。目前的製造難點主要集中在巨量轉移、檢測與修復方面以及驅動IC的設計和工藝上。

3.1 巨量轉移

巨量轉移指將巨量的Micro LED晶元通過工程技術轉移到TFT基板上。轉移的難點在於晶元尺寸太小而數量又眾多。以一個3840*2160解析度的TV屏幕為例，單個屏幕所需Micro LED晶元829.4萬個，需要轉移的紅綠藍子像素高達2488.2萬個，而每一個LED像素直徑又僅為30μm，目前設備加工速度約為25000個單位/小時，因此加工一個4K屏幕就需要1個多月。

此外，千萬級的RGB像素也給轉移過程中的良率控制帶來了很大的挑戰。仍以4K屏幕為例，為了將壞點控制在兩位數以內，轉移的良率需要提高到99.9999%，這就需要Micro LED製程的設備的精密度需降到±0．5μm。但目前現況轉移設備（Pick ＆ Place）的精密度是±34μm （Multi－chipper Transfer），覆晶固晶機（Flip Chip Bonder）的精密度是±1．5μm （每次移轉為單一晶元） ，皆無法達到Micro LED巨量轉移的精密度規格需求。

目前巨量轉移是各家企業突破的關鍵點。近期英國企業Optovate Ltd.宣布他們在MicroLED巨量轉移方面取得了重大突破，他們開發了一種獨特的MicroLED轉移技術，可以將Micro LED從晶圓上提取到用於顯示和照明的背板上，實現精準的光學陣列。由於沒有更多信息，我們無法了解具體技術細節，但是可以判斷，巨量轉移技術取得突破也不遙遠了。

3.2 檢測與修復

由於單個LED晶元達到了微米級，一個5寸智能手機的Micro LED顯示屏上需要轉移的LED晶元也將是數百萬。數百位顆微米級別的晶元轉移，良率和精度的控制都是目前的技術難點。另外，當微米級的LED晶元發生損壞，如何在百萬級甚至千萬級的晶元中對壞點進行檢測修復也是一大挑戰。

3.3 驅動IC設計

CMOS提供上層LED像素的邏輯開關信號和電源，分別用於製作CMOS電路板和Micro-LED晶元陣列，通過高精度共晶焊工藝將兩者連接。其中的技術難點在於：1）高精度CMOS電路設計和加工；2）高精度共晶焊工藝控制，包括焊料選擇、焊球直徑控制和擴展控制，低溫共晶工藝。

四、Mini LED：過渡階段的承擔者

由於MicroLED當前面臨這上述諸多難題，目前還無法實現大規模商業化。廠商開始退而求其次選擇晶元尺寸在100-200μm的MiniLED來作為過渡，期望可以通過MiniLED為Micro LED爭取更多時間。

與Micro LED不同，Mini LED是一種背光技術，只是增加了更多LED燈珠。由於Mini-LED可以做的很小，可以實現更多精細的分區，進而通過區域調光（Local Dimming）實現高動態範圍(HDR)的屏幕效果，呈現更細緻的屏幕畫面。此外Mini LED面板厚度也可以做到和AMOLED面板相同。

根據相關媒體報道，包括華為、OPPO和小米在內的知名智能手機廠商都計劃在今年下半年推出的智能手機中採用mini LED背光顯示屏，並且已經要求中國台灣地區面板廠商從今年6月起啟動生產工作。

Mini LED登場有望刺激短期內LED外延片需求。基於以下假設，同時按照Micro LED外延片空間測算方法，我們測算出2018-2021年Mini LED在智能手機上的應用對4寸外延片的需求分別為36萬片、94萬片、194萬片和400萬片。

假設1：2018-2021全球智能手機的出貨量為15.85億、16.42億、16.95億、17.44億部；

假設2：單機mini LED晶元數為4000顆；

假設3：Mini LED晶元尺寸採用150μm；

假設4：未來四年Mini LED在背光市場滲透率分別為2%、5%、10%、20%。

對於TV市場，同樣可以預估4寸片需求數為27萬片、68萬片、136萬片和272萬片。

電影院也是MiniLED的一大應用場景，也是目前看到的第一個開始應用MiniLED的市場。如果用在電影屏幕上，MiniLED可以直接做RGB顯示，我們預估MiniLED近四年對4寸外延片的需求數為0.12萬片、0.61萬片、1.22萬片、2.45萬片。

假設1：2018-2021全球電影屏幕數量保持17萬塊不變；

假設2：電影屏解析度為4K；

假設3：Mini LED晶元尺寸採用200μm；

假設4：未來四年Mini LED在電影屏幕市場滲透率分別為1%、5%、10%、20%。

綜上，僅僅測算智能手機背光、TV背光、電影屏顯示三個市場，假設2021年滲透率達到20%，同時LED晶元行業產能年均複合增速為20%，MiniLED晶元需求數佔LED晶元行業產能佔比將超過10%，是不容小覷的LED下游增量應用。

五、廠商布局與投資策略

5.1 廠商布局

目前，sony、蘋果、三星等巨頭以及台灣和內地相關公司都在積極布局Micro LED技術。

Sony在2012年1月的「International CES」上，展出了1920×1080像素的55英寸LED顯示器「Crystal LED Display」。根據索尼方面提供的技術規格，Crystal LED Display是一種自發光式顯示技術，通過每個像素上RGB三色超精細LED發光二極體實現彩色圖像，整個屏幕需要用到約600萬個LED晶元。

蘋果公司在2014開始布局Micro LED。2014年5月蘋果收購美國Micro LED顯示技術公司LuxVue Technology，並取得多項Micro LED專利技術，此後也持續布局有關技術專利；三星更是在CES 2018展會上展示了146英寸的Micro LED電視——The Wall。

台灣地區方面，晶電與17家廠商成立巨量微組裝產業推動聯盟（CIMS），預計在2018-2019年會將Micro LED應用於穿戴裝置上；群創在積極研發Micro LED，並先轉向發展mini LED，預計2018年推出Mini LED相關產品；台積電正與蘋果合作解決Micro LED的技術瓶頸問題；億光，打算切入Mini LED供應商機等等。

內地企業方面，三安光電在一兩年前就在研發相關技術；京東方已開展Micro LED的技術研發，並取得一定的進展；康得新，投資擁有多項MicroLED專利公司Ostendo。其他公司包括華燦光電、華星光電、乾照光電等也都在進行Micro LED技術的研究。

5.2 投資策略

雖然暫時受到一些技術問題的困擾，但我們認為作為下一代顯示技術，Micro LED未來的前景非常值得期待。目前國內上市公司三安光電、華燦光電、乾照光電、京東方等都有布局Micro LED，並已經取得了一些進展，建議投資者積極關注。

短期來看，Micro LED在巨量轉移、檢測與修復等環節還存在一些技術難題，但我們基於其對LCD和OLED在顯示技術上的優勢以及潛在的市場空間測算，我們認為作為下一代顯示技術，Micro LED未來的前景非常值得期待。一旦相關技術取得突破，Micro LED將對LED行業、LCD和OLED面板行業等光電顯示行業帶來極大的衝擊。

5.3相關覆蓋公司

三安光電

三安光電是國內布局MicroLED最為領先、技術最為先進的公司。如此之下，LED晶元市場空間將擴大一個數量級，三安作為LED晶元龍頭，成長天花板被打開。公司在這兩項技術上已經有深入布局，國內領先，也必將在新市場中一馬當先。

LED擴產遇上景氣，全年業績保持高增長。2017年是LED行業繁榮之年，公司本年度內大規模擴產，月產能從年初150萬片左右擴至年終接近300萬片，全年業績增速創下2011年以來的最高值。在四季度公司策略性主動降價的情況下，公司單季度扣非後凈利潤環比仍有所上升，顯示公司優秀的盈利能力與抗風險能力。

不止於LED，化合物半導體龍頭呼之欲出。公司不僅僅擴產LED晶元，也全面布局化合物半導體。公司具備GaAs HBT/pHEMT和 GaN SBD/FET 工藝實力，已經在光通訊器件、濾波器、電力電子器件等方面深度布局，已陸續進入量產階段，此次再次加碼，顯示公司對化合物半導體業務的重視與信心。公司是國內目前在化合物半導體布局最為完善也最為超前的企業，未來也將最為受益，是當之無愧的化合物半導體龍頭。

華燦光電

迎接小間距爆發，顯示屏晶元放量。小間距滲透率持續提升，且點間距持續縮小，給上游LED晶元帶來的新增需求將呈指數級增長。在顯示屏晶元領域，公司繼續保持國內最大供應商地位，提供符合全系列全色系RGB晶元/倒裝RGB晶元，將顯著受益小間距這一細分市場的爆發。

承接海外高階訂單，受益產能轉移。隨著LED行業整體向國內轉移，海外晶元廠無奈退出生產，將訂單轉移給大陸廠商。公司作為大陸以及全球領先的晶元廠，晶元產品性能已經被廣泛認可，承接大量優質高階訂單，包括海外代工訂單及韓國市場高端外延片銷售訂單等。2017年上半年外延片出口收入較上年增長40.96%。

積極投入新技術研發，為未來的競爭做儲備。公司持續加大產品研發投入，不斷提升產品性能，以鞏固和加強公司的核心競爭力，為將來新一階段的競爭做準備。目前850nm紅外LED晶元、車燈用倒裝LED晶元、倒裝RGB晶元研發項目基本完成；紫外LED、Micro-LED前期研發取得了初步成果。在6英寸晶棒的生長工藝，6英寸襯底的加工技術方面，取得顯著進展。

乾照光電（https://mp.weixin.qq.com/s）

紅黃光龍頭，有望在新領域深度受益。公司是國內紅黃晶元市場佔有率最高的廠商，目前紅黃光的產能機台是22台，峰值產能是17萬片。未來隨著VCSEL激光器的大規模應用以及MiniLED、MicroLED的潛在應用，公司在紅黃光晶元的積累保證了公司在新領域的競爭力，給公司發展帶來新機遇。在MicroLED時代，公司的稀缺價值值得重點關注。

積極擴產迎接LED行業大景氣周期。公司2017年度公布兩項擴產計劃，目前均在積極推進當中。揚州紅黃光擴產項目18年一季度開始產能陸續釋放，南昌藍綠光擴產項目保守預計2019年產能開始釋放。擴產陸續完成後，公司將成為LED晶元行業主要參與者之一，享受LED行業持續景氣帶來的紅利。

太平洋電子團隊介紹

劉翔 首席分析師

浙江大學學士、中科院碩士，4年實業工作經驗、7年證券研究經驗。曾先後任職於聯發科、第一創業證券、國信證券，參與過北斗衛星規劃與設計、數字電視主晶元及手機基帶晶元的核心研發；主持設計的DisplayPort晶元年出貨量位居全球龍頭；2013年新財富第3名，2014年新財富第5名。現為太平洋證券研究院院長助理兼電子行業首席分析師。

劉尚 分析師

廈門大學工學學士，武漢大學金融碩士。曾就職於長江證券，2017年7月加入太平洋證券電子團隊。

劉宇轍 分析師

中國科學院微電子學博士，2年實業工作經驗，參與過物聯網晶元、數字電視接收晶元、射頻開關、功率放大器設計，參與多項國家重大專項課題研究；2年買方工作經驗，管理的賬戶投資收益率內部排名第一，2017年10月加入太平洋證券。

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