Micro LED點亮新一代顯示技術！

來源：天風證券

1.Micro LED應用前景廣闊

顯示技術發展邏輯的兩個重要要素是提升顯示效果與降低顯示功耗，在巨頭帶動效應下，當技術突破和產能釋放相結合時，會迎來顯示產業鏈的革命，今年OLED大爆發即是如此。Micro LED是繼OLED之後新一代的顯示技術，顯示效果與功耗雙優，受巨頭垂青和布局，相關技術籌備歷經多年，有望在新一代手錶產品中率先應用，具備成為另一個顯示應用爆款的雛形。

1.1.WHATISMicro LED？打造微米級像素間距顯示

Micro LED技術是指在一個晶元上集成的高密度微小尺寸的LED陣列，每一個像素可定址、單獨由TFT驅動點亮，像素點距離在微米級。

對比Micro LED&小間距LED，燈珠間距是核心差別

小間距LED顯示屏由RGB三色晶元組成一個燈珠，燈珠經封裝後安插在顯示屏上。封裝燈珠除了晶元外，其他封裝材料包括支架、硅膠、固晶膠等，佔用了巨大的空間。故目前最小的小間距LED燈珠尺寸在0505，即0.5mmx0.5mm。而Micro LED單個顯示單元直接是微米等級的LED陣列，無需對單個顯示單元進行封裝，而是對整個模組進行封裝，故其單個顯示單元大小已經可以做到微米級，目前已經有10μmX10μm解決方案。

燈珠大小決定像素間距：0505小間距封裝，封裝燈珠大小在0.5mm，則它的像素間距極限在0.5mm（如下圖左所示）。而10μmx10μmMicro LED，假設由紅、藍、綠三色顯示單元組成一個像素，10μm間距的Micro LED顯示單元，其像素間距理論上可以做到最小20μm（排列方式如下圖右所示）。

小間距LED由於封裝間距的限制，很難應用到中小尺寸顯示上。如一台55寸電視，如果要做到4K解析度（4096x2160），則需要像素間距為0.29mm，目前小間距LED難以達到這樣的間距。而Micro LED微米級別的像素間距使其可以輕鬆勝任從中小尺寸顯示到中大尺寸顯示等各個應用場景。

1.2.Micro LED應用：大屏顯示切入利基市場，小屏顯示潛在的替代方案

1.2.1.大屏應用：

大屏應用中Micro LED主要競爭對手正是同樣定位高端大屏顯示的小間距LED。Micro LED相對小間距LED，除了小間距LED也擁有的無拼縫、高亮度等優勢外，還擁有可視角度大、亮度對比度更高、畫質更好等優勢：

1）可視角度大：相較於傳統的小間距LED顯示屏，由於Micro LED晶片尺寸更小，光學設計上可以使得可視角度更開闊。

2）對比度更高：單一大屏模組上，Micro LED光源佔比僅1%，黑色比例高達90%，可以吸收外界光線，達到更好的對比效果。

3）畫質更好：支持HDR，擁有十位元色彩深度與更廣的色域。

Micro LED價格顯著高於小間距LED，判斷在細分市場先發力。以索尼CLEDIS顯示屏作為參考，110寸Micro LED顯示大屏價格在60萬美元（等效間距約為1.25mm），而同等間距的小間距LED顯示屏價格約為10.7萬美元（P1.25）。

未來伴隨Micro LED的良率提升，產品量產，預計價格仍有大幅下降空間。我們判斷Micro LED顯示大屏由於其更出色的顯示效果，將率先應用在包括美術館、高端車展等高端細分領域。

1.2.2.小屏應用：競爭優勢突出，次世代顯示技術

在中小尺寸顯示領域，OLED顯示風頭正旺，大有取代LCD液晶屏之勢，我們判斷OLED之所以能受到各大終端廠商的青睞，正是因為其在反應時間、視角、顯色性、能耗等領域優於液晶顯示。而Micro LED在光效、清晰度諸多指標上優於OLED，僅從技術上看完全有機會取代OLED，有望成為繼OLED之後推動顯示質量提升的次世代顯示技術。

1）高光效，低功耗：OLED和Micro LED均採用主動自發光技術進行顯示，唯一的區別是OLED為有機材料自發光；Micro LED採用無機材料自發光。我們從原理角度闡釋為何Micro LED發光效率好於OLED。

發光效率又稱為外量子效率，由兩個因素決定：內量子效率和取出效率。內量子效率是指器件內部由複合產生的輻射光子數與注入器件的電子-空穴對數之比，取決於發光材料本身的特性和發光材料壘晶組成及結構；取出效率則指的是發光器件內部產生的光子，在經過器件本身的吸收、折射、反射後，實際在器件外部可測量到的光子數目。

Micro LED內量子效率優於OLED:OLED以有機物作為其發光材料，而Micro LED則與傳統的LED一樣，採用無機半導體材料構成PN結。無機材料分子之間帶隙寬、化學鍵強，因此具有較大的載流子遷移率。這意味著電子可以在無機材料中高速通過。而有機材料多是非晶材料，分子間作用很弱，因而載流子的遷移率比無機半導體材料要小得多。電子在遷移的過程中隨時會受到來自周圍介質的「襲擊」而湮滅，因此遷移速度越高，湮滅概率越小，發光效率也越高。從材料結構來看，採用無機發光材料的Micro LED內量子效率優於OLED。

Micro LED取出效率優於OLED：OLED採用多層結構，不同介質之間的折射率不同，因此有機發光層發出的光會被正面結構全反射掉一部分。光從有機發光層出發，40%的光被背部基板吸收，穿過正面各層消耗40%的光，最後的取出效率大約為20%。而Micro LED預期採用出光效率更高的倒裝封裝工藝，可以避免電極對光線的吸收，同時剝離襯底以後，光線直接出射，解決藍寶石對出光的影響。據了解採用倒裝結構的LED器件取出效率可達20%以上！

高發光效率主要體現在器件的節能性上，據測算在相同的亮度下，Micro LED比OLED約省電50%！（1）對於手機而言，屏幕耗電佔整體耗電量可達40%~80%。Micro LED耗電量大約為OLED的50%，LCD的10%。（2）對於智能手錶而言，主要耗電量在於CPU和顯示屏，如果將智能手錶的屏幕從當前的OLED改用Micro LED，手錶續航時間有望提升50%，從1天延遲到1.5天。

2）畫質好，輕易實現高PPI：

OLED中小尺寸顯示屏進行顏色顯示一般採用蒸鍍技術，通過電流加熱/離子加熱將紅、綠、藍三色有機發光體轟擊至ITO玻璃基板上，採用高精度金屬光罩（FineMetalMask）進行顏色對齊。當像素因提高解析度而變小時，FMM在為像素進行圖像成形時會有凹陷的問題，這也是限制OLED解析度提升的重要因素，且在像素點間距進一步縮小後，實現精準的色素對位變得更加困難。

而Micro LED採用半導體微細加工技術，可以將晶元尺寸控制在幾微米，畫質提升潛力巨大。以iphone7的4.7英寸屏幕為例，當前屏幕的解析度為1334×750，PPI為327。若採用10μm間距的Micro LED（10μm是目前業界做到的最小間距），手機可以輕鬆實現8K16K顯示。

3）超高亮度，強光下實現良好的顯示效果：

LED的一大特性便是超高亮度，從大屏來看，戶外LED大屏顯示亮度普遍在8000nits以上，在陽光直射下也能清晰的看清屏幕上的文字。而OLED屏由於發光材料的限制，發出的光相對更柔和，在戶外高亮環境的表現比LED要差。三星note7OLED顯示屏亮度為1000nits，已經是最亮的OLED顯示屏，與LED超高亮度的表現仍然有差距。

除此以外，Micro LED還有著和OLED屏幕一樣高對比度、廣色域、高反應速度等優點。高對比度：Micro LED顯示上每個像素都是由若干微型LED構成，顯示黑色只要對應LED不發光，不會出現傳統顯示器泛白的現象。LCD的對比度不會超過5000:1，但沒有漏光現象的OLED與Micro LED對比度理論上可達無窮，索尼的CLEDIS目前達到1000000:廣色域：Micro LED的色彩飽和度可達140%NTSC，而一般LCD顯示屏的色域只有65%-75%。反應速度快。反應速度比LCD快10倍，非常適合VRAR等對反應速度有較高需求的可穿戴設備應用。

1.2.3.看好Micro LED首先應用在智能手機&可穿戴設備等中小屏顯示應用場景

高PPI&低功耗，契合智能手機和可穿戴設備應用

中小尺寸面板應用在手機、可穿戴設備等，一方面近距離下畫質改善能使用戶體驗改善；另一方面移動設備續航能力越來越受到用戶的重視。這兩個需求完美契合Micro LED的特點。

自從蘋果發布了視網膜屏幕以來，手機廠商對於屏幕質量的重視程度與日俱增，以今年發布的主要機型來看，PPI普遍超過了去年九月的IPhone7的327，其中三星旗艦Galaxynote8達到515。Micro LED可以更輕鬆的實現高清顯示。而對於智能手錶，對PPI要求高的同時，由於經常要在室外使用，對屏幕亮度也有著較高需求。Micro LED更易實現高亮顯示，也更契合智能手錶的應用需要。

續航問題是當下手機行業的一大痛點，提升屏幕質量和手機性能等方面都意味著耗費能量的增多。大多手機需要一天一充，從網路上的評測可見，保持200nits屏幕亮度下，大多手機撐不到10個小時。屏幕耗電佔據整體耗電量可達40%~80%，低功耗技術可以大大延伸手機使用時間。對於智能手錶而言同樣如此，目前蘋果手錶續航也僅有18個小時，誰也不想在運動途中室外手錶沒電，提高手錶續航能力符合大眾需求！

以智能手機和可穿戴設備為代表的中小尺寸應用若引入Micro LED顯示，將帶來行業的又一次震動和輪轉。原因在於Micro LED節能效果更優於OLED。中小尺寸顯示應用快速發展，尤其是存量規模巨大的智能手機市場需求變動——追求顯示效果的同時致力於提高手機續航時間，引發麵板的結構變動和品質提高。

低延時&視覺模擬，契合VR設備應用

目前以SonyPlaystation和微軟OculusRift為代表的主流VR設備解析度一般為2K，在近距離接觸人眼的VR頭顯中，2K的解析度還是可以看到圖像像素邊緣的「鋸齒感」。對於人眼而言，人眼的視角在1度能只能看到60個像素，所以對於人眼在水平和垂直各1度的小方塊里需要有60*60個像素，以達到視網膜界別體驗。人在雙眼水平方向具有120度視角，垂直135度視角，整個視野範圍人眼的像素極限是1億1600萬像素，對應解析度要達到16K才能實現無鋸齒顯示！採用Micro LED，一方面採用20微米間距燈珠即可使頭顯設備實現16K顯示，另一方面，Micro LED採用像素級定址、各個單獨驅動的方式，採用眼球追蹤技術，可以著重渲染人眼聚焦的範圍，更適合於實現局部解析度的強化和背景的虛化，模擬真實人眼視覺效果！

Micro LED在納秒級別的響應速度保證低餘暉顯示，降低延時。顯示器上的像素點被點亮的時間為餘輝時間，LCD屏由於背光源發光，像素點在每一幀都是被點亮的，稱為全餘暉屏。餘暉會導致視覺效果產生拖尾現象，從而使人產生頭暈。為了降低餘暉，除了提高刷新率外，就是增加反應速度。VR設備延時的最主要原因是顯示屏延時，佔比達60%以上。Oculus的總延時為19.3ms，其中顯示屏延時為13.3ms。Micro LED響應速度媲美OLED顯示，有望將顯示屏延時降至當前的十分之一。故我們認為Micro LED是應用在VR器件商的優異屏幕選擇。

1.3.龍頭布局，產業鏈推進加速，Micro LED商用在即

1.3.1.終端品牌，索尼&蘋果先發制人

LED顯示屏由商業顯示過渡向消費級顯示。LED顯示技術逐漸從商業級顯示切入消費級顯示，其已經吸引了蘋果和索尼這兩家追求技術極致的消費電子巨頭，在該技術的發展歷程扮演著引導者的角色。索尼和蘋果在LED顯示領域代表兩大技術與應用方向:

索尼瞄準大屏應用

l索尼瞄準以商用顯示及高端家庭影院為代表的大尺寸Micro LED顯示。目前索尼220英寸4KMicro LED顯示屏售價為1.2億日元，約合700萬人民幣。索尼也將繼續發力Micro LED技術在電視大屏領域的應用。Micro LED微型化技術何時進入應用量產階段，備受業界關注，日前，Sony在美國消費電子展(CES)推出最新的CLEDIS大型顯示器，凸顯Micro LED在商用顯示器市場即將開啟新戰場。

蘋果布局Micro LED中小尺寸顯示

l蘋果瞄準的則是以手錶、手機為代表的中小尺寸顯示，其運用到的技術正是Micro LED技術，即LED的微縮化與矩陣化技術。為了使LED顯示屏在手機、手錶上也保持較高的解析度，Micro LED燈珠間距需要遠小於小間距屏：Micro LED燈珠間距在1-100μm，其間距是當今最先進的P0.7小間距顯示的1/700-1/7！Micro LED採用的技術手段也與傳統的小間距LED完全不同，摒棄了傳統的LED晶元封裝->貼合基板->顯示的形式，採用晶元「無封裝」結構，通過轉移技術將裸晶元直接連接於基板上。Micro LED概念最早由初創公司luxvue提出，蘋果於2014年5月收購luxvue，並於2015年4月於台灣龍潭設廠研發，完成對Micro LED的技術儲備。

為什麼蘋果要布局Micro LED?目前中小尺寸顯示屏的發展趨勢是從LCD液晶屏向OLED屏發展，而OLED又是三星一家獨大，從技術儲備上看，蘋果並不佔據優勢。從蘋果的戰略角度而言，布局Micro LED，可以減少在顯示屏領域對三星的依賴，因此我們預計蘋果一旦Micro LED技術成熟，蘋果將會有意願將其應用到其消費電子產品領域。從過往的經驗而言，蘋果若在AppleWatch引入Micro LED，並最終延伸到手機屏，將會引發效仿效應，Micro LED或再次引領一輪消費電子流行潮流。

1.3.2.核心技術日漸成熟

Micro LED技術逐漸成熟：Luxvue作為Micro LED的「創始人」，已經儲備了60多項涵蓋從mircoLED驅動、電極結合、批量生產的相關專利；Leti開發的單色Micro LED屏幕亮度已經達到百萬nits；X-celeprint推出轉印方案，解決Micro LED核心技術難題，燈珠轉印問題。伴隨Micro LED技術日漸成熟，其商用化進程也有望急速推進：根據TrendForce預計，Micro LED應用將率先從小尺寸引入市場，在2018年配有Micro LED的智慧型穿戴裝置（智能手錶）就有希望實現量產。

1.3.3.內生外延，產業鏈上下游加碼Micro LED投資

Micro LED資本投入提速，產業鏈上下游從終端、晶元、屏幕等各個企業通過內生、外延等方式積極開發Micro LED成品：晶元端，LED晶元巨頭晶電、三安、日亞化、隆達、華燦都在積極布局Micro LED技術。應用端，蘋果&索尼積極推進Micro LED產品落地。而面板大廠夏普（鴻海）也開始發力Micro LED，公司透過子公司CyberNet投資約資1,000萬美元取得Micro LED相變轉移技術領先企業eLux45.45%股份，屆時泛鴻海集團將成為eLux最大股東。產業鏈上下游對Micro LED投資熱情高漲，我們認為Micro LED產品落地時間將提速。

1.3.4.MiniLED技術突飛猛進，推進Micro LED商用進程

MiniLED技術近半年在業界引爆熱潮，被視為OLED到Micro LED的過渡技術。相比於Micro LED，MiniLED技術難度低些，更容易實現量產,並且可以大量開發液晶顯示背光源市場，產品經濟性更佳。2017年，晶電、隆達電子、三安光電等大廠相繼布局，推動MiniLED技術突飛猛進。

群創光電積極投入MiniLED背光面板，由於MiniLED在色彩對比性以及銳利度均可與OLED匹敵，因此群創積極投入MiniLED背光技術，大陸手機品牌廠包含華為、小米均與群創共同合作設計產品，今年今年下半年開始供應，進入量產。同時，值得一提的是，群創光電深耕多年研發主動式次毫米發光二極體（AMMiniLED）技術，作為Micro LED問世前的中期戰略產品。在2018年美國消費性電子展（CES）中，群創所開發的第一個AMMiniLED車用面板，也正式於全球首度公開亮相。群創此次展出具有數千調光區域的10.1英寸AMMiniLED產品，有別於其他廠商研發的MiniLED，群創差異化技術在於採用TFT形成的主動式矩陣電路（ActiveMatrix，簡稱AM）來驅動MiniLED，相較傳統LED背光源驅動電路架構需使用過多元件的MiniLED，AMMiniLED性能優勢強，且較非AMMiniLED更具有價格競爭優勢。在此次大會中，LGDisplay首次公開展示65英寸UHD可捲曲電視和55英寸透明顯示產品、松下推出兩款率先支持HDR10+標準的OLED電視。

從MiniLED到AMMiniLED，MiniLED技術的迅速發展定將加快Micro LED的發展進程。

2.Micro LED顯示技術解析——燈珠轉移技術是核心

2.1.Micro LED三種工藝，預計薄膜轉移技術最快應用

Micro LED技術工藝按照實現方式的不同，可以分為晶元級焊接外延級焊接和薄膜轉移三種：

晶元級焊接（chipbonding）：將LED直接進行切割成微米等級的Micro LEDchip，再利用SMT技術或COB技術，將微米等級的Micro LEDchip一顆一顆鍵接於顯示基板上。

外延級焊接（waferbonding）：在LED的磊晶薄膜層上用感應耦合等離子離子蝕刻(ICP)，直接形成微米等級的Micro-LED磊晶薄膜結構，再將LED晶圓(含磊晶層和基板)直接鍵接於驅動電路基板上，，最後使用物理或化學機制剝離基板，僅剩Micro-LED磊晶薄膜結構於驅動電路基板上形成顯示像素。

薄膜轉移：通過剝離LED基板，以一暫時基板承載LED外延薄膜層，再利用感應耦合等離子蝕刻，形成微米等級的Micro LED外延薄膜結構；或者先利用感應耦合等離子離子蝕刻，形成微米等級的Micro LED外延薄膜結構，通過剝離LED基板，通過暫時基板承載LED外延薄膜結構。

目前以索尼為代表的Micro LED大屏應用主要採用晶元級焊接的方式；而蘋果則在推動薄膜轉移技術，該技術作為中小尺寸顯示更為合適。在此我們僅對蘋果擬採用的薄膜轉移技術作介紹：Micro LED薄膜轉移技術流程可以簡單描述為1）Micro LED晶元製備；2）Micro LED晶元轉移；3）搭載TFT基板和驅動IC，既而完成產品封裝。

2.2.Micro LED晶元製備，倒裝工藝是大趨勢

Micro LED晶元製備流程與傳統LED晶元類似，僅以藍綠光晶元為例介紹生產流程：通過在藍寶石襯底材料上進行PSS圖形襯底、LED外延生長、晶元加工處理等技術環節，出產LED晶元。Micro LED晶元從尺寸上相對普通LED晶元小得多（幾微米），但是現有的刻蝕技術完全可以處理微米級別的晶元，從技術上並不存在特別大的難點。以下僅對LED晶元生長的各環節作簡要介紹：

?藍寶石襯底生長外延片（藍綠光LED正裝晶元）

首先對藍寶石材料進行PSS圖形化襯底，該步驟的目的是通過在藍寶石襯底表面上刻蝕出規則排列的圓錐體來實現光在襯底內的多次反射，從而達到晶元外部光的取光效率的提升。此後在PSS層上依次生長非摻雜緩衝層（U-GaN）、N型氮化鎵（N-GaN）、有源層（MQWs,多量子阱）、P型氮化鎵層（P-GaN）。

圖19：圖形化藍寶石襯底（PSS工藝）

圖20：藍寶石襯底上生長外延片

?LED晶元處理

LED外延片再經過一系列光刻、台階刻蝕、ITO蒸鍍、電極製作、保護層蒸鍍、襯底減薄、背鍍反射層等工藝，形成LED晶元結構。

Micro LED極有可能採取倒裝LED晶元工藝

LED晶元結構分為正裝結構，垂直結構和倒裝結構。由於垂直結構應用較少，此處僅討論正裝結構和倒裝結構。相對正裝LED晶元，倒裝LED晶元自下而上分別為藍寶石襯底、N型GaN層、有源層、P型GaN層、金屬層、P電極和N電極。倒裝結構與正裝結構主要差別：1）倒裝晶元正負電極可以設計在一個平面上，使連接更方便；2）LED倒裝晶元電極與電極間不需要金線連接，正負極直接與基板接觸，結構更簡單，且可靠性提高；3）剝離藍寶石基板，取光效率增加。

Micro LED後續製作過程中（參看下一節），將通過轉移技術，使晶元的正負電極直接與基板連接。由於晶元尺寸非常小，留給正裝晶元的引線布線空間不足，故我們預計Micro LED將更可能採用電極和基板直接鍵合的形式，這個形式就非常類似於晶元的倒裝封裝結構，只是晶元倒裝封裝結構是封裝一顆燈珠，而Micro LED顯示屏是將數顆Micro LED燈珠先與基板直接連接，再進行封裝。

從晶元角度看，直接將晶元的正負極與基板連接，當然可以把正裝晶元倒過來，用正裝晶元實現倒裝封裝形式。但是1）正裝晶元的p電極和n電極不在一個平面上，要用正裝晶元實現倒裝封裝，需要製作特殊的金屬凸點，使不在一個平面上的p電極和n電極與基板相連；2）此外正裝晶元包含金線，本身結構也更複雜，影響LED燈珠的出光效果。我們預期Micro LED將採用正負極在一個平面上，且出光效率更高的類倒裝晶元結構。而除了倒裝結構外，垂直結構LED晶元也比較適合做為Micro LED，在此不作展開。

2.3.Micro LED晶元轉移工藝：Micro LED工藝最難點

2.3.1.Micro LED晶元轉移技術介紹

Micro LED晶元為何要轉移？傳統的LED顯示屏在晶元切割完畢後，直接對整顆LED燈珠進行封裝，驅動電路與晶元正負極連接，驅動封裝好的燈珠；而Micro LED在光刻步驟後，並不會直接封裝，這是由於封裝材料會增大燈珠體積，無法實現燈珠間的微距。需要將LED裸晶元顆粒直接從藍寶石基板轉移到硅基板上，將燈珠電極直接與基板相連。

目前Micro LED轉移的技術有范德華力、靜電吸附、相變化轉移和雷射激光燒蝕四大技術。其中范德華力、靜電吸附及雷射激光燒蝕方式是目前較多廠商發展的方向，但是elux的專利布局是在相變化修復及轉移的技術方面，較其他公司的轉移技術有著不同之處。

Luxvue採用離子薄膜轉移技術進行Micro LED的燈珠轉移，首先將燈珠金屬層與臨時基板進行貼合，通過范德華力、靜電吸附及雷射激光燒蝕等方式以吸附Micro LED燈珠。此後，通過物理或化學腐蝕的方法，除去藍寶石基板，僅保留此前光刻後成型的Micro LED燈珠。之後將生成好的燈珠向硅基板上轉移，完成Micro LED顯示屏的製備。

2.3.2.Micro LED晶元轉移難點逐步攻克，技術穩步推進

整個流程聽上去很簡單，但是整個轉移的過程卻有很多的難點：

1）Micro LED晶元需要進行多次轉移（至少需要從藍寶石基板->臨時基板->硅基板），且每次轉移燈珠量非常大，對轉移工藝的穩定性和精確度要求非常高。

2）對於RGB全彩顯示而言，由於每一種工藝只能生產一種顏色的燈珠晶元，故需要將紅色、藍色、綠色燈珠晶元分別進行轉移，需要非常精準的工藝進行燈珠的定位，極大的增加了轉移的工藝難度。

2.3.3.Micro LED彩色化——批量轉移

市面上已經有較為成型的燈珠批量轉移技術：美國企業X-Celeprint針對晶元轉移工藝，已經成功的推出了μTP技術，利用該技術可以將大量小型器件（如Micro LED燈珠）在同一時間內進行精確移動。μTP技術簡單的來說，就是使用彈性印模結合高精度運動控制列印頭，有選擇的拾取微型元器件的陣列，並將其列印到目標基板上。該技術可以通過定製化的設計實現單次拾取和列印多個器件，從而短時間內高效的轉移成千上萬個器件，這項工藝流程可以實現大規模並行處理，實現批量Micro LED轉移。

2.3.4.Micro LED彩色化的替代方案

由於採用3色LED燈珠進行轉移較為複雜，市場上誕生了諸多Micro LED替代方案：如Leti推出的iLEDMatrix採用量子點進行全彩顯示，此種方法主要是利用紫外Micro LED發出的光來激發紅綠藍三色的發光介質，如熒光粉或量子點，產生不同顏色的光，並進行配比實現全彩色。這種方式只需要單色LED燈珠即可實現全彩顯示，簡化LED燈珠轉移過程。白光LED+量子點技術或在全彩LED技術成熟前，成為一種良好的替代方案。其他的Micro LED彩色化方案還包括光學稜鏡合成法等。

2.4.Micro LED驅動方式：主動+被動

類似於LCD顯示屏，Micro LED驅動方式也分為被動矩陣驅動方式和主動矩陣驅動方式（TFT）兩種結構。LED電極通過金屬鍵合工藝實現與硅基的CMOS驅動背板連接。在被動式矩陣驅動方式中，由一組水平像素共用同一性質的一個電極，一組垂直像素共用同一性質的一個電極，組成矩陣型結構，製作成本和技術門檻較低。在主動式矩陣驅動方式中，將像素的陰極共用N型GaN層形成連接，所有像素的陽極與硅基CMOS驅動背板進行金屬鍵合，形成每個像素單獨定址、獨立控制。

3.Micro LED替代誰是贏家？晶元企業迎產業鏈整合良機

3.1.Micro LED帶來全新應用場景，大幅打開晶元企業增長天花板

我們假設到2019年Micro LED開始在智能手錶中滲透，2019-2021年滲透率分別為20%，30%和50%；2020年Micro LED開始在VR/AR設備中滲透，2020-2021年滲透率分別為20%和30%，暫時先不考慮智能手機中Micro LED的滲透。我們在以下模型中假設智能手錶採用4K屏幕，對應800萬顆Micro LED(rgb像素)；VR/AR設備採用8K屏幕，對應3300萬顆Micro LED。

我們測算2019-2021年全球Micro LED消耗量，等效兩寸晶圓片數量分別約為87萬片，327萬片和488萬片。考慮2016年全球消耗的LED兩寸片為8000萬片，到2021年Micro LED對晶元需求佔到當前整個LED晶元年需求的5%左右。對應LED產值約80億元/年。

而如果智能手錶和VR/AR設備中實現Micro LED100%滲透，則將消耗超過1400萬片2寸片/年，占當前整個LED晶元年需求的20%左右。對應LED年產值超過200億每年！

3.2.Micro LED重塑產業鏈

Micro LED對產業鏈的拉動作用與小間距LED有所不同。從產業鏈端來看，小間距LED和Micro LED的產業鏈上游均為外延片生長和晶元製造環節，但是中游和下游產業鏈上，小間距LED和Micro LED不同。1）中游：小間距LED的中游為傳統的LED封裝，現在一般採用無引線的smd封裝形式；Micro LED無需對單個LED晶元單獨封裝，燈珠通過轉移技術直接嵌於基板上，既而對整個基板進行封裝。2）下游：小間距LED屏幕直接採用驅動電路連接各個燈珠進行驅動，而Micro LED顯示屏則類似OLED/lcd顯示屏的驅動方式，採用驅動晶元+TFT基板方式進行驅動。

3.3.LED晶元企業是Micro LED升級浪潮中的最大受益方

一方面，從Micro LED成本構成看，晶元成本占絕大部分。我們在3.1節就測算過Micro LED在智能手錶和VR/AR領域完全滲透後，就將打開200億/年的晶元市場，相當於現有市場需求增加20%以上。LED晶元企業將成為Micro LED最大受益方！

而除了燈珠需求大幅增長外，我們認為晶元企業還有其他的發展機會！LED晶元企業或更多的參與到micro晶元中下游產業鏈：Micro LED取消了傳統燈珠封裝環節，上游晶元外生長和中游晶元轉移聯繫極為緊密，上游企業完全有可能參與後端轉移、封裝工藝！取代傳統封裝企業的地位。從現在的實際情況來看，包括三安、瑞豐、晶電等都在通過外延、內生的方式布局Micro LED轉移技術。

3.4瑞豐光電

3.4.1國內LED封裝領軍企業，新產品多元化布局

瑞豐光電成立於2000年，專業從事LED封裝及提供相關解決方案的國家級高新技術企業,也是國內封裝領域領軍企業，公司2002年建立國內第一條SMDLED封裝生產線，是國內最早從事SMDLED封裝的企業之一，是國內SMDLED封裝領域的先行者及LED封裝領域的技術領先者公司。2016年公司營收突破十億元大關，實現營收11.8億元、凈利潤0.5億元；2017年公司業務仍保持較高增長勢頭。2018年1月31號發布第1次2017年年報業績預告，公司業績預增,預測:凈利潤約12100.95萬元~13600.56萬元,變動幅度為:142%~171.99%。

主營業務

公司專業從事LED封裝業務，業務模式是從上游三安光電等LED晶元供應商採購晶元並按照客戶需求進行定製化設計和封裝以及產品製造，下游主要包括照明和LCD顯示屏的背光源兩大類。照明和中大尺寸LED背光源占公司主要收入結構，2016年照明LED和中大尺寸LED產品收入佔比分別為46%和45%，合計超過90%收入貢獻，目前小尺寸LED背光產品收入規模很小。

公司產品豐富，技術領先，與LED產業鏈各公司均保持持續良好的合作關係，全球LED巨頭歐司朗和飛利浦、國內LED照明品牌歐普、國內三大TV品牌海信、創維、TCL等均是公司長期合作夥伴和穩定客戶。

布局新產品

在原有傳統LED照明和背光業務的基礎上，公司積極布局下游高成長的新產品和新市場，主要包括汽車LED照明和激光投影等領域，2017年H1公司LED新產品收入規模1.09億，實現超過400%的增速，收入佔比14%，發展迅速。

3.4.2LED行業供需結構優化，公司盈利能力有望提升

LED照明市場前景

我國LED產業是全球的重要市場，目前我國LED行業市場規模近5000億元，過去5年CAGR接近30%。目前LED下游需求中，背光市場基本接近穩定，照明市場將是未來驅動全球LED產業規模增長的主要因素；根據Digitimes數據，2016年全球LED照明市場滲透率為31.3%，仍處於較低水平。

隨著未來LED照明滲透率的持續提升，全球LED照明市場規模將持續穩定增長，根據諮詢機構ZionMarketResearch數據，2016年全球LED照明市場規模為260億美元，預計到2022年將增長到540億美元，未來5年行業平均增速超過12%，仍屬於持續高增長成長性行業。

隨著過去幾年大陸政府對LED晶元投資的巨額支持，我國LED晶元產能規模飛速發展，已經全球最大產能所在地：根據LEDinside數據，2015年大陸LED晶元產能佔全球47%，其次是台灣和日本，按照近兩年各家LED晶元廠的產能擴張規劃，到2017年年底，大陸LED晶元廠產能全球份額進一步提升到54%。

憑藉下游巨大的LED應用市場和上游成熟的LED晶元供應基礎，我國LED封裝市場全球佔比非常高，根據LEDinside統計數據，2015年我國LED封裝全球份額已經超過70%，並且隨著國內公司規模的擴張和海外公司的逐步退出，我國LED封裝的全球話語權將進一步提升。

供需改善+集中度持續提升，產業鏈盈利能力改善我國LED產業國內的競爭環境和結構在持續優化，主要體現在我國LED晶元和LED封裝的行業集中度的持續提升。

2016年我國LED晶元前三大供應商分別是三安光電、華燦光電和澳洋順昌，2016年分別佔全國產能27%、13%和3%，CR3=43%，龍頭憑藉資金、客戶等優勢積累得以存活，行業集中度顯著提升。上游晶元企業的格局穩定也導致了價格波動收斂、日趨平穩。

LED封裝技術壁壘和投資門檻均低於LED晶元環節，我國LED封裝行業企業經歷過12-14年的擴張，隨著行業增速的回落、競爭的加劇，我國LED封裝行業進入洗盤階段，行業競爭結構得到優化。

目前LED封裝環節面臨上游供應商集中化的趨勢和下游產品降價壓力，我們判斷LED封裝行業里中小公司將面臨嚴峻壓力，而行業內領先公司的規模優勢和成本優勢將愈發突出，將持續受益於行業供給結構改善，從而能夠在相當程度上緩解所面臨的壓力，保證公司盈利能力的穩定改善。

瑞豐光電在LED照明和封裝領域均深耕多年，作為國內規模和技術領先的LED封裝企業，我們判斷未來2-3年LED封裝行業的競爭格局的優化將提升公司整體綜合競爭力以及盈利能力。

3.4.3與深創投戰略合作，長期發展前景可期

2017年7月，公司與深創投簽訂戰略合作協議，雙方利用各自優勢，基於雙方對LED產業未來發展趨勢的認同，雙方規劃在如下領域重點進行產業整合：

（1）尋求全球LED照明產業重構機遇，藉助雙方產業和資本槓桿在全球範圍內尋求投資併購機會，提升公司行業競爭力；

（2）重點關注車用照明相關產業鏈，在國內外市場尋求投資併購或合作機會，加快公司在車用LED照明和智能駕駛相關領域的生態布局，協助公司在細分領域做大做強；

（3）建立新一代半導體相關技術領先優勢，如激光光源、Micro LED等相關技術，在全球範圍內尋求項目和技術合作機會，加快公司在此類領域的戰略性突破。

3.5三安光電

3.5.1主營收入持續提升，龍頭地位無可撼動。

三安光電公司是目前國內成立最早、規模最大的全色系超高亮度發光二極體外延及晶元產業化生產基地，是國家發改委批准的「國家高技術產業化示範工程」企業、國家科技部認定的「半導體照明工程龍頭企業」，承擔國家「863」、「973」計劃等多項重大課題，並擁有國家級博士後科研工作站及國家級企業技術中心。

公司2017年度業績預告，實現歸屬於上市公司股東凈利潤為3.15億元—3.25億元，同比增長45.39%-50.00%。2012年至2017年，公司的營收和凈利潤穩步增長。近三年的凈利潤同比增長率更是連創新高。業績增長主要由於下游需求強勁，新增產能逐漸到位，並且公司是行業龍頭，在規模、毛利、凈利方面都處於領先地位。

公司主營

三安主要從事LED晶元的研發，生產和銷售，其超高亮度LED晶元具有國際領先的性能。主導產品有LED道路照明系列、LED工業照明系列、LED室內照明系列、LED光源系列等100多個品種。無論是產品範圍還是市場佔有率，三安都是該領域的龍頭企業。

其主營業務保持高速增長，2016的營收中，晶元、LED產品佔到了89.46%，在2017年的利潤預測公告中，公司也表示，報告期內，LED需求旺盛，致使公司2017年度實現的歸屬於母公司所有者主營業務凈利潤比上年同期有較大幅度增長。

化合物半導體業務穩步推進

三安此前已投資建設6寸GaAs和GaN線，已經具備GaAsHBT/pHEMT和GaNSBD/FET方面的技術實力。在消費電子射頻器件和IC佔比逐漸加大的背景下，三安光電的GaAs、GaN業務將迎來巨大的發展機遇。

2017年12月公司公告稱：公司與福建省泉州市人民政府和福建省南安市人民政府簽署《投資合作協議》的議案。根據協議約定：公司擬在福建省泉州芯谷南安園區投資註冊成立一個或若干項目公司，投資總額333億元。全部項目五年內實現投產，七年內全部項目實現達產，經營期限不少於25年。產業化項目為：1、高端氮化鎵LED襯底、外延、晶元的研發與製造產業化項目；2、高端砷化鎵LED外延、晶元的研發與製造產業化項目；3、大功率氮化鎵激光器的研發與製造產業化項目；4、光通訊器件的研發與製造產業化項目；5、射頻、濾波器的研發與製造產業化項目；6、功率型半導體（電力電子）的研發與製造產業化項目；7、特種襯底材料研發與製造、特種封裝產品應用研發與製造產業化項目。達產後預計年收入達270億，接近目前公司年收入的3倍，化合物半導體業務的穩步推進，勢必會成為公司成長新的增長極。

3.5.2LED行業集中度提升，龍頭有望持續高增長

據相關上市公司年報披露數據，2016年我國LED晶元前三大供應商分別是三安光電、華燦光電和澳洋順昌，2016年分別佔全國產能27%、13%和3%，CR3=43%，按照目前國內各家LED晶元廠的產能擴張規劃，各家份額均有顯著提升，排名前三的三安、華燦、澳洋三家的集中度持續提升，預計到2018年該三家公司全國份額分別為31%、24%和16%。並且CR3超過70%，主要由於前期行業激烈競爭，價格戰後中小廠商被大幅擠出，而龍頭憑藉資金、客戶等優勢積累得以存活，行業集中度顯著提升。上游晶元企業的格局穩定也導致了價格波動收斂、日趨平穩。三安龍頭地位更加牢固。在集中度持續提升趨勢下，三安的毛利會相對穩定，新增產能將在未來持續釋放，公司業績有望維持高增長。

3.5.3與三星戰略合作，有望引領未來市場

公司於2月6日發布公告：全資子公司廈門三安光電有限公司（以下簡稱「廈門三安」）於2018年2月5日與SamsungElectronicsCo.,Ltd.（以下簡稱「三星電子」）簽訂了《預付款協議》，合同約定：為了建立長期的商業合作關係，三星電子將支付廈門三安1,683萬美元預付款，以換取廈門三安產線生產一定數量的用於顯示產品(「顯示屏」)的LED晶元，若三星電子每月的訂單量有可能超過協議約定的最高數量，雙方將提前討論擴產的條件。廈門三安和三星電子將持續討論Micro LED戰略合作，待廈門三安達到大規模量產產能時，三星電子將考慮廈門三安作為首要供應方，並協商探討一個雙方都可以接受的供應協議。通過此次戰略性合作，三星電子期望可以確保戰略性的、穩定的供應方，廈門三安期望可以引領Micro LED市場。

（1）三安作為全球的Led晶元的龍頭企業，資本會更加向其集中。據LEDinside統計，三安光電在全球的市場佔有率為17%，行業集中帶來的市場佔有率提升將進一步明顯，預計未來達到40%的佔有率。我們認為公司將充分享受市場佔有率提升帶來的紅利。

（2）此次與三星在Micro LED方面戰略合作，體現了三安光電在Micro LED和MiniLED長線的布局。早在2017年6月，三安光電在全景網回復投資者提問時表示，Micro LED是未來的重點發展方向，公司在一兩年前就開始在研發。據測算，Micro LED在背光和顯示屏領域有10倍於目前市場的需求，有望為三安打開一片藍海市場。

4.投資建議

Micro LED市場啟動，對LED晶元需求成倍增加，直接利好LED晶元廠！首推國內LED晶元領跑企業，積極儲備Micro LED技術的三安光電、瑞豐光電；建議關注華燦光電。

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