在國(guó)內(nèi)兩大芯片龍頭企業(yè)——三安光電和華燦光電因?qū)＠謾?quán)對(duì)簿公堂之際，國(guó)外蘋果、微軟等巨頭相繼公布Micro-LED相關(guān)新專利。

　　毋庸置疑，專利已成為廠商角逐的焦點(diǎn)，尤其是在Micro LED這一作為備受產(chǎn)業(yè)看好的新型顯示技術(shù)領(lǐng)域。近兩年，Micro LED專利申請(qǐng)數(shù)量激增，專利競(jìng)賽硝煙彌漫。

　　蘋果又獲得一項(xiàng)Micro-LED專利

　　據(jù)patentlyapple報(bào)道，美國(guó)專利商標(biāo)局日前正式公布了一項(xiàng)新的蘋果授權(quán)專利，涵蓋了搭載Micro-LED屏幕的未來(lái)MacBook、iPad和健身手環(huán)。

　　該專利的發(fā)明者之一是蘋果公司的硬件工程師高級(jí)經(jīng)理Tore Nauta。2014年，Nauta的前雇主LuxVue被蘋果收購(gòu)，Nauta隨后加入了蘋果。當(dāng)時(shí)，蘋果獲得了21項(xiàng)與Micro-LED相關(guān)的專利，包括已經(jīng)批準(zhǔn)的和正在申請(qǐng)的專利。

圖片來(lái)源：美國(guó)專利商標(biāo)局

　　蘋果于2020年6月獲得了一項(xiàng)與健身手環(huán)相關(guān)的專利，這并不能保證蘋果將進(jìn)入可穿戴設(shè)備市場(chǎng)的這一細(xì)分市場(chǎng)，但似乎他們正在保持這個(gè)項(xiàng)目的活力。

　　據(jù)悉，這是一項(xiàng)技術(shù)性很強(qiáng)的專利。蘋果專利中提到的“IR drop”指的是“電流過(guò)程中導(dǎo)電相兩端的電位差，任何電阻上的電壓降都是通過(guò)電阻的電流(I)和電阻值(R)的乘積。”

　　蘋果的顯示屏工程師說(shuō)表示“紅外下降可能會(huì)導(dǎo)致顯示失真，而這是蘋果在將Micro-LED顯示屏推向市場(chǎng)之前會(huì)盡力解決的問(wèn)題。”

　　蘋果計(jì)劃在未來(lái)的新產(chǎn)品中采用MiniLED和Micro LED等新型顯示技術(shù)早已廣為人知。多年來(lái)，蘋果一直致力于推動(dòng)前沿顯示制造方法的商用化進(jìn)程，并已獲得多項(xiàng)相關(guān)專利。

　　微軟新專利，提出Micro-LED顯示方案

　　美國(guó)專利商標(biāo)局發(fā)布了微軟一項(xiàng)與輕量型AR眼鏡相關(guān)專利，據(jù)悉該專利的發(fā)明者來(lái)自微軟HoloLens團(tuán)隊(duì)，主要描述了一種采用Micro-LED光源的微型光學(xué)方案，旨在縮減AR眼鏡的體積。

　　據(jù)了解，目前，尺寸問(wèn)題限制了可以集成到頭顯設(shè)備中的光學(xué)或顯示組件，并且阻礙了廠商縮小頭顯設(shè)備的總體尺寸以提高產(chǎn)品的移動(dòng)性。

　　由于能夠提供高標(biāo)準(zhǔn)的顯示性能，目前的頭顯通常采用硅上反射式液晶顯示器(LCoS)或數(shù)字光處理(DLP)投影儀等微型顯示器。這種顯示器具有高分辨率、寬色域、高亮度和高對(duì)比度等優(yōu)點(diǎn)。但是，依賴LCoS或DLP技術(shù)的數(shù)字投影系統(tǒng)需要大尺寸的形狀參數(shù)以創(chuàng)建面板的均勻照明。

　　于是，微軟提出了一種基于Micro-LED陣列的AR光學(xué)模組，希望通過(guò)名為“Micro Led Display System”的專利申請(qǐng)來(lái)解決這一問(wèn)題。

　　微軟的這項(xiàng)發(fā)明旨在不影響顯示質(zhì)量或用戶體驗(yàn)的前提下，改進(jìn)采用小型化組件來(lái)顯示圖像的方法。

　　專利文件首先指出，“MicroLED陣列為頭顯圖像源提供了一個(gè)小尺寸的解決方案，因?yàn)樗鼈儾恍枰獑为?dú)的照明光學(xué)元件。智能眼鏡等未來(lái)設(shè)備的特征包括采用搭載多個(gè)單色投影儀以生成三種單色圖像的MicroLED顯示系統(tǒng)，如紅色，藍(lán)色和綠色圖像。所述三種單色圖像可以分別輸入到頭顯的單個(gè)波導(dǎo)管中，并組合成一個(gè)圖像以顯示給用戶。”

　　通過(guò)利用包括多個(gè)空間分離的輸入?yún)^(qū)域(如用于輸入藍(lán)光的區(qū)域、用于輸入紅光的區(qū)域和用于輸入綠光的區(qū)域)的單個(gè)波導(dǎo)，由于光學(xué)元件的數(shù)量和/或尺寸減少，所使用的MicroLED顯示系統(tǒng)可能會(huì)降低頭顯設(shè)備的形狀參數(shù)。

　　相關(guān)Micro LED專利

　　揭秘京東方Micro-LED轉(zhuǎn)移技術(shù)專利

　　顯示器制造商積極投入研發(fā)加速了近期專利申請(qǐng)的成長(zhǎng)，京東方的申請(qǐng)件數(shù)位居榜首，僅在2019年就出現(xiàn)了近 150 個(gè)新專利家族。

　　5G技術(shù)的革新帶動(dòng)了手機(jī)面板產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，其高傳輸速率與低延遲特性開創(chuàng)了手機(jī)在AR等其他領(lǐng)域的應(yīng)用，因此對(duì)高刷新頻率面板提出了需求，帶動(dòng)了Micro-LED(微型發(fā)光二極管)的發(fā)展。

　　相對(duì)于現(xiàn)有的OLED或LCD，Micro-LED顯示器具有像素獨(dú)立控制、自發(fā)光、亮度高、色域廣、性能穩(wěn)定及壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，搭配巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)可以結(jié)合不同的顯示背板，創(chuàng)造出透明、投影、彎曲、柔性等顯示效果，未來(lái)很有可能在顯示器產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域創(chuàng)造新的市場(chǎng)，是非常具有潛力的下一代新型顯示技術(shù)。然而當(dāng)前Micro-LED顯示器在制作過(guò)程中存在諸多難題，比如怎樣將微小化、高密度、陣列化的LED晶粒轉(zhuǎn)移到電路基板上，這很大程度制約了Micro-LED顯示的大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。正是基于這種情況，作為國(guó)內(nèi)知名顯示器企業(yè)的京東方公司，提出了一種Micro-LED的轉(zhuǎn)移方法。

　　早在2019年6月10日，京東方公司便申請(qǐng)了一項(xiàng)名為“一種Micro-LED的轉(zhuǎn)移方法”的發(fā)明專利(申請(qǐng)?zhí)枺?01910497258.X)，申請(qǐng)人為京東方科技集團(tuán)股份有限公司。

　　此專利介紹了一種Micro-LED的轉(zhuǎn)移方法，可以實(shí)現(xiàn)LED晶粒的轉(zhuǎn)移，同時(shí)降低或消除LED晶粒與目標(biāo)基板之間的斷差，可廣泛應(yīng)用于顯示領(lǐng)域。

圖1 Micro-LED轉(zhuǎn)移方法流程圖

圖2 供體基板示意圖

　　圖1為此專利提出的Micro-LED的轉(zhuǎn)移方法流程圖。首先提供一個(gè)供體基板，包括承載基板與在上面陣列排布的LED晶粒，如圖2所示，其中100表示承載基板，101表示Micro-LED晶粒，相對(duì)于尺寸為毫米級(jí)別的普通LED晶粒，Micro-LED的尺寸為微米級(jí)，因此處理工藝的難度也更高。在圖1的S100步驟中，需要將LED晶粒排布在供體基板上。首先應(yīng)在襯底基板上依次生長(zhǎng)n型半導(dǎo)體層、發(fā)光層、p型半導(dǎo)體層，之后，對(duì)其進(jìn)行刻蝕形成多個(gè)層疊的n型或p型半導(dǎo)體圖案、發(fā)光圖案以及正負(fù)電極，從而形成多個(gè)LED晶粒，并確保他們互不連接。

圖3 粘貼基板示意圖

　　圖1中的101步驟提供一個(gè)粘貼基板，包括底板以及覆蓋在上面的熱熔膠膜，如圖3所示，200表示底板，201表示熱熔膠圖案，目的是當(dāng)粘貼基板與供體基板正對(duì)時(shí)，應(yīng)確保每一個(gè)LED晶粒能與熱熔膠圖案2011對(duì)應(yīng)，以高效的進(jìn)行晶粒轉(zhuǎn)移。在進(jìn)行圖1中的S102步驟時(shí)，將粘貼基板20移動(dòng)至供體基板10的上方，并向靠近供體基板10的方向移動(dòng)粘貼基板20，利用粘貼基板20粘貼承載基板100上的LED晶粒101，以使LED晶粒101與承載基板100分離。圖1中的S103步驟表示將粘貼有多個(gè)LED晶粒的粘貼基板移動(dòng)到目標(biāo)基板(如電路基板)上方，并使得LED晶粒與目標(biāo)基板的相對(duì)應(yīng)位置完全正對(duì)，以使得LED晶粒與電路基板上的驅(qū)動(dòng)電極對(duì)進(jìn)行電氣連接。

圖4 Micro-LED晶粒轉(zhuǎn)移過(guò)程示意圖

　　圖1中的S104過(guò)程表示Micro-LED晶粒轉(zhuǎn)移過(guò)程，示意圖如圖4所示，其中30表示目標(biāo)基板。將粘貼有多個(gè)LED晶粒的粘貼基板加熱至第一溫度(大于熱熔膠膜的融化溫度)，以使熱熔膠膜201熔化，LED晶粒與粘貼基板分離，由于晶粒位置與目標(biāo)基板上預(yù)設(shè)位置正對(duì)，因此分離后的LED晶粒會(huì)轉(zhuǎn)移到目標(biāo)基板上。

　　根據(jù)圖4可以看出LED晶粒與目標(biāo)基板存在斷差H，而斷差對(duì)顯示和發(fā)光效果均有很大影響，而本專利提出的方式可以使得融化的熱熔膠膜流入LED晶粒的間隙中，從而減小LED晶粒與目標(biāo)基板之間的斷差。而現(xiàn)有技術(shù)普遍采用逐個(gè)吸取、壓合LED晶粒的方式，將巨量LED晶粒諸葛轉(zhuǎn)移到目標(biāo)基板上，由于LED晶粒數(shù)量非常多，因此轉(zhuǎn)移難度非常大，導(dǎo)致了過(guò)高的成本，此專利提出的轉(zhuǎn)移方式可以同時(shí)對(duì)多個(gè)LED晶粒101進(jìn)行轉(zhuǎn)移，因而簡(jiǎn)化了巨量LED晶粒的轉(zhuǎn)移難度，同時(shí)改善了斷差對(duì)顯示與發(fā)光效果的影響。

　　三星發(fā)布一項(xiàng)Micro-LED電視專利

　　此前，三星電子發(fā)布了一項(xiàng)專利，該專利描述了一款模塊化設(shè)計(jì)的Micro-LED電視。提前做個(gè)簡(jiǎn)短的說(shuō)明。即使對(duì)這項(xiàng)專利的描述是全面而且詳細(xì)的，也并不意味著三星會(huì)繼續(xù)追求相應(yīng)產(chǎn)品的開發(fā)或生產(chǎn)。創(chuàng)意或“突然崩潰”的項(xiàng)目常常被轉(zhuǎn)化為專利，目的是為了保護(hù)它們免受競(jìng)爭(zhēng)。三星在專利W02020116861“顯示裝置”是一個(gè)帶有印刷電路板的面板，該電路板縱向上裝有幾個(gè)顯示模塊。如下圖所示：

　　細(xì)長(zhǎng)的Micro LED模塊(A1)外形尺寸為1:10，頂部和底部連接到電路板上。40個(gè)模塊可以拼成1:1的圖像模式(W1)。經(jīng)典的16:9格式(W2)繼續(xù)添加22個(gè)模塊。不止于此，外形甚至可以擴(kuò)展到21：9的超寬顯示屏 (W3)。

　　該模塊由數(shù)百個(gè)Micro LED像素組成，每個(gè)像素又分為紅、綠、藍(lán)子像素。子像素在像素中的排布暫時(shí)不清楚，可能是排布成三角形，也可能是拉長(zhǎng)的子像素相鄰排列。專利中提到了顯示器的分辨率。按照常規(guī)格式16：9，分辨率為3,840 x 2,160，即4K超高清。隨著像素密度的增加，8K (7,680 x 4,320)也是可能實(shí)現(xiàn)的。

　　完整的顯示結(jié)構(gòu)實(shí)際上包含四個(gè)組件。Micro-LED光源模塊、印刷電路板、放置Micro LED模塊的基板以及透明保護(hù)層。透明保護(hù)層用于防止灰塵、飛濺水和其他異物的進(jìn)入。