史敏娜 郭學(xué)軍 梁明明 王小峰

（國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作河南中心，河南 鄭州450000）

0 引言

微型發(fā)光二極管（Micro LED）顯示是指將尺寸縮小到幾十微米的發(fā)光二極管芯片組裝到驅(qū)動(dòng)電路板上所形成的發(fā)光陣列，是一種自發(fā)光顯示技術(shù)，比現(xiàn)有的OLED亮度更高、功耗更低。Micro LED顯示技術(shù)雖然目前還沒(méi)有產(chǎn)業(yè)化，但已經(jīng)成為下一代顯示技術(shù)最重要的發(fā)展方向，業(yè)內(nèi)普遍預(yù)期該技術(shù)是當(dāng)前OLED顯示的替代技術(shù)，是目前各顯示器企業(yè)爭(zhēng)相布局的熱門技術(shù)。根據(jù)預(yù)測(cè)，全球micro LED顯示的市場(chǎng)將從2019年的6億美元增加至2025年的20.5億美元，也就是說(shuō)復(fù)合年均增長(zhǎng)率高達(dá)約80%。

1 專利申請(qǐng)總體情況

圖1顯示了全球范圍內(nèi)Micro LED的申請(qǐng)情況，涉及Micro LED的專利申請(qǐng)最早出現(xiàn)在2002年，這和在2000年首次報(bào)道制備出Micro-LED的時(shí)間基本相符；之后的12年里申請(qǐng)量穩(wěn)步提升，但年申請(qǐng)量均較少，可能和Micro LED的制造技術(shù)復(fù)雜、生產(chǎn)工藝尚不成熟有關(guān)；2017年之后，年申請(qǐng)量開(kāi)始大幅提升，可以視為產(chǎn)業(yè)化前的專利布局準(zhǔn)備。

圖1 全球?qū)＠暾?qǐng)趨勢(shì)

2 重要專利技術(shù)分支

Micro LED領(lǐng)域主要涉及的技術(shù)分支如圖2所示，以下對(duì)各技術(shù)分支進(jìn)行詳細(xì)分析和梳理。

圖2 主要技術(shù)分支的申請(qǐng)量分布

2.1 巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)

巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)是指將生長(zhǎng)在原生基板上的微型發(fā)光二極管批量式轉(zhuǎn)移到電路基板上的技術(shù)。由于微型發(fā)光二極管的尺寸小，定位精度要求高，而且電路基板上需要數(shù)以百計(jì)的亞像素，如何高效率的將微型發(fā)光二極管批量式轉(zhuǎn)移到電路基板上成為一項(xiàng)技術(shù)難點(diǎn)。目前主要有以下工藝：

（1）靜電吸附技術(shù)。通過(guò)使轉(zhuǎn)移頭帶上靜電來(lái)對(duì)微型發(fā)光二極管進(jìn)行抓取，例如，東麗工程株式會(huì)社的專利申請(qǐng)（JP2018163900A，專利公開(kāi)號(hào)，下同）。

（2）磁力技術(shù)。京東方（CN111584519A）將電磁設(shè)置在背板中以實(shí)現(xiàn)LED結(jié)合到驅(qū)動(dòng)背板。

（3）自組裝技術(shù)。例如，華燦光電（CN107425101A）將帶有磁極的微型發(fā)光二極管和電路基板放入溶液中，通過(guò)磁力吸附來(lái)定位和轉(zhuǎn)移管芯。

（4）微轉(zhuǎn)印技術(shù)。X-Celeprint公司（US202002587 61A1）利用彈性印膜結(jié)合高精度打印頭，選擇性拾取微型器件的大陣列，并將其打印到替換基板上。

2.2 對(duì)位鍵合技術(shù)（Bonding）

將微型發(fā)光二極管應(yīng)用于顯示領(lǐng)域時(shí)需要將生長(zhǎng)在襯底上的微型發(fā)光二極管轉(zhuǎn)移到驅(qū)動(dòng)基板上，在取放過(guò)程中頻繁地出現(xiàn)微型LED與基板的接合觸點(diǎn)對(duì)不準(zhǔn)。主要通過(guò)對(duì)位標(biāo)識(shí)（CN110311029A）和調(diào)整綁定工藝（CN111373554A）來(lái)解決。

2.3 封裝技術(shù)

（1）優(yōu)化出光。Micro LED最大的特點(diǎn)是LED尺寸的微縮，但是常規(guī)LED所面臨的主要技術(shù)問(wèn)題Micro LED也會(huì)涉及，用于優(yōu)化常規(guī)LED芯片的技術(shù)手段同樣可應(yīng)用于Micro LED，例如，復(fù)旦大學(xué)提出（CN107195734A）通過(guò)表面粗化來(lái)提高M(jìn)icro-LED的出光效率。然而，微型發(fā)光二極管相較于現(xiàn)有的發(fā)光二極管尺寸更微縮，粗化過(guò)程會(huì)影響微型發(fā)光二極管良率，為此，華燦光電（CN107706275A）公開(kāi)了在P型電極和導(dǎo)電層中設(shè)置反射層來(lái)優(yōu)化出光。

（2）防串?dāng)_。小尺寸的液晶顯示器中LED燈的間距小，分區(qū)之間光線的串?dāng)_較大。中科院長(zhǎng)春光機(jī)所（CN112117297A）提出在相鄰LED間設(shè)置光隔離結(jié)構(gòu)。

（3）防拼接暗線。Micro LED芯片之間的間隙處亮度偏暗。廈門乾照（CN108511569A）在LED周邊區(qū)域設(shè)置反射層和絕緣隔離層從而在周邊發(fā)生兩次光反射，增加光萃取量，提高拼接區(qū)域亮度。

（4）散熱。當(dāng)Micro LED背光源中LED顆數(shù)非常多，會(huì)衍生出散熱問(wèn)題。北京大學(xué)（CN108493306A）提出采用環(huán)繞式大面積N-pad來(lái)優(yōu)化散熱。

2.4 MICRO LED全彩化技術(shù)

微型LED顯示器的每個(gè)像素均包括紅色、藍(lán)色和綠色三色，形成完整布局的顯示器背板經(jīng)過(guò)至少一次轉(zhuǎn)移，每種微型LED顏色來(lái)自不同的轉(zhuǎn)運(yùn)基片。MICRO LED全彩化技術(shù)通常分為以下三種：

（1）RGB三色LED法。采用鍵合或者倒裝的方式將三色LED與電路基板連接，例如，新世紀(jì)光電股份有限公司的專利申請(qǐng)（CN107768487A）。

（2）UV/藍(lán)光LED+發(fā)光介質(zhì)法。采用量子點(diǎn)或熒光粉膜對(duì)紫外或藍(lán)光進(jìn)行顏色轉(zhuǎn)換。例如，深圳市麗格特光電有限公司的專利申請(qǐng)（CN105679196A）。

（3）光學(xué)透鏡合成法。將三個(gè)紅、綠、藍(lán)三色的MICRO LED陣列分別封裝在三塊封裝板上，并連接三色棱鏡，通過(guò)驅(qū)動(dòng)面板傳輸圖片信號(hào)，調(diào)整亮度實(shí)現(xiàn)彩色化，例如，四川長(zhǎng)虹電器的專利申請(qǐng)（CN110855 968A）。

2.5 外延生長(zhǎng)技術(shù)

當(dāng)發(fā)光二極管的尺寸微型化后，微型發(fā)光二極管中晶格缺陷的密度將提高，進(jìn)而會(huì)帶來(lái)外延結(jié)構(gòu)翹曲、均勻性差等問(wèn)題。因此，LED外延生長(zhǎng)技術(shù)同樣是micro LED的關(guān)鍵技術(shù)之一。

（1）缺陷改進(jìn)。主要針對(duì)外延層生長(zhǎng)性能以及外延層之間應(yīng)力的改進(jìn)。合肥惠科金揚(yáng)科技有限公司提出（CN107706273A）設(shè)置應(yīng)力釋放層來(lái)少翹曲。

（2）提升電流密度。提升發(fā)光區(qū)的電流密度可提高發(fā)光效率。例如，美科米尚技術(shù)有限公司（CN105355 733A）提出將發(fā)光區(qū)域的尺寸設(shè)置為小于LED的尺寸，由于開(kāi)口限制了電流進(jìn)入LED的面積，發(fā)光區(qū)域的電流密度得以提升。

（3）提升發(fā)光面積。覆晶式微型發(fā)光二極管容易電流擁擠進(jìn)而衍生出散熱問(wèn)題。為此，提出了三維結(jié)構(gòu)的Micro LED，向三度空間發(fā)光，提升亮度和面積，如友達(dá)光電（CN109065686A）三維LED。

3 結(jié)語(yǔ)

Micro LED是目前顯示領(lǐng)域?qū)＠季值囊粋€(gè)熱點(diǎn)，近4年以來(lái)申請(qǐng)量呈爆發(fā)式增長(zhǎng)趨勢(shì)，而且根據(jù)專利申請(qǐng)趨勢(shì)，申請(qǐng)量還將繼續(xù)維持在較高水平。

關(guān)于Micro LED的轉(zhuǎn)移和對(duì)位的專利申請(qǐng)占比較多，尤其以巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)占比最高，該技術(shù)也是目前Micro LED生產(chǎn)面臨的最大技術(shù)困難和產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵障礙，我國(guó)在該領(lǐng)域具有大量專利申請(qǐng)?？梢灶A(yù)期，如果能在該技術(shù)上占得先機(jī)，則后續(xù)的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)中將擁有巨大話語(yǔ)權(quán)。Micro LED的封裝技術(shù)、全彩化技術(shù)以及外延技術(shù)，是常規(guī)LED技術(shù)的延伸，申請(qǐng)人在上述領(lǐng)域的專利地位依賴于其在常規(guī)LED領(lǐng)域的專利地位，特別是上述分支中的外延技術(shù)，國(guó)外起步較早，掌握了許多基礎(chǔ)專利，但國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人在后期在該領(lǐng)域進(jìn)行了大量專利布局，提出了許多新穎實(shí)用的技術(shù)方案，基于上述態(tài)勢(shì)，在涉及上述分支的生產(chǎn)和研發(fā)時(shí)，國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人要提前進(jìn)行技術(shù)分析，選擇可行的技術(shù)路線，規(guī)避專利風(fēng)險(xiǎn)。