Micro LED顯示技術的原理是將LED結構設計進行薄膜化、微小化、陣列化，其尺寸僅在1～10微米之間，然后再將Micro LED芯片批量轉(zhuǎn)移至電路基板上，并利用物理沉積制程完成保護層和電極制作，最后進行上基板的封裝后完成顯示。Micro LED與OLED、QLED一樣，都屬于主動發(fā)光式顯示技術，但Micro LED顯示使用的是無機GaN類的LED芯片，其發(fā)光性能更加優(yōu)異，使用壽命也更長。當前Micro LED領域研究呈現(xiàn)多元化特征。多數(shù)文獻利用專利數(shù)據(jù)庫（如incoPat）開展宏觀態(tài)勢、技術構成、地域分布、核心專利和競爭格局分析，輔以技術路線圖、功效矩陣，系統(tǒng)評估Micro LED領域的創(chuàng)新趨勢與產(chǎn)業(yè)布局。部分研究專注技術性能優(yōu)化與器件制備領域理論研究，探討如何通過有限元仿真、陣列化設計和工藝實驗等方法，提升Micro LED的光電性能、散熱效率和全彩顯示能力。還有學者結合區(qū)域產(chǎn)業(yè)基礎、企業(yè)合作與政策支持情況，探討Micro LED產(chǎn)業(yè)化面臨的挑戰(zhàn)、機遇與發(fā)展路徑。本文整合專利計量與BERTopic主題模型分析方法，在傳統(tǒng)維度如專利申請趨勢、技術分布、區(qū)域格局和創(chuàng)新主體分析的基礎上，進一步實現(xiàn)了對Micro LED領域技術主題的細粒度聚類與語義挖掘。同時，通過引入保護類型、法律狀態(tài)與專利價值等多重指標，構建了融合技術、主體、法律與價值維度的綜合分析框架，從而在分析方法和研究維度上對現(xiàn)有研究形成了有益補充與拓展。從產(chǎn)業(yè)層面來看，一方面，頭部面板廠商加速全產(chǎn)業(yè)鏈整合。例如，2025年3月，京東方華燦光電6英寸Micro LED量產(chǎn)線交付，年產(chǎn)Micro LED晶圓2.4萬片、像素器件45000kk顆，應用于AR/VR、車載顯示等領域；2025年5月，友達再次刷新紀錄與良率限制，鉆研大型化、透明化的跨域應用突破，展示全球單片尺寸最大的42英寸透明Micro LED顯示器拼接而成的64英寸透明Micro LED顯示器。另一方面，LED芯片與材料廠商不斷尋求技術突破與產(chǎn)能擴張。例如，2024年10月，湖北三安Mini/Micro顯示產(chǎn)業(yè)化項目總投資120億，項目達產(chǎn)后，新增氮化鎵Mini/Micro LED芯片161萬片/年、砷化鎵Mini/Micro LED芯片75萬片/年（均以4寸為當量片）和4K顯示屏用封裝產(chǎn)品8.4萬臺/年的生產(chǎn)能力，供給三星、TCL科技等知名企業(yè)；2025年6月，乾照光電發(fā)布公告，將募投項目“Mini/Micro、高光效LED芯片研發(fā)及制造項目”中的2.04億元募集資金，用于實施新的“砷化鎵芯片擴產(chǎn)項目”。從技術層面來看，Micro LED技術可分為前端外延芯片制造與后端巨量轉(zhuǎn)移封裝兩大環(huán)節(jié)。前端聚焦于襯底材料（硅襯底、GaN襯底）、外延生長工藝（多量子阱結構、應力釋放層）及芯片結構設計（垂直/水平結構、透明導電層）；后端則集中于巨量轉(zhuǎn)移技術（真空拾取、激光轉(zhuǎn)移、流體自組裝）、全彩顯示方案（量子點轉(zhuǎn)換、三色芯片集成）及驅(qū)動電路設計（TFT背板、被動驅(qū)動）。重點技術概況如圖1所示。
圖1 Micro LED重點技術概況
本研究以德溫特專利數(shù)據(jù)庫（Derwent Innovations Index）作為檢索數(shù)據(jù)庫，以"Micro led""晶片焊接""巨量轉(zhuǎn)移""芯片焊接""鍵合驅(qū)動""全彩化"等關鍵詞為核心，結合IPC號構建綜合檢索式。為確保本研究所用數(shù)據(jù)的準確性和可靠性，進一步開展了以下數(shù)據(jù)清洗工作。1）初步篩選：根據(jù)專利的標題、摘要和關鍵詞等信息，運用關鍵詞匹配和邏輯規(guī)則篩選，排除明顯與Micro LED技術領域不相關的專利（如對于僅在背景技術中簡單提及相關關鍵詞，而主要內(nèi)容涉及其他無關領域的專利予以剔除）。2）人工去噪：對初步篩選后的剩余專利按相關性倒序排列，在前20%的數(shù)據(jù)中進行隨機抽樣審閱，并通過迭代調(diào)整檢索式，手動剔除明顯不相關的結果（如與LED照明、顯示面板驅(qū)動電路等宏觀領域相關但并非針對Micro LED核心制造工藝的專利）。3）人工復核：對經(jīng)過上述步驟篩選后的專利數(shù)據(jù)進行人工復核，由不同研究人員對同一批專利進行獨立審核，對比審核結果，對存在爭議的專利進行討論和重新評估，最終確定是否保留在數(shù)據(jù)集中。經(jīng)過上述數(shù)據(jù)清洗流程后，最終得到的專利數(shù)據(jù)集共包含10779篇專利文獻。檢索時間2025年7月28日。由于專利從申請到公開最長有18個月的時滯，2024年數(shù)據(jù)尚不完整。從總體趨勢來看（圖2），2000年至2014年，Micro LED相關技術處于起步發(fā)展階段，全球年均專利申請量不足20件，增長緩慢。該階段，Micro LED相關制造技術復雜、生產(chǎn)工藝尚不成熟。2000年，美國堪薩斯州立大學江紅星等制備基于Ⅲ族氮化物的Micro LED，并于2001年報道了采用無源驅(qū)動的方式，成功制備了10×10的藍光Micro LED陣列，為Micro LED顯示的發(fā)展奠定了理論基礎。2012年，索尼發(fā)布基于Micro LED的55英寸高清LED電視樣品，Micro LED作為商業(yè)化產(chǎn)品第一次出現(xiàn)在大眾視野。2015年以來，全球Micro LED領域相關專利年申請量突破百件，且增速顯著，相關技術進入快速發(fā)展階段。這一時期的研發(fā)驅(qū)動因素主要是顯示領域企業(yè)的商業(yè)化應用需求。2016年6月，索尼在InfoComm和德國IFA展上都展示了Micro LED元件作為像素使用的CLEDIS顯示屏，其出色的顯示效果受到業(yè)界高度褒獎，開啟了Micro-LED的研究熱潮。此外，由于Micro LED顯示技術橫跨多個產(chǎn)業(yè)領域，加之在微型顯示、顯示面板等應用想象空間非常廣，吸引了不少業(yè)者投入研發(fā)，使其逐漸成為國際競爭關鍵科技焦點之一。從重點細分技術領域來看（圖3），巨量轉(zhuǎn)移技術布局較早，增長相對平穩(wěn)，在2020年達到申請高峰后進入平臺期，表明該技術仍面臨重大挑戰(zhàn)，創(chuàng)新從原理突破轉(zhuǎn)向針對具體工藝場景的深度優(yōu)化。鍵合技術作為異質(zhì)集成關鍵環(huán)節(jié)增長態(tài)勢顯著，前期申請量較少，從2016年開始急劇增加，2022年申請量達152件高峰，表明該技術在近年來成為研發(fā)熱點。封裝技術趨勢與鍵合技術聯(lián)動明顯，相關專利申請量在2016年前增長相對平緩，之后快速上升，2023年到達138件的高位，增長趨勢突出。全彩化技術專利申請量持續(xù)穩(wěn)步增長，從2000年的4件增長至2023年的98件，量子點色轉(zhuǎn)換、三色集成等方案的持續(xù)創(chuàng)新，推動全彩化技術成為提升顯示性能的核心突破口。外延生長作為顯示產(chǎn)業(yè)鏈上游支撐技術，前期申請量較少，2017年后開始快速增長，2023年達到177件的峰值。2022—2024年，外延生長技術的年申請量持續(xù)排名第一，反映出業(yè)界高度重視提升芯片本征性能的研發(fā)。未來隨著AR/VR、裸眼3D等新興顯示需求爆發(fā)，巨量轉(zhuǎn)移、全彩化等瓶頸技術的專利競爭將更加激烈。從IPC分布來看（表1），全球Micro LED領域的專利申請量最多的兩個細分領域為H01L27/15和H01L33/00，相關專利申請量均超過2000件。此外，H01L25/075、H01L33/62、G09F9/33、G09G3/32四個細分領域也有一定專利布局，專利申請量均超過1000件。
表1 全球Micro LED領域技術分布（IPC前20）
全球Micro LED技術領域相關專利申請遍布多個國家/組織，主要包括中國（10079件）、美國（5452件）、韓國（2729件）、世界知識產(chǎn)權組織（2494件）等（圖4）。從專利權人類型來看（表2），全球Micro LED技術領域?qū)＠麛?shù)量TOP20的專利權人僅有1個為高校類型，其余19個均為企業(yè)，說明該技術領域的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新驅(qū)動力較高。從專利權人及其所屬國家來看，來自中國的專利權人最多，共13家，占比超過一半；其次是美國，擁有臉譜科技有限責任公司、蘋果公司、英特爾公司3個；然后是韓國，擁有三星電子公司、LG顯示器股份有限公司2個；其余2家為日本顯示器株式會社、荷蘭亮銳（Lumileds）公司。從專利申請量來看，中國京東方科技集團股份有限公司（647件）、TCL華星光電技術有限公司（453件）位列全球前兩位；韓國雖只有2家企業(yè)入圍，但排名較前（第三、第四）；排名五至九的均為中國企業(yè)。由此可見，中國在全球Micro LED技術領域集聚了眾多實力雄厚的龍頭企業(yè)，行業(yè)領軍效應顯著。從技術布局來看（圖5），京東方相關專利布局數(shù)量多且領域廣，涉及半導體元器件及其零部件、顯示面板、電流導出裝置、制造方法或設備等細分領域；三星電子、LG均在H01L27/15、H01L25/075、H01L33/62三個領域布局了較多專利，聚焦于半導體器件細分領域；TCL華星光電在H01L27/15、H01L33/62、G09F9/33領域的專利申請相對較多，與京東方存在一定的同質(zhì)化競爭；天馬微電子除H01L27/15領域外，還在G09F9/33、G09G3/32領域有一定專利布局，側重于半導體器件的制造；顯耀顯示不僅在H01L27/15、H01L25/075、H01L33/62三個領域布局了較多專利，在H01L33/58領域的專利數(shù)量也相對較多，體現(xiàn)了其在光場整形元件細分領域的相對優(yōu)勢。采用BERTopic模型對全球Micro LED技術領域?qū)＠麛?shù)據(jù)集進行主題抽取，共得到35個細分技術領域，進一步通過層次聚類，得到顯示設備、量子點/全彩化、顯示應用、材料及元器件、芯片、顯示屏六大主題（圖6、表3）。其中，顯示設備領域主要覆蓋了基板、驅(qū)動、陣列、面板等細分方向；量子點及全彩化領域主要涉及量子點、轉(zhuǎn)換、垂直堆疊、像素等；顯示應用主要聚焦于Micro LED在微型顯示領域（3D打印、增強現(xiàn)實等）的實踐；材料及元器件主題涉及了氮化鎵、熒光粉、二極管、模組等；芯片的研究重點涉及晶圓、外延、襯底、焊接、鍵合、巨量轉(zhuǎn)移等；顯示屏方面主要涉及屏幕、結構、連接、電池、電路等。
圖6 Micro LED技術領域?qū)哟尉垲悎D
表3 Micro LED技術主題分類概況
通過分析全球Micro LED領域相關專利的保護類型可以發(fā)現(xiàn)，該領域的專利申請類型主要為發(fā)明專利（88.91%，包括發(fā)明申請58.55%，授權發(fā)明30.36%）；實用新型專利相對較少（10.97%）；外觀設計類專利申請極少（僅0.12%）。從不同類型的專利申請的技術領域來看（表4），發(fā)明專利主要涉及芯片、材料及元器件、面板、顯示器等關鍵部件制備方法的創(chuàng)新與改進；實用新型專利主要涉及顯示應用、配套裝置或設備、顯示裝置等內(nèi)容。表4 全球Micro LED領域發(fā)明及實用新型專利技術創(chuàng)新概況綜上所述，當前Micro LED技術相關專利的創(chuàng)新要點主要包括如下6項。1）芯片巨量轉(zhuǎn)移與制造技術。通過陣列結構改進、倒裝鍵合工藝優(yōu)化，從磁力、膠印和真空吸附等方面入手，進一步實現(xiàn)高效率、高精度與高良率的巨量芯片轉(zhuǎn)移與集成。2）微顯示器件制備。通過物理場調(diào)控、界面圖案化、序列化功能沉積、三維互連等方式，降低制造成本與工藝步驟，實現(xiàn)器件功能密度的提升與像素級的高精度控制。3）顯示面板、像素電路及驅(qū)動技術。在結構層設計、引線防護處理、驅(qū)動架構與精準電學調(diào)控方面進行改進，提升面板制備良率、優(yōu)化面板彎折能力、增強周邊區(qū)域穩(wěn)定性并加強亮度線性控制。4）顯示器性能提升。通過微納光學設計、矩陣排布優(yōu)化與低功耗集成等方式，提升顯示器亮度、對比度及色彩表現(xiàn)，同時降低光學干擾與系統(tǒng)功耗，延長續(xù)航。5）配套檢測設備。開發(fā)缺陷、性能檢測設備，提升顯示設備的整體生產(chǎn)良率與制造效率，降低后續(xù)工藝的復雜性及綜合生產(chǎn)成本。6）應用拓展。借助Micro LED光電性能優(yōu)勢，深度融合AR/VR、3D打印、近眼顯示等跨領域光學系統(tǒng)，提升終端應用性能，革新系統(tǒng)架構。從全球Micro LED技術專利的法律狀態(tài)來看（圖7），失效專利占比超過1/5，其中，撤回或駁回的占比相對較高，接近13%；未繳年費導致失效的占比為4.35%；因為期限屆滿原因?qū)е率У恼急炔蛔?%。有效專利占比為40.87%，反映出當前仍有較高比例的核心技術在保護中。審中專利占比達36.93%，說明該領域技術仍在更新迭代，創(chuàng)新活躍度較高。還有少量專利處于PCT指定期內(nèi)，表明部分創(chuàng)新主體處于國際市場布局的猶豫期。圖7 全球Micro LED技術專利法律狀態(tài)依據(jù)智慧芽專利價值評估體系，對全球Micro LED技術專利價值分布進行分析。智慧芽專利價值評估體系構建于深度加工的專利大數(shù)據(jù)基礎之上，采用市場法作為核心評估方法，并結合先進的機器學習模型開展專利價值估算工作。需要特別指出的是，目前該評估體系暫未將外觀設計納入價值評估范疇。本小節(jié)所探討的專利價值本質(zhì)上屬于相對價值，而非絕對價值。盡管如此，通過統(tǒng)一標準所計算得出的相對價值，仍能夠在一定程度上客觀反映高價值專利在全球不同區(qū)域的布局態(tài)勢，為相關領域的研究與實踐提供具有價值的參考依據(jù)。基于智慧芽專利價值評估體系，全球Micro LED技術專利價值分布（圖8）主要呈現(xiàn)以下特點：中國在低價值專利申請量上占比較高，高價值（300萬美元以上）領域也有一定布局，主要涉及光源、元器件、顯示設備相關的核心部件，如多色微型LED陣列光源（CN110462833B）、通過堆疊微型LED的層來制造半導體器件（CN118281036A）；美國、日本在中高價值區(qū)間（30萬美元以上）的專利數(shù)量占比相對較高，技術競爭力較強，且中高價值專利的覆蓋領域也較廣，包括材料、元器件、顯示器等多個方面，如一種高效micro-LED模組的制作方法（US10847506B2）、有源矩陣發(fā)射微型LED顯示器（US9343448B2）、改進micro-LED器件的方法和裝置（US9502595B2）等；韓國的專利主要處于中低價值區(qū)間（30萬美元以下），高價值專利相對缺失。目前，全球Micro LED技術正處于高速發(fā)展期。自2015年起，專利申請量顯著增長，技術逐漸從實驗室走向產(chǎn)業(yè)化。中國已成為全球?qū)＠季值谝淮髧瑢＠暾埩窟_10079件，遠超美國（5452件）和韓國（2729件）。技術內(nèi)容集中在外延結構、巨量轉(zhuǎn)移、全彩化、驅(qū)動集成等關鍵環(huán)節(jié)，IPC分類中H01L27/15（光發(fā)射半導體元件）、H01L33/00（發(fā)光半導體器件）等基礎技術類別專利積累最為深厚。創(chuàng)新主體以企業(yè)為主導，京東方、TCL華星、三星等頭部企業(yè)在器件設計、轉(zhuǎn)移工藝、顯示模組等方面形成廣泛布局，高校參與程度較低，僅廈門大學進入專利申請量TOP20，表明技術研發(fā)具有較強的產(chǎn)業(yè)化導向。從技術主題來看，專利集中分布于六大領域：顯示設備、量子點/全彩化、顯示應用、材料與元器件、芯片及顯示屏。其中，“芯片”主題涵蓋巨量轉(zhuǎn)移、焊接鍵合、外延生長等核心工藝，仍是專利布局的熱點與難點；“量子點/全彩化”和“顯示設備”相關技術也在迅速成長，表明色彩實現(xiàn)與驅(qū)動集成是當前技術演進的重要方向。從法律狀態(tài)來看，該領域?qū)＠П壤^高（超20%），其中約13%因撤回或駁回失效，一定程度上反映出專利申請質(zhì)量及撰寫水平仍有提升空間；同時，審中專利占比達36.93%，表明技術仍處于快速迭代階段，創(chuàng)新活躍。從價值分布來看，中國雖在專利申請量上占優(yōu)，但高價值專利（評估價值超300萬美元）占比較低，技術多集中于中低價值區(qū)間；相比之下，美國、日本在中高價值專利布局上表現(xiàn)突出，技術競爭力更強。綜合專利態(tài)勢，Micro LED技術呈現(xiàn)融合發(fā)展趨勢，特別是光電子與集成電路、人工智能結合日益緊密，驅(qū)動技術向高精度、高集成度方向發(fā)展。此外，Micro LED技術的應用場景也在持續(xù)擴展，從高端商用顯示逐步延伸至AR/VR、車載顯示、可穿戴設備等消費電子領域。1）強化高價值專利布局，突破關鍵共性技術。圍繞巨量轉(zhuǎn)移、全彩化、芯片集成等瓶頸領域，加強基礎技術研發(fā)與原始創(chuàng)新，提升專利質(zhì)量與核心技術掌控力，避免低水平重復申請。2）構建產(chǎn)學研協(xié)同機制，促進技術共享與轉(zhuǎn)化。鼓勵企業(yè)與高校、科研機構共建研發(fā)平臺，推動高校前沿研究成果（如量子點、新型襯底等）通過專利合作、許可等方式向產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化。3）聚焦差異化應用場景，發(fā)揮領域優(yōu)勢。結合京東方、TCL華星光電、天馬微電子等頭部企業(yè)在顯示面板、顯示器件等細分領域的專利優(yōu)勢，大力開發(fā)車載AR-HUD、醫(yī)療內(nèi)窺鏡等應用方向，通過場景定制化設計實現(xiàn)專利價值。4）跟蹤國際專利動態(tài)，規(guī)避侵權風險。密切關注美國、日本等在高價值專利方面的技術路線與權利范圍，開展風險預警與規(guī)避設計，提升企業(yè)國際競爭與應對能力。5）推動標準與專利協(xié)同，增強產(chǎn)業(yè)話語權。積極參與國際標準制定，推動專利與技術標準結合，形成以標準為牽引的專利池，提升中國企業(yè)在全球Micro LED生態(tài)中的主導力。
轉(zhuǎn)自丨世界科技研究與發(fā)展
作者丨胡思思，李貞貞
