Micro LED显示技术的原理是将LED结构设计进行薄膜化、微小化、阵列化，其尺寸仅在1～10微米之间，然后再将Micro LED芯片批量转移至电路基板上，并利用物理沉积制程完成保护层和电极制作，最后进行上基板的封装后完成显示。Micro LED与OLED、QLED一样，都属于主动发光式显示技术，但Micro LED显示使用的是无机GaN类的LED芯片，其发光性能更加优异，使用寿命也更长。当前Micro LED领域研究呈现多元化特征。多数文献利用专利数据库（如incoPat）开展宏观态势、技术构成、地域分布、核心专利和竞争格局分析，辅以技术路线图、功效矩阵，系统评估Micro LED领域的创新趋势与产业布局。部分研究专注技术性能优化与器件制备领域理论研究，探讨如何通过有限元仿真、阵列化设计和工艺实验等方法，提升Micro LED的光电性能、散热效率和全彩显示能力。还有学者结合区域产业基础、企业合作与政策支持情况，探讨Micro LED产业化面临的挑战、机遇与发展路径。本文整合专利计量与BERTopic主题模型分析方法，在传统维度如专利申请趋势、技术分布、区域格局和创新主体分析的基础上，进一步实现了对Micro LED领域技术主题的细粒度聚类与语义挖掘。同时，通过引入保护类型、法律状态与专利价值等多重指标，构建了融合技术、主体、法律与价值维度的综合分析框架，从而在分析方法和研究维度上对现有研究形成了有益补充与拓展。从产业层面来看，一方面，头部面板厂商加速全产业链整合。例如，2025年3月，京东方华灿光电6英寸Micro LED量产线交付，年产Micro LED晶圆2.4万片、像素器件45000kk颗，应用于AR/VR、车载显示等领域；2025年5月，友达再次刷新纪录与良率限制，钻研大型化、透明化的跨域应用突破，展示全球单片尺寸最大的42英寸透明Micro LED显示器拼接而成的64英寸透明Micro LED显示器。另一方面，LED芯片与材料厂商不断寻求技术突破与产能扩张。例如，2024年10月，湖北三安Mini/Micro显示产业化项目总投资120亿，项目达产后，新增氮化镓Mini/Micro LED芯片161万片/年、砷化镓Mini/Micro LED芯片75万片/年（均以4寸为当量片）和4K显示屏用封装产品8.4万台/年的生产能力，供给三星、TCL科技等知名企业；2025年6月，乾照光电发布公告，将募投项目“Mini/Micro、高光效LED芯片研发及制造项目”中的2.04亿元募集资金，用于实施新的“砷化镓芯片扩产项目”。从技术层面来看，Micro LED技术可分为前端外延芯片制造与后端巨量转移封装两大环节。前端聚焦于衬底材料（硅衬底、GaN衬底）、外延生长工艺（多量子阱结构、应力释放层）及芯片结构设计（垂直/水平结构、透明导电层）；后端则集中于巨量转移技术（真空拾取、激光转移、流体自组装）、全彩显示方案（量子点转换、三色芯片集成）及驱动电路设计（TFT背板、被动驱动）。重点技术概况如图1所示。
图1 Micro LED重点技术概况
本研究以德温特专利数据库（Derwent Innovations Index）作为检索数据库，以"Micro led""晶片焊接""巨量转移""芯片焊接""键合驱动""全彩化"等关键词为核心，结合IPC号构建综合检索式。为确保本研究所用数据的准确性和可靠性，进一步开展了以下数据清洗工作。1）初步筛选：根据专利的标题、摘要和关键词等信息，运用关键词匹配和逻辑规则筛选，排除明显与Micro LED技术领域不相关的专利（如对于仅在背景技术中简单提及相关关键词，而主要内容涉及其他无关领域的专利予以剔除）。2）人工去噪：对初步筛选后的剩余专利按相关性倒序排列，在前20%的数据中进行随机抽样审阅，并通过迭代调整检索式，手动剔除明显不相关的结果（如与LED照明、显示面板驱动电路等宏观领域相关但并非针对Micro LED核心制造工艺的专利）。3）人工复核：对经过上述步骤筛选后的专利数据进行人工复核，由不同研究人员对同一批专利进行独立审核，对比审核结果，对存在争议的专利进行讨论和重新评估，最终确定是否保留在数据集中。经过上述数据清洗流程后，最终得到的专利数据集共包含10779篇专利文献。检索时间2025年7月28日。由于专利从申请到公开最长有18个月的时滞，2024年数据尚不完整。从总体趋势来看（图2），2000年至2014年，Micro LED相关技术处于起步发展阶段，全球年均专利申请量不足20件，增长缓慢。该阶段，Micro LED相关制造技术复杂、生产工艺尚不成熟。2000年，美国堪萨斯州立大学江红星等制备基于Ⅲ族氮化物的Micro LED，并于2001年报道了采用无源驱动的方式，成功制备了10×10的蓝光Micro LED阵列，为Micro LED显示的发展奠定了理论基础。2012年，索尼发布基于Micro LED的55英寸高清LED电视样品，Micro LED作为商业化产品第一次出现在大众视野。2015年以来，全球Micro LED领域相关专利年申请量突破百件，且增速显著，相关技术进入快速发展阶段。这一时期的研发驱动因素主要是显示领域企业的商业化应用需求。2016年6月，索尼在InfoComm和德国IFA展上都展示了Micro LED元件作为像素使用的CLEDIS显示屏，其出色的显示效果受到业界高度褒奖，开启了Micro-LED的研究热潮。此外，由于Micro LED显示技术横跨多个产业领域，加之在微型显示、显示面板等应用想象空间非常广，吸引了不少业者投入研发，使其逐渐成为国际竞争关键科技焦点之一。从重点细分技术领域来看（图3），巨量转移技术布局较早，增长相对平稳，在2020年达到申请高峰后进入平台期，表明该技术仍面临重大挑战，创新从原理突破转向针对具体工艺场景的深度优化。键合技术作为异质集成关键环节增长态势显著，前期申请量较少，从2016年开始急剧增加，2022年申请量达152件高峰，表明该技术在近年来成为研发热点。封装技术趋势与键合技术联动明显，相关专利申请量在2016年前增长相对平缓，之后快速上升，2023年到达138件的高位，增长趋势突出。全彩化技术专利申请量持续稳步增长，从2000年的4件增长至2023年的98件，量子点色转换、三色集成等方案的持续创新，推动全彩化技术成为提升显示性能的核心突破口。外延生长作为显示产业链上游支撑技术，前期申请量较少，2017年后开始快速增长，2023年达到177件的峰值。2022—2024年，外延生长技术的年申请量持续排名第一，反映出业界高度重视提升芯片本征性能的研发。未来随着AR/VR、裸眼3D等新兴显示需求爆发，巨量转移、全彩化等瓶颈技术的专利竞争将更加激烈。从IPC分布来看（表1），全球Micro LED领域的专利申请量最多的两个细分领域为H01L27/15和H01L33/00，相关专利申请量均超过2000件。此外，H01L25/075、H01L33/62、G09F9/33、G09G3/32四个细分领域也有一定专利布局，专利申请量均超过1000件。
表1 全球Micro LED领域技术分布（IPC前20）
全球Micro LED技术领域相关专利申请遍布多个国家/组织，主要包括中国（10079件）、美国（5452件）、韩国（2729件）、世界知识产权组织（2494件）等（图4）。从专利权人类型来看（表2），全球Micro LED技术领域专利数量TOP20的专利权人仅有1个为高校类型，其余19个均为企业，说明该技术领域的产业创新驱动力较高。从专利权人及其所属国家来看，来自中国的专利权人最多，共13家，占比超过一半；其次是美国，拥有脸谱科技有限责任公司、苹果公司、英特尔公司3个；然后是韩国，拥有三星电子公司、LG显示器股份有限公司2个；其余2家为日本显示器株式会社、荷兰亮锐（Lumileds）公司。从专利申请量来看，中国京东方科技集团股份有限公司（647件）、TCL华星光电技术有限公司（453件）位列全球前两位；韩国虽只有2家企业入围，但排名较前（第三、第四）；排名五至九的均为中国企业。由此可见，中国在全球Micro LED技术领域集聚了众多实力雄厚的龙头企业，行业领军效应显著。从技术布局来看（图5），京东方相关专利布局数量多且领域广，涉及半导体元器件及其零部件、显示面板、电流导出装置、制造方法或设备等细分领域；三星电子、LG均在H01L27/15、H01L25/075、H01L33/62三个领域布局了较多专利，聚焦于半导体器件细分领域；TCL华星光电在H01L27/15、H01L33/62、G09F9/33领域的专利申请相对较多，与京东方存在一定的同质化竞争；天马微电子除H01L27/15领域外，还在G09F9/33、G09G3/32领域有一定专利布局，侧重于半导体器件的制造；显耀显示不仅在H01L27/15、H01L25/075、H01L33/62三个领域布局了较多专利，在H01L33/58领域的专利数量也相对较多，体现了其在光场整形元件细分领域的相对优势。采用BERTopic模型对全球Micro LED技术领域专利数据集进行主题抽取，共得到35个细分技术领域，进一步通过层次聚类，得到显示设备、量子点/全彩化、显示应用、材料及元器件、芯片、显示屏六大主题（图6、表3）。其中，显示设备领域主要覆盖了基板、驱动、阵列、面板等细分方向；量子点及全彩化领域主要涉及量子点、转换、垂直堆叠、像素等；显示应用主要聚焦于Micro LED在微型显示领域（3D打印、增强现实等）的实践；材料及元器件主题涉及了氮化镓、荧光粉、二极管、模组等；芯片的研究重点涉及晶圆、外延、衬底、焊接、键合、巨量转移等；显示屏方面主要涉及屏幕、结构、连接、电池、电路等。
图6 Micro LED技术领域层次聚类图
表3 Micro LED技术主题分类概况
通过分析全球Micro LED领域相关专利的保护类型可以发现，该领域的专利申请类型主要为发明专利（88.91%，包括发明申请58.55%，授权发明30.36%）；实用新型专利相对较少（10.97%）；外观设计类专利申请极少（仅0.12%）。从不同类型的专利申请的技术领域来看（表4），发明专利主要涉及芯片、材料及元器件、面板、显示器等关键部件制备方法的创新与改进；实用新型专利主要涉及显示应用、配套装置或设备、显示装置等内容。表4 全球Micro LED领域发明及实用新型专利技术创新概况综上所述，当前Micro LED技术相关专利的创新要点主要包括如下6项。1）芯片巨量转移与制造技术。通过阵列结构改进、倒装键合工艺优化，从磁力、胶印和真空吸附等方面入手，进一步实现高效率、高精度与高良率的巨量芯片转移与集成。2）微显示器件制备。通过物理场调控、界面图案化、序列化功能沉积、三维互连等方式，降低制造成本与工艺步骤，实现器件功能密度的提升与像素级的高精度控制。3）显示面板、像素电路及驱动技术。在结构层设计、引线防护处理、驱动架构与精准电学调控方面进行改进，提升面板制备良率、优化面板弯折能力、增强周边区域稳定性并加强亮度线性控制。4）显示器性能提升。通过微纳光学设计、矩阵排布优化与低功耗集成等方式，提升显示器亮度、对比度及色彩表现，同时降低光学干扰与系统功耗，延长续航。5）配套检测设备。开发缺陷、性能检测设备，提升显示设备的整体生产良率与制造效率，降低后续工艺的复杂性及综合生产成本。6）应用拓展。借助Micro LED光电性能优势，深度融合AR/VR、3D打印、近眼显示等跨领域光学系统，提升终端应用性能，革新系统架构。从全球Micro LED技术专利的法律状态来看（图7），失效专利占比超过1/5，其中，撤回或驳回的占比相对较高，接近13%；未缴年费导致失效的占比为4.35%；因为期限届满原因导致失效的占比不足1%。有效专利占比为40.87%，反映出当前仍有较高比例的核心技术在保护中。审中专利占比达36.93%，说明该领域技术仍在更新迭代，创新活跃度较高。还有少量专利处于PCT指定期内，表明部分创新主体处于国际市场布局的犹豫期。依据智慧芽专利价值评估体系，对全球Micro LED技术专利价值分布进行分析。智慧芽专利价值评估体系构建于深度加工的专利大数据基础之上，采用市场法作为核心评估方法，并结合先进的机器学习模型开展专利价值估算工作。需要特别指出的是，目前该评估体系暂未将外观设计纳入价值评估范畴。本小节所探讨的专利价值本质上属于相对价值，而非绝对价值。尽管如此，通过统一标准所计算得出的相对价值，仍能够在一定程度上客观反映高价值专利在全球不同区域的布局态势，为相关领域的研究与实践提供具有价值的参考依据。基于智慧芽专利价值评估体系，全球Micro LED技术专利价值分布（图8）主要呈现以下特点：中国在低价值专利申请量上占比较高，高价值（300万美元以上）领域也有一定布局，主要涉及光源、元器件、显示设备相关的核心部件，如多色微型LED阵列光源（CN110462833B）、通过堆叠微型LED的层来制造半导体器件（CN118281036A）；美国、日本在中高价值区间（30万美元以上）的专利数量占比相对较高，技术竞争力较强，且中高价值专利的覆盖领域也较广，包括材料、元器件、显示器等多个方面，如一种高效micro-LED模组的制作方法（US10847506B2）、有源矩阵发射微型LED显示器（US9343448B2）、改进micro-LED器件的方法和装置（US9502595B2）等；韩国的专利主要处于中低价值区间（30万美元以下），高价值专利相对缺失。目前，全球Micro LED技术正处于高速发展期。自2015年起，专利申请量显著增长，技术逐渐从实验室走向产业化。中国已成为全球专利布局第一大国，专利申请量达10079件，远超美国（5452件）和韩国（2729件）。技术内容集中在外延结构、巨量转移、全彩化、驱动集成等关键环节，IPC分类中H01L27/15（光发射半导体元件）、H01L33/00（发光半导体器件）等基础技术类别专利积累最为深厚。创新主体以企业为主导，京东方、TCL华星、三星等头部企业在器件设计、转移工艺、显示模组等方面形成广泛布局，高校参与程度较低，仅厦门大学进入专利申请量TOP20，表明技术研发具有较强的产业化导向。从技术主题来看，专利集中分布于六大领域：显示设备、量子点/全彩化、显示应用、材料与元器件、芯片及显示屏。其中，“芯片”主题涵盖巨量转移、焊接键合、外延生长等核心工艺，仍是专利布局的热点与难点；“量子点/全彩化”和“显示设备”相关技术也在迅速成长，表明色彩实现与驱动集成是当前技术演进的重要方向。从法律状态来看，该领域专利失效比例较高（超20%），其中约13%因撤回或驳回失效，一定程度上反映出专利申请质量及撰写水平仍有提升空间；同时，审中专利占比达36.93%，表明技术仍处于快速迭代阶段，创新活跃。从价值分布来看，中国虽在专利申请量上占优，但高价值专利（评估价值超300万美元）占比较低，技术多集中于中低价值区间；相比之下，美国、日本在中高价值专利布局上表现突出，技术竞争力更强。综合专利态势，Micro LED技术呈现融合发展趋势，特别是光电子与集成电路、人工智能结合日益紧密，驱动技术向高精度、高集成度方向发展。此外，Micro LED技术的应用场景也在持续扩展，从高端商用显示逐步延伸至AR/VR、车载显示、可穿戴设备等消费电子领域。1）强化高价值专利布局，突破关键共性技术。围绕巨量转移、全彩化、芯片集成等瓶颈领域，加强基础技术研发与原始创新，提升专利质量与核心技术掌控力，避免低水平重复申请。2）构建产学研协同机制，促进技术共享与转化。鼓励企业与高校、科研机构共建研发平台，推动高校前沿研究成果（如量子点、新型衬底等）通过专利合作、许可等方式向产业转化。3）聚焦差异化应用场景，发挥领域优势。结合京东方、TCL华星光电、天马微电子等头部企业在显示面板、显示器件等细分领域的专利优势，大力开发车载AR-HUD、医疗内窥镜等应用方向，通过场景定制化设计实现专利价值。4）跟踪国际专利动态，规避侵权风险。密切关注美国、日本等在高价值专利方面的技术路线与权利范围，开展风险预警与规避设计，提升企业国际竞争与应对能力。5）推动标准与专利协同，增强产业话语权。积极参与国际标准制定，推动专利与技术标准结合，形成以标准为牵引的专利池，提升中国企业在全球Micro LED生态中的主导力。
转自丨世界科技研究与发展
作者丨胡思思，李贞贞
