基于專利視角的Micro LED產業技術態勢分析

Micro LED作為新一代顯示技術，憑借高亮度、高分辨率、低功耗等特性成為全球顯示產業競爭焦點。本文基于專利計量與BERTopic模型方法，對全球Micro LED技術開展專利分析，從技術分布、創新主體、技術主題、法律狀態、價值分布等多個維度，系統梳理了該領域的發展現狀與趨勢。研究表明：中國的專利申請量占據全球主導地位，但高價值專利仍集中于美國和日本等發達國家；顯示設備、量子點/全彩化、顯示應用、材料與元器件、芯片及顯示屏六大領域是專利技術重點細分方向；巨量轉移、全彩顯示等關鍵技術仍處于突破階段，產業生態需進一步完善；光電子與集成電路、人工智能等電子信息技術的深度融合進一步驅動Micro LED技術向高精度、高集成度方向發展。基于分析結果，本文從核心技術突破、產學研協同機制、差異化應用場景、國際競爭力提升等方面提出建議，為中國Micro LED產業高質量發展提供參考。

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，其發光性能更加優異，使用壽命也更長。

當前Micro LED領域研究呈現多元化特征。多數文獻利用專利數據庫（如incoPat）開展宏觀態勢、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，系統評估Micro LED領域的創新趨勢與產業布局。部分研究專注技術性能優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。還有學者結合區域產業基礎、企業合作與政策支持情況，探討Micro LED產業化面臨的挑戰、機遇與發展路徑。

本文整合專利計量與BERTopic主題模型分析方法，在傳統維度如專利申請趨勢、技術分布、區域格局和創新主體分析的基礎上，進一步實現了對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有研究形成了有益補充與拓展。

1 產業技術概況

從產業層面來看，一方面，頭部面板廠商加速全產業鏈整合。例如，2025年3月，京東方華燦光電6英寸Micro LED量產線交付，年產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能擴張。例如，2024年10月，湖北三安Mini/Micro顯示產業化項目總投資120億，項目達產后，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顯示屏用封裝產品8.4萬臺/年的生產能力，供給三星、TCL科技等知名企業；2025年6月，乾照光電發布公告，將募投項目“Mini/Micro、高光效LED芯片研發及制造項目”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移封裝兩大環節。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移技術（真空拾取、激光轉移、流體自組裝）、全彩顯示方案（量子點轉換、三色芯片集成）及驅動電路設計（TFT背板、被動驅動）。重點技術概況如圖1所示。

圖1 Micro LED重點技術概況

2 數據來源

本研究以德溫特專利數據庫（Derwent Innovations Index）作為檢索數據庫，以"Micro led""晶片焊接""巨量轉移""芯片焊接""鍵合驅動""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據的準確性和可靠性，進一步開展了以下數據清洗工作。

1）初步篩選：根據專利的標題、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%的數據中進行隨機抽樣審閱，并通過迭代調整檢索式，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：對經過上述步驟篩選后的專利數據進行人工復核，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據集中。

經過上述數據清洗流程后，最終得到的專利數據集共包含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年數據尚不完整。

3 專利態勢分析

3.1 專利申請趨勢

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顯示的發展奠定了理論基礎。2012年，索尼發布基于Micro LED的55英寸高清LED電視樣品，Micro LED作為商業化產品第一次出現在大眾視野。

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展階段。這一時期的研發驅動因素主要是顯示領域企業的商業化應用需求。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業領域，加之在微型顯示、顯示面板等應用想象空間非常廣，吸引了不少業者投入研發，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），巨量轉移技術布局較早，增長相對平穩，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，創新從原理突破轉向針對具體工藝場景的深度優化。鍵合技術作為異質集成關鍵環節增長態勢顯著，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熱點。封裝技術趨勢與鍵合技術聯動明顯，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穩步增長，從2000年的4件增長至2023年的98件，量子點色轉換、三色集成等方案的持續創新，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業鏈上游支撐技術，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排名第一，反映出業界高度重視提升芯片本征性能的研發。未來隨著AR/VR、裸眼3D等新興顯示需求爆發，巨量轉移、全彩化等瓶頸技術的專利競爭將更加激烈。

3.2 主要技術分布

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）

3.3 主要國家/組織分布

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）、世界知識產權組織（2494件）等（圖4）。

3.4 主要專利權人

從專利權人類型來看（表2），全球Micro LED技術領域專利數量TOP20的專利權人僅有1個為高校類型，其余19個均為企業，說明該技術領域的產業創新驅動力較高。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家企業入圍，但排名較前（第三、第四）；排名五至九的均為中國企業。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，行業領軍效應顯著。

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領域的專利數量也相對較多，體現了其在光場整形元件細分領域的相對優勢。

圖 5 Micro LED 技術主要專利權人技術布局

4 專利保護現狀

4.1 技術主題

采用BERTopic模型對全球Micro LED技術領域專利數據集進行主題抽取，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技術領域層次聚類圖

表3 Micro LED技術主題分類概況

4.2 保護類型

通過分析全球Micro LED領域相關專利的保護類型可以發現，該領域的專利申請類型主要為發明專利（88.91%，包括發明申請58.55%，授權發明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、顯示裝置等內容。

表 4 全球 Micro LED 領域發明及實用新型專利技術創新概況

綜上所述，當前Micro LED技術相關專利的創新要點主要包括如下6項。

1）芯片巨量轉移與制造技術。通過陣列結構改進、倒裝鍵合工藝優化，從磁力、膠印和真空吸附等方面入手，進一步實現高效率、高精度與高良率的巨量芯片轉移與集成 。

2）微顯示器件制備。通過物理場調控、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、像素電路及驅動技術。在結構層設計、引線防護處理、驅動架構與精準電學調控方面進行改進，提升面板制備良率、優化面板彎折能力、增強周邊區域穩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，同時降低光學干擾與系統功耗，延長續航 。

5）配套檢測設備。開發缺陷、性能檢測設備，提升顯示設備的整體生產良率與制造效率，降低后續工藝的復雜性及綜合生產成本 。

6）應用拓展。借助Micro LED光電性能優勢，深度融合AR/VR、3D打印、近眼顯示等跨領域光學系統，提升終端應用性能，革新系統架構。

4.3 法律狀態

從全球Micro LED技術專利的法律狀態來看（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%；因為期限屆滿原因導致失效的占比不足1%。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，創新活躍度較高。還有少量專利處于PCT指定期內，表明部分創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

4.4 價值分布

依據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據基礎之上，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。

本小節所探討的專利價值本質上屬于相對價值，而非絕對價值。盡管如此，通過統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域的布局態勢，為相關領域的研究與實踐提供具有價值的參考依據。

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、日本在中高價值區間（30萬美元以上）的專利數量占比相對較高，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間（30萬美元以下），高價值專利相對缺失。

5 結論與建議

5.1 主要結論

目前，全球Micro LED技術正處于高速發展期。自2015年起，專利申請量顯著增長，技術逐漸從實驗室走向產業化。中國已成為全球專利布局第一大國，專利申請量達10079件，遠超美國（5452件）和韓國（2729件）。技術內容集中在外延結構、巨量轉移、全彩化、驅動集成等關鍵環節，IPC分類中H01L27/15（光發射半導體元件）、H01L33/00（發光半導體器件）等基礎技術類別專利積累最為深厚。創新主體以企業為主導，京東方、TCL華星、三星等頭部企業在器件設計、轉移工藝、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，表明技術研發具有較強的產業化導向。

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，表明色彩實現與驅動集成是當前技術演進的重要方向。

從法律狀態來看，該領域專利失效比例較高（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，創新活躍。

從價值分布來看，中國雖在專利申請量上占優，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間；相比之下，美國、日本在中高價值專利布局上表現突出，技術競爭力更強。

綜合專利態勢，Micro LED技術呈現融合發展趨勢，特別是光電子與集成電路、人工智能結合日益緊密，驅動技術向高精度、高集成度方向發展。此外，Micro LED技術的應用場景也在持續擴展，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。

5.2 發展建議

1）強化高價值專利布局，突破關鍵共性技術。圍繞巨量轉移、全彩化、芯片集成等瓶頸領域，加強基礎技術研發與原始創新，提升專利質量與核心技術掌控力，避免低水平重復申請。

2）構建產學研協同機制，促進技術共享與轉化。鼓勵企業與高校、科研機構共建研發平臺，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、許可等方式向產業轉化。

3）聚焦差異化應用場景，發揮領域優勢。結合京東方、TCL華星光電、天馬微電子等頭部企業在顯示面板、顯示器件等細分領域的專利優勢，大力開發車載AR-HUD、醫療內窺鏡等應用方向，通過場景定制化設計實現專利價值。

4）跟蹤國際專利動態，規避侵權風險。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，開展風險預警與規避設計，提升企業國際競爭與應對能力。

5）推動標準與專利協同，增強產業話語權。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，提升中國企業在全球Micro LED生態中的主導力。

免責聲明：本文轉自世界科技研究與發展，原作者胡思思，李貞貞。文章內容系原作者個人觀點，本公眾號編譯/轉載僅為分享、傳達不同觀點，如有任何異議，歡迎聯系我們！

轉自丨世界科技研究與發展

作者丨胡思思，李貞貞

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