Schwerpunkte

electronic displays Conference

Mikro-LED-Technik – etablierte Hersteller steigen ein

02. März 2021, 12:00 Uhr   |  Markus Haller

Mikro-LED-Technik – etablierte Hersteller steigen ein
© M.Haller | Elektronik

Im Eröffnungsvortrag der electronic displays Conference 2021 gibt Dr. Zine Bouhamri einen Überblick zum aktuellen Stand der Mikro-LED-Technik für Display-Anwendungen.

Lange Zeit dominierten Start-ups und Unternehmen außerhalb der Display-Branche die Patentlandschaft für Mikro-LED-Displays. Die Trendwende kam 2019 und die etablierten Display-Hersteller fahren ihre Aktivität schlagartig hoch - weil ihre TFT-Produktion auf dem Spiel steht.

Von den vielen möglichen Display-Aufbauten hat sich bisher noch keiner als klarer Gewinner herausgestellt. Und es gibt noch kein kommerzielles Produkt mit Mikro-LED-Displays. Warum die Display-Branche die Mikro-LED-Technik trotzdem genau beobachtet, führt der erste Sprecher der diesjährigen electronic displays Conference vor Augen: »Zur Display-Ansteuerung wollen einige Hersteller auf TFT-Technik setzen und andere auf Mikro-LED-Treiber«, erklärt Dr. Zine Bouhamri von Yole Développement. »Der erste Weg führt zwangsläufig zu IGZO oder LTPS, der zweite zu CMOS. Sollte es zu einer Abkehr von der TFT-Technik kommen, würde das die heute bestehende Display-Lieferkette vollständig durcheinanderwirbeln und vielleicht sogar zum Verschwinden einiger traditioneller Display-Hersteller führen«. Das Szenario ist in Bild 1 gezeigt.

Szenario für Disruption der Wertschöpfungskette: Werden Mikro-LED-Displays über Treiber-ICs angesteuert, werden die TFT-Fabriken als Kernstück der Display-Herstellung überflüssig.
© Yole Développement

Bild 1. Szenario für Disruption der Wertschöpfungskette: Werden Mikro-LED-Displays über Treiber-ICs angesteuert, werden die TFT-Fabriken als Kernstück der Display-Herstellung überflüssig.

Wie wahrscheinlich so ein Szenario ist, hängt für den Analysten von zwei Aspekten ab: Vom Differenzierungspotenzial, das sich durch Mikro-LEDs für Display-Hersteller eröffnet und von der Patentlandschaft. Differenzierung wird zum wichtigen Faktor, weil nicht absehbar ist, dass Mikro-LEDs gegenüber der OLED-Technik einen großen Preisvorteil für die Hersteller schaffen wird, sondern im Gegenteil, als neue Technik eine Display-Anwendung verteuert.

Hohes Anwendungspotenzial in zwei Bereichen

Dr. Zine Bouhamri, Analyst für Sensorik & Photonik bei Yole Développement:
© Yole Développement

Dr. Zine Bouhamri, Analyst für Sensorik & Photonik bei Yole Développement: »In den Patenteinreichungen spiegelt sich auch die aktuelle Dominanz Chinas in der Display-Industrie wieder«

Die attraktivsten Märkte für Display-Hersteller sind Massenmärkte wie Smartphones. Jährlich werden weltweit rund 1 Mrd. Stück verkauft. Gerade hier wird es die Mikro-LED-Technik aber schwer haben, sich gegen OLED-Displays durchzusetzen, prognostiziert Bouhamri. Dafür müssen die Mikro-LED-Dies auf rund 3 Mikrometer schrumpfen, was noch einige Jahre technische Weiterentwicklung erfordern werde. Ähnlich pessimistisch ist die Prognose für konkurrenzfähige Anwendungen in Laptops, Tablets und Monitore. Hohes Differenzierungspotenzial sei bei Mikrodisplays für Datenbrillen und bei Automotive-Displays gegeben. Beide Anwendungsfelder benötigen hohe Helligkeit, die mit OLED-Technik auch nach jahrelanger Forschung noch nicht erreicht wird. Im Automobilsektor kommt noch die mit OLEDs ebenfalls noch schwer zu erfüllende Forderung nach hoher Robustheit und Langlebigkeit hinzu. Durch Mikro-LEDs können diese Anforderungen abgedeckt werden. Die Einschätzung der Yole-Analysten zum Differenzierungspotenzial ist in Tabelle 1 zusammengefasst.

Anwendung Differenzierungspotenzial für Mikro-LEDs
Automotive-Display Hoch
AR/VR-Brille Hoch
Fernseher Mittel 
Smartwatches Mittel
Smartphones Gering
PC-Monitore/Tablets Gering

 

Als erste marktreife Anwendung erwartet Bouhamri Luxus-Fernseher von Samsung (Ende 2021), Datenbrillen mit Mikro-LED-Displays (Mitte 2022) von Herstellern wie Apple, Facebook und dem chinesischen Hersteller Jade Bird Display (JBD) und Mikro-LED-Displays für Smartwatches (Mitte 2023) mit Apple als klarem Technologieführer (Bild 2). Der Weg werde in allen Fällen beim Luxus/Oberklasse-Segment beginnen und erst in weiteren drei bis fünf Jahren beim Standard-Produkt ankommen. Serienreife Automotive-Displays erwarten die Yole-Analysten nicht vor Ende 2026. Zu den technisch führenden Herstellern zählen sie aktuell AUO, Tianma und TCL.

Patente – Display-Hersteller sind aufgewacht

Patentaktivität Mikro-LED-Technik

Yole Développement erwartet als erste Anwendungen für Mikro-LEDs Luxusfernsehgeräte, Mikrodisplays für Datenbrillen und Smartwatches.
Mikro-LED-Display-Patente nach technischer Funktion.
Zu den Technologieführern zählen Apple/Luxvue, BOE und LG. Auch Facebook verfügt über ein robustes Patentportfolio.

Alle Bilder anzeigen (3)

Ab 2015 stieg die Zahl der Patenteinreichungen für Erfindungen rund um Mikro-LED-Displays stark an: Vor 2016 waren es weniger als 70 pro Jahr, seitdem wächst die Zahl im jährlichen Durchschnitt um 109 % und erreichte 2019 den vorläufigen Höchststand von 1134. Für 2020 ist die Auswertung noch nicht geschehen. Gezählt wurden nur Patente zu neuen Erfindungen und keine Einreichungen zu Erweiterungen oder inkrementellen Verbesserungen. Rund 350 Organisationen weltweit arbeiten an der Technik.

Auffällig ist das Verhalten der etablierten Display-Hersteller: »Sie waren zu Beginn sehr zurückhalten mit Patenteinreichungen und haben das Feld den Start-ups überlassen. Jetzt schließen sie auf.« 2019 stammten fast 40 % aller Einreichungen von den etablierten Display-Herstellern. Den größten Sprung machte BOE mit 149 Einreichungen seit dem Jahr 2019 – im gesamten Zeitraum zuvor waren es 46. Auf Platz zwei und drei folgen LG (seit 2019: 61, vor 2019: 37) und das junge Unternehmen Playnitride (seit 2019: 47, vor 2019: 40). Sony, das zu den Pionieren der Mikro-LED-Technik gehört, reichte nach Yoles Recherchen seit 2019 keine Patente mehr ein (vor 2019: 68). Apple gehörte mit 14 Einreichungen seit 2019 zu den Schlusslichtern, verfügte aber mit 81 Patenten bereits über ein starkes Patent-Portfolio und liegt mit insgesamt 95 Patenten nach BOE und LG auf Rang 3.

Das schnelle Hochfahren der F&E-Tätigkeit bei den etablierten Display-Herstellern interpretieren die Yole-Analysten als Reaktion auf die drohende Abkehr von der TFT-Technik und den Versuch, die bestehende Wertschöpfungskette zu schützen.  

Ausrüster kommen ins Spiel

Den größten Anteil der bisherigen Patenteinreichungen machen die drei Bereiche LED-Transfer & Kontaktierung, Pixel-Architektur und Chip-Herstellung aus (Bild 3). In jüngster Zeit wachsen die Anmeldungen für Methoden zur Defektvermeidung auf den Wafern, Reparaturmechanismen und Testverfahren – man bemüht sich nicht mehr allein um die grundlegenden Herstellungserfahren, sondern ist in die Phase der Optimierung von Herstellungsverfahren eingetreten. Unter den Patenteinreichern wächst außerdem die Zahl der Fertigungsausrüster und Materialhersteller. »Damit sind wir vermutlich nur noch ein paar Jahre vom ersten Konsumelektronik-Produkt entfernt und wir können bereits sehen, dass sich die Wertschöpfungskette zum Teil neu organisiert«, erklärt Bouhamri. »Auch dass Apple und Sony ihr Patentportfolio nicht weiter aufstocken, sehen wir als Zeichen, dass sie der Hauptteil der grundlegenden Forschungs- und Entwicklungsarbeit als erledigt ansehen.«

Auf Facebook teilen Auf Twitter teilen Auf Linkedin teilen Via Mail teilen

Das könnte Sie auch interessieren

Verwandte Artikel

LG Electronics Deutschland GmbH, Apple GmbH, TIANMA Europe GmbH, Samsung Display Devices