下一代显示技术Micro LED深度解密

一、Micro LED，下一代显示技术

Micro LED即LED微缩技术，是指将传统LED阵列化、微缩化后定址巨量转移到电路基板上，形成超小间距LED，将毫米级别的LED长度进一步微缩到微米级，以达到超高像素、超高解析率，理论上能够适应各种尺寸屏幕的技术。

Micro LED具备无需背光源、能够自发光的特性，与OLED相似，但相比OLED，Micro-LED色彩更容易准确的调试，有更长的发光寿命和更高的亮度。所以是OLED之后另一具轻薄及省电优势的显示技术，或许能成为OLED之后下一代显示技术。

Micro LED受制于产能和成本，完成商用化还需时间。现在各大厂商纷纷布局，关键技术进展迅速，预期三年后或将走上商用化的进程。

二、Micro LED技术路径

Micro LED主要通过将传统LED晶体薄膜用微缩制程技术进行微缩化、阵列化、薄膜化，然后通过巨量转移技术将晶体薄膜批量转移到电路板上，利用物理沉积制造保护层，最后完成封装。其中关键核心技术主要有两步：微缩制程技术和巨量转移技术。

2.1 微缩制程技术

微缩制程技术是指将原来LED晶片毫米级别的长度微缩后达到1~10μm等级左右。目前LED尺寸大多是10~30mil，既250~750 μm，单一晶片最小尺寸是100μm，而通过微缩制程技术可以打破这一极限设定。业界评估，室内用途的显示器尺寸至少要做到5μm，目前LED晶片大小业界水平已普遍达到50μm，苹果实力雄厚，已经能做到10μm的水平，Mikro Mesa实验室内已经可以做出3μm大小的尺寸，

微缩制程技术的实现路径主要有三种：Chip Bonding（芯片焊接）、Wafer Bonding（晶片焊接）、Thin film transfer（薄膜转移）。

三种技术路径各有优劣，其中，薄膜转移技术能够突破尺寸限制完成批量转移，且厂商Mikro Mesa已率先在实验室完成3um尺寸的晶元，理论成本较低，或许能成为未来主要实现路径。

2.2巨量转移技术

磊晶部分结束后，需要将已点亮的LED晶体薄膜无需封装直接搬运到驱动背板上，这种技术叫做巨量转移。其中技术难点有两个部分：

1）转移的仅仅是已经点亮的LED晶体外延层，并不转移原生基底，搬运厚度仅有3%，同时MicroLED尺寸极小，需要更加精细化的操作技术。

2）一次转移需要移动几万乃至几十万颗LED，数量巨大，需要新技术满足这一要求。

目前各大厂商在这个技术难关上各显神通，在巨量转移技术上各公司累计申请了十多项专利，预计这个技术门槛将会较快攻破。

Luxvue转移技术相关专利图 图片来源：Patent

2.3驱动系统

LED晶元通过巨量转移到电路板后，能藉由整合微透镜阵列，提高亮度及对比度。 Micro LED阵列经由垂直交错的正、负栅状电极连结每一颗Micro LED的正、负极，透过电极线的依序通电，透过扫描方式点亮Micro LED以显示影像。

Micro LED结构图 epoxy环氧树脂 electrode电极 资料来源：LEDinside

2.4 Micro LED技术瓶颈

Micro LED尚有较多技术工艺问题需要解决，从实现路径到成本良率都有诸多挑战。

在Micro LED转移过程中，纳米级LED的转运是核心问题之一。在蓝宝石类基板上生长出来的Micro LED需要转移到玻璃基板上，由于尺寸不匹配，因此需要进行多次转运。对于微器件的多次转运技术难度都是特别高，而用在追求高精度显示器的产品上难度就更大。Luxvue主要是采用电学方式完成转运过程。

晶元一致化问题也需要解决。LED从wafer切成chip后，每个LED chip并不会呈现完美一致的波长，不同波长呈现出来的色彩不同，对于传统LED来说，可以靠分Bin、配Bin达到显示的要求。但Micro LED晶元数量巨大，采用传统分Bin方式效率低且设备投资成本过大，不利于规模化生产。这个问题有两类解决方案：一是以现有的晶元技术，将Micro LED应用做到小尺寸，高PPI的地方，比如可穿戴设备，并且小尺寸对精细度要求也相对较低。不过这种解决方案限制了Micro LED的市场空间。另一类解决方案就是在磊晶阶段通过改善生产工艺或者设备直接控制均匀性。

Luxvue抓取示意图 资料来源：Patant

Micro LED实现单色比较简单，通过倒装结构封装和驱动IC贴合就可以实现，但要实现全彩就相对复杂，用传统的RGB三色列阵R需要分次转贴红、蓝、绿三色的晶粒，嵌入几十万颗LED晶粒，对于LED晶粒光效、波长的一致性、良率要求更高。为结局屏幕色彩问题目前有三种路径实现： RGB三色LED法、UV/蓝光LED+2发光介质法、光学透镜合成法。

资料来源：LEDinside

为解决各种技术瓶颈，各家厂商各显神通： VerLASE拥有色彩