Micro-LED技术解析

新一代显示技术

Micro-LED

解读显示技术发展之路

在超高清显示、万物智能交互、移动智能终端柔性化等需求的推动下，各种新型显示技术有望在各自的细分市场实现良好的发展。基于此，Micro-LED显示技术被认为是未来最具成长潜力的新型显示技术方向之一。Micro-LED与传统LED一样，都是自发光技术通过使用RGB三种发光颜色的LED芯片组成像素以实现显示，其性能优势而在半导体领域受青睐。

Micro-LED技术解析

Micro-LED又称微型发光二极管，是指高密度集成的LED阵列，阵列中的LED像素点距离在10微米量级，每一个LED像素都能自发光。

Micro-LED技术，即LED微缩化和矩阵化技术。指的是在一个芯片上集成的高密度微小尺寸的LED阵列，如LED显示屏每一个像素可定址、单独驱动点亮，可看成是户外LED显示屏的微缩版，将像素点距离从毫米级降低至微米级。

而Micro-LED display，则是底层用正常的CMOS集成电路制造工艺制成LED显示驱动电路，然后再用MOCVD机在集成电路上制作LED阵列，从而实现了微型显示屏，也就是所说的LED显示屏的缩小版。

Micro-LED的原理

LED

LED叫做“发光二极体”(light-emitting diode)，利用电能转为光能，在半导体内正负极2个端子施加电压，当电流通过后，电子与电洞相结合，剩余能量便以可见光的形式释放，依照使用材料的不同，光子能量会产生不同波长的光。直显式的LED常用于户外电视墙或者红绿灯，LED芯片则是目前电视、屏幕背光源与照明的主流产品。

OLED

LED跟OLED的驱动概念相当相近，不过使用的材料完全不同。OLED叫做“有机发光二极体”(Organic Light-Emitting Diode)，基本结构是在铟锡氧化物(ITO)玻璃上制作一层有机材料发光层，并在发光层上再覆盖一层低功函数的金属电极。通过外界电压的驱动下，正极电洞与阴极电子便会在发光层中结合，产生能量并发出光，因材料特性不同而产生R、G 和B三原色，来构成基本色彩。

OLED与LCD最大的差异在于自体发光，LCD需要LED背板和滤光片，而OLED能够自体发光。OLED虽然呈现的画面鲜艳、功耗低、可以弯曲，但有机材料会氧化所以寿命相对较短，也会出现色烙问题，加上成本高、技术含量高，目前大都适用于小屏幕，好比手机屏幕。

Mini-LED

MiniLED被视为是Micro LED的过渡期，是传统LED背光基础上的改良版本，作为LCD面板的背光源使用;Micro LED则是新一代的显示技术，将LED背光源微缩化、矩阵化，致力于单独驱动无机自发光(自发光)、让产品寿命更长，甚至性能更胜OLED，被业界视为下世代的显示技术。

目前，MiniLED技术主要用于“多区背光显示器”以及“大型RGB小间距显示器”。MiniLED技术中的“多区背光调控”功能可达成分区调光，好比强化画面的高对比度和高解析度，达到HDR效果，效果与OLED显示器相近;另一个技术是使用MiniLED芯片，打造出显示画素间距低于Pitch 1.0 mm的大尺寸屏幕，除了提升LED显示屏幕的解析度，还能创造新的显示屏幕主流规格。

Micro-LED

至于Micro-LED则会带来技术新突破，用途不仅限于背光源，因为Micro-LED的芯片到了肉眼难以分辨的等级，可以直接将R、G、B三原色的芯片拼成一个像素点，变成“一个像素”的概念，不再需要滤光片和液晶层，也正因为这样的技术特点与过往LCD显示屏幕的发光结构完全不同。

除了可望为LCD产业开创全新局面，未来Micro-LED的应用范畴广阔，包括AR/VR设备、车用屏幕、高解析度穿戴产品等。

Micro-LED瓶颈——巨量转移

LED技术作为一种先进的显示技术，具有高分辨率、快响应速度、低能耗和长寿命等显著优势，被广泛认为是下一代显示技术的重要发展方向。然而，Micro-LED技术的量产化进程仍面临诸多挑战。

Micro-LED实质上可以看作将LED器件进行数百倍乃至数千倍的缩小，以使更多更小的Micro-LED的发光集成在同等面积的芯片上。所以在工业上实现Micro-LED的技术瓶颈就在于此。这就涉及到一种其他电子行业几乎都不会用到的高难度工艺——“巨量转移”技术。

“巨量转移”是一个什么技术呢？

简单说就是在指甲盖大小的TFT电路基板上，按照光学和电气学的必要规范，均匀焊接数量达成百上千个，甚至更多红绿蓝三原色LED微小晶粒，且对允许的工艺失败率有着极为苛刻的要求。

想想看，无论是TV还是手机屏，其像素的数量都是相当巨大的，而像素的尺寸又是那么小，并且显示产品对于像素错误的容忍度也是很低的，没有人愿意去购买一块有“亮点”或“暗点”的显示屏，所以将这些小像素完美地转移到做好驱动电路的衬底上并实现电路连接是一项困难复杂的技术。

实际上，“巨量转移”确实是目前MicroLED商业化上面的一大瓶颈技术。其转移的效率，成功率都决定着商业化的成功与否。

Mirco-LED应用前景

Micro-LED具有高解析度、低功耗、高亮度、高对比、高色彩饱和度、反应速度快、厚度薄、寿命长等特性，功率消耗量可低至LCD的10%、OLED的50%，是业界期待的下一代显示技术。可应用在AR/VR设备、电子信息、医疗健康、通讯等领域。

AR/VR领域

超柔性、轻薄、高效的 Micro-LED 显示不仅可以减少设备的重量，还能提高视觉质量和续航能力，从而构建出更智能和更具沉浸感的人与虚拟环境交互场景，推动娱乐、教育和工业仿真等领域的发展。

电子信息领域

Micro LED 形成两大应用方向，一个是以苹果为代表的可穿戴设备市场；一个是以三星、索尼为代表的超大尺寸电视市场。Micro-LED技术不仅能够提高设备的显示性能，还可以实现更个性化、灵活的交互体验。

医疗领域

Micro-LED技术被用于开发植入式医疗设备的无线供电系统。例如，韩国研究人员通过可贴在皮肤上的MicroLED贴片和植入的光伏设备，开发了一种光子无线系统，该系统可以在体内产生电能，为医疗植入设备提供可持续的功率，从而避免高风险的电池更换手术。

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