Micro LED(指尺寸小于100μm的芯片) - 简单百科|实用百科网

Micro LED

Micro LED（全名：Micro Light Emitting Diode，中文名：微发光二极体，别称：μLEd）是指尺寸小于100μm的芯片，与普通LED一样，也是自发光，用RGB三种发光颜色的LED芯片组成一个个像素即可用于显示。

Micro LED显示具有自发光、高效率、低功耗、高集成、高稳定性、全天候工作等优点，但在芯片、背板、巨量引擎转移等方面仍然存在一些技术瓶颈。Micro LED一般采用成熟的多量子阱LED芯片技术，可广泛应用于从最小到最大尺寸的任何显示场合。1999年，美国CREE公司申请“用于增强光提取的Micro LED”专利，成为Micro LED显示技术的开创文献。2000年，德克萨斯理工大学江红星教授提出Micro LED概念。2001年，首个无源10×10蓝光Micro LED显示原型被提出。2006年，香港科技大学获得倒扣焊集成Micro LED专利，2009年生产出有源驱动蓝光Micro LED，并于2011年实现全彩显示。

2012年，索尼在国际消费类电子产品展览会上推出55英寸Micro LED电视“Crystal LED Display”。2013年，香港科技大学推出Micro LED首款全彩投影仪。2014年，苹果公司设立Mini LED和Micro LED研发实验室，并收购LuxVue Technology获取Micro LED专利。2015年，Lumiode和哥伦比亚大学合作完成了Micro LED与硅晶体管薄膜在一个晶圆上的集成。2018年，三星电子发布146英寸模块化Micro LED电视“The Wall”。2019年，康佳集团发布了采用Micro LED技术的smart Wall未来屏。2020年，利亚德与台湾晶电共同打造了全球首个运用巨量引擎转移技术实现最小尺寸Micro LED显示产品量产的产业基地，标志着Micro LED商用时代的到来。2021年，深康佳成功设计并生产出15*30微米级别Micro LED图形处理器。

Micro LED显示技术是继蓝光GaN材料和白光LED照明之后LED领域的最重要进展之一，是对主流显示技术一个有效的补充，在应用上填补了主流显示技术的短板和空白。

历史沿革

1999年美国CREE公司申请的“用于增强光提取的Micro LED”专利是第一篇关于Micro LED显示技术的文献。2000年美国堪萨斯州立大学江红星等人首次制备了基于Ⅲ族氮化物的micro LED，并在2001年报道了用于显示的芯片尺寸12 μm、10×10阵列的蓝光micro LED。2006年，香港科技大学申请了倒扣焊集成Micro LED的专利，利用这一技术在2009年制造出有源驱动的蓝光Micro LED。两年后，他们采用红绿蓝三色荧光粉作为转光材料实现了Micro LED的全彩化显示。

2012年，索尼在国际消费类电子产品展览会展上推出了第一台由600万颗LED构成的55英寸Micro LED电视样品⸺“晶体 LED Display”，开启了Micro LED在消费电子应用的先河。由于造价昂贵，直到2016年才第二次推出p1.26的Micro LED拼接显示器CLEDIS（Crystal LED Integrated Structure），亮度达到1000nits。2013年，香港科技大学推出Micro LED首款全彩投影仪。

2014年，苹果公司在竹科龙潭园区设立了Mini LED和Micro LED研发实验室。同年5月，苹果通过收购Micro LED显示技术公司LuxVueTechnology，取得多项Micro LED专利技术。7月，Facebook在宣布以20亿美元的价格收购Oculus，以便在其VR头戴设备中使用Micro LED技术。2015年，Lumiode和哥伦比亚大学合作完成了Micro LED与硅晶体管薄膜在一个晶圆上的集成。同年，台湾交通大学和香港科技大学合作通过喷墨打印构造了全彩化的量子点转光Micro LED。2016年4月，镎创科技首次发布“PixeLED Display”Micro LED 产业化技术，实现了Micro LED芯片批量转移良率达99%，芯片批量转移速度达10秒20万个。2017年，韩国机械研究所提出滚轮转印技术，实现了Micro LED在柔性基底上的巨量引擎转移。同年4月，台湾工业研究院与聚积科技共同签署“超小间距LED数位显示技术合作案”，加速开发能够应用于VR和AR设备的Micro LED显示屏驱动集成电路。

2017年8月，谷歌一期注资1500万美元（总共4500万美元）投资瑞典的Glo公司，加速应用二极管技术Micro LED产品研发。2018年1月8日，三星电子在国际消费类电子产品展览会上推出全球首款146英寸模块化Micro LED电视——“The Wall”。由于采用Micro LED技术，“The Wall”无需依赖彩色滤光片或背光源，便能提供卓越的观看体验。此外，Micro LED屏幕在发光效率、光源寿命和能耗等多个方面表现出更高的耐用性和效率，为未来的屏幕技术制定了标准。同年2月，三星电子和厦门三安建立了Micro LED战略合作关系。2019年初，京东方与美国公司Rohinni成立Micro LED合资公司，进行Mini LED背光解决方案和Micro LED显示器的研发。

2019年10月，康佳集团发布了采用Micro LED技术的smart Wall未来屏。该产品采用超高精度巨量引擎转移技术，实现近1亿颗微米级别的Micro LED芯片的转移和键合，点对点的驱动，实现每个像素的精准控制，LED之间的点间距可微缩到P0.68mm。同年12月，重庆康佳光电技术研究院与联建光电合资监理公司，共同推进Mini LED及Micro LED新技术在公共视讯的商业化进程。2020年3月，利亚德与台湾晶电共同注资成立合资公司利晶微电子，双方共同打造的全球首个运用巨量转移技术实现最小尺寸Micro LED显示产品大规模量产的产业基地。同年7月，利亚德全球首发全尺寸Micro LED标准化商用显示产品，标志着Micro LED显示商用时代的正式来临。2021年，深康佳自主设计并生产出15*30微米级别Micro LED图形处理器，自主开发的“混合式巨量引擎转移技术”转移良率达到99.9%，为进一步拓展穿戴显示、车载显示、沉浸式显示等应用市场提供了产业进入与快速发展的坚实基础。2022年4月15日，深康佳集团在接受机构调研时表示，公司正在积极推进半导体业务产业化，公司研发的Micro LED芯片已完成了小批量和中批量试产。

产品应用

Micro LED可广泛应用于从最小到最大尺寸的任何显示场合，并从平板显示扩展到AR/VR/MR、空间显示、柔性显示、透明显示、可穿戴显示、智能车载显示及光通信、光互联、医疗探测等领域。

功能特点

优点

与LCD和OLED传统显示相比，Micro LED显示具有自发光、高效率、低功耗、高集成、高稳定性、全天候工作等优良特性，已然成为下一代主流显示技术的重要选择。

缺点

虽然Micro LED显示技术具有显著的优势，但该技术尚不成熟，在芯片、背板、巨量引擎转移、全彩化、接合、驱动和检测维修等方面仍然存在一些技术瓶颈。

显示原理

Micro LED一般采用成熟的多量子阱LED芯片技术。以典型的InGaN基LED芯片为例，Micro LED像素单元结构从下到上依次为蓝宝石衬底层、25nm的GaN缓冲层、3μm的N型GaN层、包含多周期量子阱（MQW）的有源层、0.25μm的P型GaN接触层、电流扩展层和P型电极。当像素单元加正向偏压时，P型GaN接触层的空穴和N型GaN层的电子均向有源层迁移，在有源层电子和空穴发生电荷复合，复合后能量以发光形式释放。

价值意义

Micro LED显示技术是继蓝光GaN材料和白光LED照明之后LED领域的最重要进展之一。Micro LED显示技术是对主流显示技术一个有效的补充，在应用上填补了主流显示技术的短板和空白。在超大显示上利用其可拼接性，可以满足大尺寸显示的需求。利用其像素级控光达到的高亮度、高色域、高对比度性能，可以满足在户外、半户外及影院场景下使用的需求。超小显示主要针对VR和AR技术的应用，利用其超小的晶粒尺寸，可以实现上千像素密度的需求。

此外，Micro LED显示的自发光和材料稳定的特性使其在响应时间和宽温工作及储存上具有优势，能满足飞机等机载主显示器在实时性和可靠性方面的要求。在驱动和背板领域实现技术突破后，使用透明塑料薄膜作为基板，可以将任意大小的显示膜片贴敷于其他载体上，有望实现显示无处不在。利用Micro LED显示技术具有纳秒级响应时间的特性，有可能实现真正的裸眼3D显示。

发展前景

Micro LED显示技术的发展可以分为几个阶段：第一阶段着重于提升分辨率，专注于大尺寸商业显示应用；第二阶段则聚焦于小空间商业应用，以实现更高的视效体验；第三阶段则向汽车行业拓展，实现更为广泛的应用；第四阶段是用于更小的可穿戴设备。从全球视角来看，美国企业在元宇宙相关技术领域对Micro LED显示技术进行积极布局，其中苹果公司等公司已经处于领先地位。与此同时，韩国的三星电子和LG在Micro LED电视的产业化方面也取得了显著进展，而日本企业则专注于Micro LED制造设备的发展。

中国企业在这一领域同样表现不俗。根据智慧芽的数据显示，Micro LED技术迅速发展，中国的Micro和MiniLED专利申请量呈现出与全球整体趋势一致的增长态势，约占全球的一成。在Micro和MiniLED全球专利申请的主要参与者中，海外的Facebook和苹果公司分别位列前两位，而京东方、歌尔股份和三安光电等国内企业也表现突出，分别位居第三、第五和第七的位置。