Micro-LED技能被认为是消费电子范畴下一个代代的显现技能。尽管市场上现已有许多公司推出了依据Micro-LED显现技能的样机以及运用演示，可是Micro-LED显现技能远没有到达老练的程度。一般，Micro-LED是以发光LED芯片尺度来界说。一般来说，咱们将尺度小于50μm的LED芯片称为Micro-LED。

　　近来，TCL电子研制中心光学系统工程师季洪雷博士团队在《液晶与显现》（ESCI、中心期刊）宣布了题为“Micro-LED显现的开展现状与技能应战”的总述文章。文章从Micro-LED显现技能的前史、界说及技能应战进行了总述，要点总结了Micro-LED在工程范畴的技能应战，最终对Micro-LED技能的未来开展方向进行了讨论。Micro-LED在芯片、巨量搬运、全彩化等方面仍存在技能应战，但其所展现出的高分辩、快呼应、低能耗、长寿命等杰出特色，能满意超小和超大显现的需求，如虚拟/增强显现和电子广告牌，展现出巨大的运用潜力，现已在学术界和工业界引起了广泛研讨。

　　Micro-LED显现运用微米尺度的无机LED器材作为发光像素，来完成自动发光矩阵式显现。从显现技能原理来讲，Micro-LED与有机发光二极管OLED、量子点发光二极管QLED都归于自动发光式显现技能。但不同的是，Micro-LED显现运用无机GaN等LED芯片，其发光功能优异、寿命长。因为Micro-LED优异的功能和潜在的运用价值，自被提出以来，学术界现已掀起了相关技能研讨的浪潮。

　　跟着Micro-LED显现技能的不断开展，其产业化也越发遭到重视。苹果、三星、索尼、LG、华星光电、京东方等公司纷繁参加Micro-LED显现的开发中。此外，许多从事Micro-LED显现技能创业公司也相继建立，如Ostendo、Luxvue、PlayNitride等。以2014年苹果公司收买Luxvue为起点，Micro-LED显现技能进入快速开展阶段。2018年今后进入迸发期。一起，国内的终端厂和芯片厂也纷繁参加Micro-LED阵营。尽管Micro-LED的显现运用远景逐步明亮，可是现阶段还存在许多的技能应战有待处理。

　　现在Micro-LED的界说没有有行业标准构成，关于不同的运用场景、研讨环境，不同的学者、专家对Micro-LED有着不同的了解。

　　显现运用场景是决议Micro-LED芯片尺度的首要因素。从消费电子终端运用的视点动身，关于Micro-LED的界说应该依据观看间隔和人眼的极限分辩率进行核算。例如，假如依照发光面积占像素面积的10%核算。在虚拟现实VR和增强显现AR运用时，观看间隔约为5cm左右，像素密度需求到达1800ppi左右。此刻Micro-LED芯片的尺度应为3-5μm。关于10-12英寸的平板显现器，依照300ppi的像素密度，对应的芯片尺度为20-30μm。而关于75寸大屏显现器，依照43ppi的像素密度，芯片尺度往往在200μm左右。

　　Micro-LED显现技能是继蓝光GaN资料和白光LED照明之后LED范畴的最重要开展之一。图１简略回忆了Micro-LED的开展进程，从中能够发现这一范畴重要开展都是来自于集成工艺的打破。能够预期，未来Micro-LED显现的开展仍将朝着微缩化、集成化、阵列搬运化和全彩化进一步开展。LCD、OLED、QLED和Micro-LED显现器的结构如图２所示。从图中能够看出，Micro-LED显现器结构简略，有用下降了光在显现器内部的丢失，减小了显现器的厚度，愈加便于显现屏的集成。经过表１能够发现，比较于其他的自发光技能，从表现出的功能看，Micro-LED显现具有如下明显优势：显现画面质量高：Micro-LED显现屏没有光阻和滤光片的约束，亮度能够轻松到达2000-4000cd/m²，能够完成超高对比度和高质量的HDR显现作用。

　　能量运用功率高：因为Micro-LED是自发光显现技能，没有透过率的约束，功耗比LCD显现器低90%。此外，LED芯片电光转化功率高，Micro-LED显现功耗仅为OLED显现的50%。

　　运用寿命长：Micro-LED显现技能运用无机物半导体作为发光资料，功能安稳，资料寿命长。

　　尽管Micro-LED显现技能具有明显的优势，但该技能尚不老练，在芯片、背板、巨量搬运、全彩化、接合、驱动和检测修理等方面依然存在一些技能瓶颈。

　　芯片技能：从芯片的技能视点看，现阶段Micro-LED晶圆的波长一致性不满意量产化需求。而且跟着芯片尺度的减缩，发光功率急速下降。在器材结构过程中，感应耦合等离子体刻蚀会构成芯片侧壁的损害，然后影响芯片发光特性和可靠性。

　　背板技能：消费电子范畴Micro-LED技能运用的背板有两种：印刷电路板和玻璃基板。因为刷电路板的胀大缩短比率较大，且简略翘曲，会构成巨量搬运作用不良。玻璃基板的尺度安稳性好，但其横向和纵向尺度改变非等向，对加工工艺要求高。

　　巨量搬运技能：芯片制造完成后，需求经过巨量搬运将其搬运到驱动电路背板上。现在Micro-LED的巨量搬运技能首要有拾取开释法、激光搬运技能、流体自拼装技能和滚轮转印技能。巨量搬运技能面对的共性问题便是精度，要求搬运精度为±1μm。其次，还要求搬运具有极高的良率。全彩化技能：Micro-LED的全彩化技能首要有４种：三色RGB法、紫外/蓝光Micro-LED＋转光资料法、透镜合成法和特别结构法。三色RGB法用于大像素显现结构时，巨量搬运的芯片数量多、难度大，且红光LED功率不高。第二种方规律对转光资料的可靠性和波长一致性有很高的要求。而现在的荧光粉资料颗粒尺度大，易构成堆积不均匀。量子点资料尺度小，可是存在安稳性较差且寿命短等问题。透镜合成法尽管简略，可是运用范围窄，仅适用于投影仪的构建。最终一种办法尽管能够一起防止运用高本钱的巨量搬运和色转化资料，可是尚处在研讨阶段，并不老练。接合技能：Micro-LED的接合技能首要分３种：预置锡膏技能、金属共晶键合技能、微管技能。因为Micro-LED电极之间间隔很小，运用锡膏工艺简略构成芯片正负极之间导通，构成微短路现象。跟着芯片尺度的缩小，芯片与驱动电路基底热胀大系数的差异会导致共晶焊只适用于20μm以上芯片。微管技能一般用于10μm以下接合。

　　驱动技能：Micro-LED显现中每个红绿蓝像素装备一个驱动Micro-IC。Micro-IC能经过占空比来调整亮度和色阶。因为驱动电流太小，一般会呈现低灰阶下亮度、色度不安稳的问题。

　　Micro-LED在各个环节所面对的技能瓶颈是共性的，归结起来便是：精度→良率→功率→本钱的问题。这几个问题是逐层递进，且具有因果关系。Micro-LED显现技能建立的条件便是精度，假如精度低，就难以完成高功能的Micro-LED显现;在确保精度的条件下，良率和功率是下降本钱的最重要因素，也是Micro-LED技能大规模产业化的条件。现在Micro-LED各环节根本处于提高精度的阶段，间隔良率和功率提高阶段仍有一段间隔。

　　Micro-LED显现除了其本身的集成工艺问题外，在显现终端运用时，因为Micro-LED显现本身的技能特色，有一些运用问题，直接影响着终端显现的作用，依然缺少完美的处理途径。

　　抗环境光搅扰问题：与LCD显现技能不同，Micro-LED显现上外表没有滤光片，抗环境光能力差。

　　大视点色偏问题：色偏问题首要由红绿蓝三色芯片光场散布不同和相邻像素之间发光串扰问题构成。

　　单色场和灰场均匀性的问题：因为Micro-LED显现终端多为多块拼接的，所以很难确保每一块显现单元上的一切芯片波长都能满意此要求，别的因为每颗芯片的典型驱动电压均有起浮，就会构成单色场每一块Micro-LED显现单元在光色一致性上有所差异。此外，因为拼接基板色彩一致性的问题和单元之间及单元之内驱动电流的差异，会构成普遍存在图７所示的灰场一致性的问题。驱动功率问题：Micro-LED显现技能因为像素级的操控，需求的驱动芯片数量较多，然后导致驱动芯片的功率大幅添加，且因为是低电压、高电流驱动，导致电源功率低、线. 总结与展望

　　Micro-LED显现技能是对现在干流显现技能一个有用的弥补，在运用上填补了现在干流显现技能的短板和空白。在超大显现上运用其可拼接性，能够满意大尺度显现的需求。运用其像素级控光到达的高亮度、高色域、高对比度功能，能够满意在野外、半野外及影院场景下运用的需求。超小显现首要针对VR和AR技能的运用，运用其超小的晶粒尺度，能够完成上千像素密度的需求。此外，Micro-LED显现的自发光和资料安稳的特性使其在呼应时刻和宽温作业及贮存上具有优势，能满意飞机等机载主显现器在实时性和可靠性方面的要求。在驱动和背板范畴完成技能打破后，运用通明塑料薄膜作为基板，能够将恣意巨细的显现膜片贴敷于其他载体上，有望完成显现无处不在。运用Micro-LED显现技能具有纳秒级呼应时刻的特性，有或许完成线D显现。

　　因为Micro-LED显现微缩化、集成化的特征，Micro-LED显现技能尚不老练，对芯片、背板、发光介质等资料提出了更高的要求。在面向运用时，终端显现器还存在一系列问题。Micro-LED显现刚开始进入消费电子范畴，间隔该技能很多遍及和运用尚有一段时刻。但其所表现出来的特性，将很快在特别运用范畴推行开来，而且依据Micro-LED显现技能的新功能也在不断探究之中，或许这些新功能会给未来显现范畴带来一次革新。

　　季洪雷，博士，TCL电子研制中心光学系统高级工程师，2007年于长春理工大学取得硕士学位，首要从事显现光学相关的新资料、新技能研讨和量产化导入作业。E-mail: 修改 赵阳