客服
十大Micro LED技術科普及現在淺析
來源：
時間：2023-06-25 16:12:02
近年來Micro LED技術雖可應用在AR、VR、智能的實際應用案列少之又少。
以AR眼鏡為例，分別是李未可的MetaLens、Vuzix的Shield和Tooz的 ESSNZ Berlin智能眼鏡。
雖較Micro OLED技術有更明顯的優勢，但Micro LED微顯示應用之路并不順暢。
歸根到底，問題仍是Micro LED技術發展較緩慢，制造工藝尚不成熟，產品成本、質量與紅光芯片效率問題依舊存在，全彩化、近眼高分辨率顯示效果難以實現，因此目前Micro LED無法在微顯示領域大規模應用。
盡管如此，對于Micro LED技術的研發，LED企業與學術界從未停止，通過探索不同技術方案，逐步完善Micro LED技術，加速縮短Micro LED在微型顯示領域的應用進程。
近日，以麻省理工為首的研究團隊，在全彩辱層結構Micro LED (Stacked RGB Micro LED) 方面的研究有新突破。
未來，該方案或成為影響Micro LED微型顯示應用發展的關鍵因素。
該研究團隊開發了全彩垂直辱層結構的Micro LED，分辨率高達5100PPI，尺寸僅為4um，號稱是目前所知擁有最高陣列密度和最小尺寸的Micro LED。產品高分辨率和極小尺寸的特點，適配了近眼微顯示電子設備的應用需求。
全彩疊層結構Micro LED示意圖 (圖片來源: 麻省理工)
該研究成果進一步推動了疊層式結構Micro LED的發展應用，也再度引起了LED行業對這一技術方案的關注。
具體來看，該方案的特別之處在于，相較傳統平行排列結構的RGB Micro LED芯片所形成的單人像素，疊層排列方案的應用可在縮小顯示模組尺寸的同時，提高Micro LED顯示器的畫質與生產效注
詳細來說，桑層結構使單個像素占用的空間更少，因此在單位面積內可實現更高的像素密度，從而滿足微顯示設備對小尺寸、高清分辨率顯示模組的應用需求。
在生產方面，由于魯層式結構的應用，RGB三色芯片集成于單一芯片上，使Micro LED芯片轉移至基板的時間縮短，放置精度獲得提高，從而優化了Micro LED顯示器的生產效率與成本。
由于結構的轉變，Micro LED的生產和應用獲得了更多可能性，因此近年來，陸續有國內外企業與高校、科研單位參與到疊層式結構Micro LED的研究里，推動該技術持續進步。
疊層式Micro LED研究獲重視，國內外產學研齊發力。
據LEDinside不完全統計，首爾偉傲世、Lumens、Sundiode、諾視科技等國內外LED企業，以及國內的清華大學研究團隊在近年均參與到疊層式Micro LED的研究當中:
首爾偉傲世
2022年，首爾偉傲世展示了WCOP Pixel全彩單芯片顯示技術，其特點是無需引線、封裝與誘鏡結構，并通過垂直疊層的方式放置紅、綠和藍光 (R/G/B) 三顆Micro LED芯片。
WICOP Pixel技術的應用，將Micro LED顯示屏生產工序減少到=分之一，并提高了Micro LED的良率，降低了制造成本，同時還把Micro LED的發光面積縮小到現有平面結構產品的三分之一，獲得了深黑的顏色和清晰圖像。
WICop Pixel全彩單芯片顯示技術
WICOp Pixel全彩單芯片顯示技術今年2月，首爾偉傲世展示了基于 WICOP Pixel技術的Microled顯示屏，亮度提高到了4000nits，將Micro LED的應用范圍擴大到包括 AR、VR在內的元宇宙領域。
Lumens
今年初，韓國LED開發商Lumens宣布，已開發用于Micro LED生產的RGB外延片Monolithic，單人外延片產品是由RGB三光色外延片堆疊而成。在紅光 LED材料上，Lumens改用與藍光、綠光相同的氨化鋼家材料，更易于疊層式芯片的加工與生產。
RGBE片Monolithic (Lumens)
Sundiode
2021年4月，美國Micro LED微顯示公司Sundiode公布了其專有的堆桑式RGB Micro LED像素技術，可將單晶圓上的疊層式RGB Micro LED像素陣列直接接合到硅基CMOS背板上。
同年11月，Sundiode展示了疊層式RGB Micro LED全彩顯示器，采用主動矩陣硅基CMOS背板驅動技術，Micro LED芯片尺寸為100um，顯示器尺寸為15.4mmx8.6mm，分辨率為200PPI
堆疊式RGB Micro LED全彩顯示器 (Sundiode)
2023年初，Sundiode與GaN技術開發商Soft-Epi，共同實現在單個藍寶石晶圓上生長單片全InGaN RGB LED結構。
堆疊式RGB Micro LED像素技術 (Sundiode)
諾視科技
2022年底，國內Micro LED技術開發商諾視科技成功點亮0.39英寸的Micro LED微顯示屏，產品采用WLVSP (Wafer Level Vertically Stacked Pixels，晶圓級垂直堆疊像素) 技術方案開發。
XGA Micro LED微顯示屏 (諾視科技)
清華大學
2021年5月，清華大學電子工廠系研究團隊開發了基于疊層式紅、綠、藍=色 (RGB) 的MicroLED器件陣列設計。
堆疊RGB Micro LED陣列的示意圖和實物圖 (清華大學)
通過外延剝離和轉移印刷的方法，將基于不同無機I-V族單晶半導體結構的薄膜式Micro LED，包括鋼磷基(InGaP) 紅光LED、鋼氨基 (InGaN) 綠光和藍光LED (尺寸~100um2，厚度~5um)異質集成，形成垂直堆疊結構。同時，通過設計具有波長選擇透過的光學薄膜作為MicroLED之間的界面層，提高了器件的發光效率和輻射性能。
與傳統并排放置的RGB器件結構相比，升三倍，不僅提高了器件的發光性能，也降低了制備過程中對加工精度的要求
Youngwoo DSP
2021年，韓國半導體設備廠Youngwoo DSP獲得政府項目，負責開發基于超小RGB堆疊層的新型Micro LED制造技術，項目持續至2024年底。Youngwoo DSP表示，這項技術有助于提高巨量轉移的對準精度、提升像素點密度，同時還能節省制造時間、降低成本。產品可應用到智能手表、汽車以及AR設備等
KAIST
2020年，韓國科學技術院(KAIST)的研究團隊開發了一種生產高分辨率Micro LED顯示器的方法。團隊將紅綠藍LED有源層堆在3D空間之后使用半導體圖案化工藝，并通過具有濾光片特性的絕緣膜，消除紅、藍光色工擾。最終，顯示器擁有每英寸超過6萬像素的高分辨率
總結
可以看到，近年來，通過對疊層式結構的研究，企業與高校提升了Micro LED微顯示器的亮度與分辨率，推動了全彩高清Micro LED微顯示器的發展。
面對Micro LED現存的關鍵技術問題，疊層式結構提供了可行的解決方法，為擴大Micro LED技術在AR/VR等微顯示領域的應用，開辟了一條新的技術路徑。
然而，在解決傳統結構現有問題的同時，疊層式Micro LED方案也帶來了新的技術難題。
Micro LED技術廠商Porotech曾指出，魯層式結構意味著二種顏色的光將從顯示器的不同高度射出，會導致光學設計的復雜化，同時也對LED之間的間距精準度及結構中不同層的對準精度提出了更高的要求。
另外，堆疊式RGB LED產生的顏色干擾、微小像素的發光效率低、紅光材料的適配性和效率等都是方案應用時所要面臨的問題
TrendForce集邦咨詢分析師則表示，疊層式Micro LED芯片技術目前均處在開發階段，因量產技術能力不足，尚未運用在穿戴顯示器上。
盡管并無實際微顯示產品應用，但上述企業與高校紛紛看好疊層式技術，認為方案可加速MicroLED在AR/VR等領域的發展
以AR眼鏡為例，分別是李未可的MetaLens、Vuzix的Shield和Tooz的 ESSNZ Berlin智能眼鏡。
雖較Micro OLED技術有更明顯的優勢，但Micro LED微顯示應用之路并不順暢。
歸根到底，問題仍是Micro LED技術發展較緩慢，制造工藝尚不成熟，產品成本、質量與紅光芯片效率問題依舊存在，全彩化、近眼高分辨率顯示效果難以實現，因此目前Micro LED無法在微顯示領域大規模應用。
盡管如此，對于Micro LED技術的研發，LED企業與學術界從未停止，通過探索不同技術方案，逐步完善Micro LED技術，加速縮短Micro LED在微型顯示領域的應用進程。
近日，以麻省理工為首的研究團隊，在全彩辱層結構Micro LED (Stacked RGB Micro LED) 方面的研究有新突破。
未來，該方案或成為影響Micro LED微型顯示應用發展的關鍵因素。
該研究團隊開發了全彩垂直辱層結構的Micro LED，分辨率高達5100PPI，尺寸僅為4um，號稱是目前所知擁有最高陣列密度和最小尺寸的Micro LED。產品高分辨率和極小尺寸的特點，適配了近眼微顯示電子設備的應用需求。
全彩疊層結構Micro LED示意圖 (圖片來源: 麻省理工)
該研究成果進一步推動了疊層式結構Micro LED的發展應用，也再度引起了LED行業對這一技術方案的關注。
具體來看，該方案的特別之處在于，相較傳統平行排列結構的RGB Micro LED芯片所形成的單人像素，疊層排列方案的應用可在縮小顯示模組尺寸的同時，提高Micro LED顯示器的畫質與生產效注
詳細來說，桑層結構使單個像素占用的空間更少，因此在單位面積內可實現更高的像素密度，從而滿足微顯示設備對小尺寸、高清分辨率顯示模組的應用需求。
在生產方面，由于魯層式結構的應用，RGB三色芯片集成于單一芯片上，使Micro LED芯片轉移至基板的時間縮短，放置精度獲得提高，從而優化了Micro LED顯示器的生產效率與成本。
由于結構的轉變，Micro LED的生產和應用獲得了更多可能性，因此近年來，陸續有國內外企業與高校、科研單位參與到疊層式結構Micro LED的研究里，推動該技術持續進步。
疊層式Micro LED研究獲重視，國內外產學研齊發力。
據LEDinside不完全統計，首爾偉傲世、Lumens、Sundiode、諾視科技等國內外LED企業，以及國內的清華大學研究團隊在近年均參與到疊層式Micro LED的研究當中:
首爾偉傲世
2022年，首爾偉傲世展示了WCOP Pixel全彩單芯片顯示技術，其特點是無需引線、封裝與誘鏡結構，并通過垂直疊層的方式放置紅、綠和藍光 (R/G/B) 三顆Micro LED芯片。
WICOP Pixel技術的應用，將Micro LED顯示屏生產工序減少到=分之一，并提高了Micro LED的良率，降低了制造成本，同時還把Micro LED的發光面積縮小到現有平面結構產品的三分之一，獲得了深黑的顏色和清晰圖像。
WICop Pixel全彩單芯片顯示技術
WICOp Pixel全彩單芯片顯示技術今年2月，首爾偉傲世展示了基于 WICOP Pixel技術的Microled顯示屏，亮度提高到了4000nits，將Micro LED的應用范圍擴大到包括 AR、VR在內的元宇宙領域。
Lumens
今年初，韓國LED開發商Lumens宣布，已開發用于Micro LED生產的RGB外延片Monolithic，單人外延片產品是由RGB三光色外延片堆疊而成。在紅光 LED材料上，Lumens改用與藍光、綠光相同的氨化鋼家材料，更易于疊層式芯片的加工與生產。
RGBE片Monolithic (Lumens)
Sundiode
2021年4月，美國Micro LED微顯示公司Sundiode公布了其專有的堆桑式RGB Micro LED像素技術，可將單晶圓上的疊層式RGB Micro LED像素陣列直接接合到硅基CMOS背板上。
同年11月，Sundiode展示了疊層式RGB Micro LED全彩顯示器，采用主動矩陣硅基CMOS背板驅動技術，Micro LED芯片尺寸為100um，顯示器尺寸為15.4mmx8.6mm，分辨率為200PPI
堆疊式RGB Micro LED全彩顯示器 (Sundiode)
2023年初，Sundiode與GaN技術開發商Soft-Epi，共同實現在單個藍寶石晶圓上生長單片全InGaN RGB LED結構。
堆疊式RGB Micro LED像素技術 (Sundiode)
諾視科技
2022年底，國內Micro LED技術開發商諾視科技成功點亮0.39英寸的Micro LED微顯示屏，產品采用WLVSP (Wafer Level Vertically Stacked Pixels，晶圓級垂直堆疊像素) 技術方案開發。
XGA Micro LED微顯示屏 (諾視科技)
清華大學
2021年5月，清華大學電子工廠系研究團隊開發了基于疊層式紅、綠、藍=色 (RGB) 的MicroLED器件陣列設計。
堆疊RGB Micro LED陣列的示意圖和實物圖 (清華大學)
通過外延剝離和轉移印刷的方法，將基于不同無機I-V族單晶半導體結構的薄膜式Micro LED，包括鋼磷基(InGaP) 紅光LED、鋼氨基 (InGaN) 綠光和藍光LED (尺寸~100um2，厚度~5um)異質集成，形成垂直堆疊結構。同時，通過設計具有波長選擇透過的光學薄膜作為MicroLED之間的界面層，提高了器件的發光效率和輻射性能。
與傳統并排放置的RGB器件結構相比，升三倍，不僅提高了器件的發光性能，也降低了制備過程中對加工精度的要求
Youngwoo DSP
2021年，韓國半導體設備廠Youngwoo DSP獲得政府項目，負責開發基于超小RGB堆疊層的新型Micro LED制造技術，項目持續至2024年底。Youngwoo DSP表示，這項技術有助于提高巨量轉移的對準精度、提升像素點密度，同時還能節省制造時間、降低成本。產品可應用到智能手表、汽車以及AR設備等
KAIST
2020年，韓國科學技術院(KAIST)的研究團隊開發了一種生產高分辨率Micro LED顯示器的方法。團隊將紅綠藍LED有源層堆在3D空間之后使用半導體圖案化工藝，并通過具有濾光片特性的絕緣膜，消除紅、藍光色工擾。最終，顯示器擁有每英寸超過6萬像素的高分辨率
總結
可以看到，近年來，通過對疊層式結構的研究，企業與高校提升了Micro LED微顯示器的亮度與分辨率，推動了全彩高清Micro LED微顯示器的發展。
面對Micro LED現存的關鍵技術問題，疊層式結構提供了可行的解決方法，為擴大Micro LED技術在AR/VR等微顯示領域的應用，開辟了一條新的技術路徑。
然而，在解決傳統結構現有問題的同時，疊層式Micro LED方案也帶來了新的技術難題。
Micro LED技術廠商Porotech曾指出，魯層式結構意味著二種顏色的光將從顯示器的不同高度射出，會導致光學設計的復雜化，同時也對LED之間的間距精準度及結構中不同層的對準精度提出了更高的要求。
另外，堆疊式RGB LED產生的顏色干擾、微小像素的發光效率低、紅光材料的適配性和效率等都是方案應用時所要面臨的問題
TrendForce集邦咨詢分析師則表示，疊層式Micro LED芯片技術目前均處在開發階段，因量產技術能力不足，尚未運用在穿戴顯示器上。
盡管并無實際微顯示產品應用，但上述企業與高校紛紛看好疊層式技術，認為方案可加速MicroLED在AR/VR等領域的發展
上一篇：國內外十大網紅裸眼3D大屏排名
