隨著顯示技術的不斷發展，Micro LED作為一種新興的顯示技術，因其高亮度、高對比度、低功耗等優點，受到了廣泛關注。為了實現Micro LED技術的產業化，外延生長、巨量轉移技術、驅動技術以及全彩顯示等四大關鍵技術至關重要，這些技術的發展和突破對于實現Micro LED的商業化應用具有重要意義。美能顯示，作為專注于研發顯示行業精密高效檢測設備的企業，深度參與到這場技術變革之中，致力于憑借自身專業優勢為Micro LED技術突破貢獻力量，推動其從實驗室走向大規模應用，開啟顯示技術新紀元。

Micro LED制備主要工藝流程

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外延生長結構設計

由于Micro LED器件的性能高度依賴外延技術，隨著發光芯片尺寸的減小，外延質量對性能的影響變得更加突顯。首先，傳統檢測技術已無法滿足產品質檢和用戶深度體驗要求，在對外延波長的一致性、均勻性和位錯密度的控制需要進一步優化。一般要求發光波長控制在1nm以下，襯底的彎曲度應小于50μm。其次，雜質粒子和缺陷問題需要通過進一步改善工藝來控制，以最大程度減少外延結構內的缺陷顆粒數量。其中，缺陷顆粒的數量應控制在0.2/cm2以下。

另外，Micro LED在小電流密度注入條件下存在光效率問題，因為缺陷導致其峰值效率通常低于10%。而Micro LED通常需要匹配非常低的電流密度，這會導致較高的功耗比例，如下圖所示。

氮化物LED的典型效率曲線及典型結構

外延的波長均勻性和缺陷密度直接影響屏幕的色彩表現，從而影響到視覺感受，同時增加后續芯片排布和篩選的成本。

藍寶石襯底是氮化物外延中最常用的材料，具備成熟的工藝和良好的穩定性。然而由于藍寶石與氮化物之間存在較大的品格失配和熱失配問題，會對器件的性能產生影響。因此，在Micro LED技術的發展過程中，外延技術的改進和缺陷處理是至關重要的，這將直接影響到Micro LED器件的性能和可靠性。

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芯片制備中的尺寸效應

隨著LED芯片尺寸的減小和表面積的減小，ICP（Inductively Coupled Plasma）刻蝕損傷區域與有源區的比例增加，刻蝕過程中形成的缺陷也更多。這將導致非輻射SRH（Shockley-Read-Hall，肖克利-里德-霍爾）復合率的增加，從而降低發光效率，如下圖所示。

RGB芯片尺寸減小與量子效率降低對照圖

同時，側壁損傷區域也存在漏電風險，進一步降低了芯片的可靠性。

為了解決這些問題，需要采取一系列的技術措施，如優化ICP刻蝕過程、改進外延生長工藝、增強側壁保護等，以降低損傷和缺陷的形成，并提高發光效率和器件可靠性。這些技術措施對于實現高質量的Micro LED顯示具有重要意義，并為Micro LED技術的進一步發展提供了指導和支持。

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全彩化研究

在Micro LED直顯市場，仍以下述方案為全彩化主流。即先以A1GaInP和GaN材料生產RGB三色Micro LED芯片，再采用巨量轉移技術將MicroLED芯片轉移至驅動基板，實現單色或RGB全彩顯示。

單基色Micro LED實現全彩化的方案主要有兩種，一種是通過光學透鏡合成，采用透鏡與控制板連接，將不同單基色RGB顯示屏的子畫面合成，然后利用驅動面板進行圖片信號的傳輸，進而對三色Micro-LED陣列的亮度進行調整以實現彩色化，并與光學投影鏡頭連接，以此實現微投影，原理如下圖所示：

光學透鏡合成法原理圖

光學透鏡合成法只需要轉移單基色Micro LED，不涉及RGB LED巨量轉移的選擇性轉移問題，理論而言實現更簡單，但光學透鏡合成法光路系統復雜，且無法集成在手機、可穿戴設備的顯示屏上，現階段只適合于投影顯示等。

另一種單基色Micro LED全彩化是通過色彩轉換法采用短波長Micro LED（紫外或藍光）加發光介質的方法來實現全彩化。發光介質大致有兩類：量子點、熒光粉。其中，量子點是一種納米級尺寸的納米品，如硫化鎘(CdS)量子點和硒化鎘(CdSe)量子點等，通過控制量子點的尺寸使其對應發出不同波長的光，因此量子點發射光譜范圍覆蓋較廣，且量子點發射光譜的半峰寬較窄，可有效提升顯示屏的色彩飽和度。因此，量子點Micro LED顯示技術也成為行業（特別是穿戴式 Micro LED顯示領域）研究的熱點。

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巨量轉移技術

實現MicroLED與電路驅動結合的顯示陣列，需要對MicroLED芯片進行多次巨量轉移（至少需要從藍寶石襯底→臨時襯底→新襯底），且每次轉移芯片量非常大，對轉移工藝的穩定性和精確度要求高。對于RGB全彩顯示而言，由于每一種工藝只能生產一種顏色的芯片，故需要將R/G/B芯片分別進行轉移，需要非常精準的工藝進行芯片的定位，極大的增加了轉移的工藝難度。

Micro LED芯片的厚度僅為幾微米，將其精確地放置在目標襯底上的難度極高，且芯片尺寸及芯片間距都很小，要將芯片連上電路也是一個巨大的挑戰。

目前主流巨量轉移技術主要有靜電力印章、磁力印章、弾性印章、激光輔助轉移、流體自組裝、滾輪轉印等方式。

主流巨量轉移技術方案對照

靜電力印章（左）和磁力印章（右）原理示意圖

彈性印章（左）和激光轉移（右）原理示意圖

流體自組裝（左）和滾輪轉印（右）原理示意圖

其中彈性印章轉移經由眾多研究者努力已發展為較為成熟的轉移技術。激光輔助轉移技術難度大，工藝制程要求更為嚴苛，其轉移良率高、速度快等特點吸引了大量產業界學術界研究者的目光，被認為是最具商業化潛力的轉移技術。

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顯示驅動系統集成研究

Micro LED是電流驅動型發光器件，其驅動方式一般有兩種模式，無源選址驅動（PM:Passive Matrix，又稱無源尋址、被動尋址、無源驅動等）與有源選址驅動（AM: Active Matrix，又稱有源尋址、主動尋址、有源驅動等）。想要匹配Micro LED芯片達到更好出光效果，需要設計相應驅動電路并集成在一起，才能實施獨立驅動，Micro LED應用場景與驅動方式匹配關系如下圖所示。

Micro LED顯示屏的主要應用場景、顯示面積、像素密度及最佳驅動方式

從產業化及成本角度考慮，開發適合的TFT以匹配Micro LED是當前階段較為可行的方案。

綜上所述，Micro LED技術的產業化之路充滿了挑戰，但也充滿了機遇。通過不斷優化外延生長工藝、突破巨量轉移技術的瓶頸、開發高效的顯示驅動系統以及探索全彩化的創新方案，Micro LED技術有望在未來的顯示市場中占據重要地位。美能顯示也將在這一進程中持續助力行業前行，成為推動顯示技術進步的堅實后盾，與眾多企業攜手共創顯示科技的璀璨未來。

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