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十大Micro LED技术科普及现在浅析
来源：
时间：2023-06-25 16:12:02
近年来Micro LED技术虽可应用在AR、VR、智能的实际应用案列少之又少。
以AR眼镜为例，分别是李未可的MetaLens、Vuzix的Shield和Tooz的 ESSNZ Berlin智能眼镜。
虽较Micro OLED技术有更明显的优势，但Micro LED微显示应用之路并不顺畅。
归根到底，问题仍是Micro LED技术发展较缓慢，制造工艺尚不成熟，产品成本、质量与红光芯片效率问题依旧存在，全彩化、近眼高分辨率显示效果难以实现，因此目前Micro LED无法在微显示领域大规模应用。
尽管如此，对于Micro LED技术的研发，LED企业与学术界从未停止，通过探索不同技术方案，逐步完善Micro LED技术，加速缩短Micro LED在微型显示领域的应用进程。
近日，以麻省理工为首的研究团队，在全彩辱层结构Micro LED (Stacked RGB Micro LED) 方面的研究有新突破。
未来，该方案或成为影响Micro LED微型显示应用发展的关键因素。
该研究团队开发了全彩垂直辱层结构的Micro LED，分辨率高达5100PPI，尺寸仅为4um，号称是目前所知拥有最高阵列密度和最小尺寸的Micro LED。产品高分辨率和极小尺寸的特点，适配了近眼微显示电子设备的应用需求。
全彩叠层结构Micro LED示意图 (图片来源: 麻省理工)
该研究成果进一步推动了叠层式结构Micro LED的发展应用，也再度引起了LED行业对这一技术方案的关注。
具体来看，该方案的特别之处在于，相较传统平行排列结构的RGB Micro LED芯片所形成的单人像素，叠层排列方案的应用可在缩小显示模组尺寸的同时，提高Micro LED显示器的画质与生产效注
详细来说，桑层结构使单个像素占用的空间更少，因此在单位面积内可实现更高的像素密度，从而满足微显示设备对小尺寸、高清分辨率显示模组的应用需求。
在生产方面，由于鲁层式结构的应用，RGB三色芯片集成于单一芯片上，使Micro LED芯片转移至基板的时间缩短，放置精度获得提高，从而优化了Micro LED显示器的生产效率与成本。
由于结构的转变，Micro LED的生产和应用获得了更多可能性，因此近年来，陆续有国内外企业与高校、科研单位参与到叠层式结构Micro LED的研究里，推动该技术持续进步。
叠层式Micro LED研究获重视，国内外产学研齐发力。
据LEDinside不完全统计，首尔伟傲世、Lumens、Sundiode、诺视科技等国内外LED企业，以及国内的清华大学研究团队在近年均参与到叠层式Micro LED的研究当中:
首尔伟傲世
2022年，首尔伟傲世展示了WCOP Pixel全彩单芯片显示技术，其特点是无需引线、封装与诱镜结构，并通过垂直叠层的方式放置红、绿和蓝光 (R/G/B) 三颗Micro LED芯片。
WICOP Pixel技术的应用，将Micro LED显示屏生产工序减少到=分之一，并提高了Micro LED的良率，降低了制造成本，同时还把Micro LED的发光面积缩小到现有平面结构产品的三分之一，获得了深黑的颜色和清晰图像。
WICop Pixel全彩单芯片显示技术
WICOp Pixel全彩单芯片显示技术今年2月，首尔伟傲世展示了基于 WICOP Pixel技术的Microled显示屏，亮度提高到了4000nits，将Micro LED的应用范围扩大到包括 AR、VR在内的元宇宙领域。
Lumens
今年初，韩国LED开发商Lumens宣布，已开发用于Micro LED生产的RGB外延片Monolithic，单人外延片产品是由RGB三光色外延片堆叠而成。在红光 LED材料上，Lumens改用与蓝光、绿光相同的氨化钢家材料，更易于叠层式芯片的加工与生产。
RGBE片Monolithic (Lumens)
Sundiode
2021年4月，美国Micro LED微显示公司Sundiode公布了其专有的堆桑式RGB Micro LED像素技术，可将单晶圆上的叠层式RGB Micro LED像素阵列直接接合到硅基CMOS背板上。
同年11月，Sundiode展示了叠层式RGB Micro LED全彩显示器，采用主动矩阵硅基CMOS背板驱动技术，Micro LED芯片尺寸为100um，显示器尺寸为15.4mmx8.6mm，分辨率为200PPI
堆叠式RGB Micro LED全彩显示器 (Sundiode)
2023年初，Sundiode与GaN技术开发商Soft-Epi，共同实现在单个蓝宝石晶圆上生长单片全InGaN RGB LED结构。
堆叠式RGB Micro LED像素技术 (Sundiode)
诺视科技
2022年底，国内Micro LED技术开发商诺视科技成功点亮0.39英寸的Micro LED微显示屏，产品采用WLVSP (Wafer Level Vertically Stacked Pixels，晶圆级垂直堆叠像素) 技术方案开发。
XGA Micro LED微显示屏 (诺视科技)
清华大学
2021年5月，清华大学电子工厂系研究团队开发了基于叠层式红、绿、蓝=色 (RGB) 的MicroLED器件阵列设计。
堆叠RGB Micro LED阵列的示意图和实物图 (清华大学)
通过外延剥离和转移印刷的方法，将基于不同无机I-V族单晶半导体结构的薄膜式Micro LED，包括钢磷基(InGaP) 红光LED、钢氨基 (InGaN) 绿光和蓝光LED (尺寸~100um2，厚度~5um)异质集成，形成垂直堆叠结构。同时，通过设计具有波长选择透过的光学薄膜作为MicroLED之间的界面层，提高了器件的发光效率和辐射性能。
与传统并排放置的RGB器件结构相比，升三倍，不仅提高了器件的发光性能，也降低了制备过程中对加工精度的要求
Youngwoo DSP
2021年，韩国半导体设备厂Youngwoo DSP获得政府项目，负责开发基于超小RGB堆叠层的新型Micro LED制造技术，项目持续至2024年底。Youngwoo DSP表示，这项技术有助于提高巨量转移的对准精度、提升像素点密度，同时还能节省制造时间、降低成本。产品可应用到智能手表、汽车以及AR设备等
KAIST
2020年，韩国科学技术院(KAIST)的研究团队开发了一种生产高分辨率Micro LED显示器的方法。团队将红绿蓝LED有源层堆在3D空间之后使用半导体图案化工艺，并通过具有滤光片特性的绝缘膜，消除红、蓝光色工扰。最终，显示器拥有每英寸超过6万像素的高分辨率
总结
可以看到，近年来，通过对叠层式结构的研究，企业与高校提升了Micro LED微显示器的亮度与分辨率，推动了全彩高清Micro LED微显示器的发展。
面对Micro LED现存的关键技术问题，叠层式结构提供了可行的解决方法，为扩大Micro LED技术在AR/VR等微显示领域的应用，开辟了一条新的技术路径。
然而，在解决传统结构现有问题的同时，叠层式Micro LED方案也带来了新的技术难题。
Micro LED技术厂商Porotech曾指出，鲁层式结构意味着二种颜色的光将从显示器的不同高度射出，会导致光学设计的复杂化，同时也对LED之间的间距精准度及结构中不同层的对准精度提出了更高的要求。
另外，堆叠式RGB LED产生的颜色干扰、微小像素的发光效率低、红光材料的适配性和效率等都是方案应用时所要面临的问题
TrendForce集邦咨询分析师则表示，叠层式Micro LED芯片技术目前均处在开发阶段，因量产技术能力不足，尚未运用在穿戴显示器上。
尽管并无实际微显示产品应用，但上述企业与高校纷纷看好叠层式技术，认为方案可加速MicroLED在AR/VR等领域的发展
以AR眼镜为例，分别是李未可的MetaLens、Vuzix的Shield和Tooz的 ESSNZ Berlin智能眼镜。
虽较Micro OLED技术有更明显的优势，但Micro LED微显示应用之路并不顺畅。
归根到底，问题仍是Micro LED技术发展较缓慢，制造工艺尚不成熟，产品成本、质量与红光芯片效率问题依旧存在，全彩化、近眼高分辨率显示效果难以实现，因此目前Micro LED无法在微显示领域大规模应用。
尽管如此，对于Micro LED技术的研发，LED企业与学术界从未停止，通过探索不同技术方案，逐步完善Micro LED技术，加速缩短Micro LED在微型显示领域的应用进程。
近日，以麻省理工为首的研究团队，在全彩辱层结构Micro LED (Stacked RGB Micro LED) 方面的研究有新突破。
未来，该方案或成为影响Micro LED微型显示应用发展的关键因素。
该研究团队开发了全彩垂直辱层结构的Micro LED，分辨率高达5100PPI，尺寸仅为4um，号称是目前所知拥有最高阵列密度和最小尺寸的Micro LED。产品高分辨率和极小尺寸的特点，适配了近眼微显示电子设备的应用需求。
全彩叠层结构Micro LED示意图 (图片来源: 麻省理工)
该研究成果进一步推动了叠层式结构Micro LED的发展应用，也再度引起了LED行业对这一技术方案的关注。
具体来看，该方案的特别之处在于，相较传统平行排列结构的RGB Micro LED芯片所形成的单人像素，叠层排列方案的应用可在缩小显示模组尺寸的同时，提高Micro LED显示器的画质与生产效注
详细来说，桑层结构使单个像素占用的空间更少，因此在单位面积内可实现更高的像素密度，从而满足微显示设备对小尺寸、高清分辨率显示模组的应用需求。
在生产方面，由于鲁层式结构的应用，RGB三色芯片集成于单一芯片上，使Micro LED芯片转移至基板的时间缩短，放置精度获得提高，从而优化了Micro LED显示器的生产效率与成本。
由于结构的转变，Micro LED的生产和应用获得了更多可能性，因此近年来，陆续有国内外企业与高校、科研单位参与到叠层式结构Micro LED的研究里，推动该技术持续进步。
叠层式Micro LED研究获重视，国内外产学研齐发力。
据LEDinside不完全统计，首尔伟傲世、Lumens、Sundiode、诺视科技等国内外LED企业，以及国内的清华大学研究团队在近年均参与到叠层式Micro LED的研究当中:
首尔伟傲世
2022年，首尔伟傲世展示了WCOP Pixel全彩单芯片显示技术，其特点是无需引线、封装与诱镜结构，并通过垂直叠层的方式放置红、绿和蓝光 (R/G/B) 三颗Micro LED芯片。
WICOP Pixel技术的应用，将Micro LED显示屏生产工序减少到=分之一，并提高了Micro LED的良率，降低了制造成本，同时还把Micro LED的发光面积缩小到现有平面结构产品的三分之一，获得了深黑的颜色和清晰图像。
WICop Pixel全彩单芯片显示技术
WICOp Pixel全彩单芯片显示技术今年2月，首尔伟傲世展示了基于 WICOP Pixel技术的Microled显示屏，亮度提高到了4000nits，将Micro LED的应用范围扩大到包括 AR、VR在内的元宇宙领域。
Lumens
今年初，韩国LED开发商Lumens宣布，已开发用于Micro LED生产的RGB外延片Monolithic，单人外延片产品是由RGB三光色外延片堆叠而成。在红光 LED材料上，Lumens改用与蓝光、绿光相同的氨化钢家材料，更易于叠层式芯片的加工与生产。
RGBE片Monolithic (Lumens)
Sundiode
2021年4月，美国Micro LED微显示公司Sundiode公布了其专有的堆桑式RGB Micro LED像素技术，可将单晶圆上的叠层式RGB Micro LED像素阵列直接接合到硅基CMOS背板上。
同年11月，Sundiode展示了叠层式RGB Micro LED全彩显示器，采用主动矩阵硅基CMOS背板驱动技术，Micro LED芯片尺寸为100um，显示器尺寸为15.4mmx8.6mm，分辨率为200PPI
堆叠式RGB Micro LED全彩显示器 (Sundiode)
2023年初，Sundiode与GaN技术开发商Soft-Epi，共同实现在单个蓝宝石晶圆上生长单片全InGaN RGB LED结构。
堆叠式RGB Micro LED像素技术 (Sundiode)
诺视科技
2022年底，国内Micro LED技术开发商诺视科技成功点亮0.39英寸的Micro LED微显示屏，产品采用WLVSP (Wafer Level Vertically Stacked Pixels，晶圆级垂直堆叠像素) 技术方案开发。
XGA Micro LED微显示屏 (诺视科技)
清华大学
2021年5月，清华大学电子工厂系研究团队开发了基于叠层式红、绿、蓝=色 (RGB) 的MicroLED器件阵列设计。
堆叠RGB Micro LED阵列的示意图和实物图 (清华大学)
通过外延剥离和转移印刷的方法，将基于不同无机I-V族单晶半导体结构的薄膜式Micro LED，包括钢磷基(InGaP) 红光LED、钢氨基 (InGaN) 绿光和蓝光LED (尺寸~100um2，厚度~5um)异质集成，形成垂直堆叠结构。同时，通过设计具有波长选择透过的光学薄膜作为MicroLED之间的界面层，提高了器件的发光效率和辐射性能。
与传统并排放置的RGB器件结构相比，升三倍，不仅提高了器件的发光性能，也降低了制备过程中对加工精度的要求
Youngwoo DSP
2021年，韩国半导体设备厂Youngwoo DSP获得政府项目，负责开发基于超小RGB堆叠层的新型Micro LED制造技术，项目持续至2024年底。Youngwoo DSP表示，这项技术有助于提高巨量转移的对准精度、提升像素点密度，同时还能节省制造时间、降低成本。产品可应用到智能手表、汽车以及AR设备等
KAIST
2020年，韩国科学技术院(KAIST)的研究团队开发了一种生产高分辨率Micro LED显示器的方法。团队将红绿蓝LED有源层堆在3D空间之后使用半导体图案化工艺，并通过具有滤光片特性的绝缘膜，消除红、蓝光色工扰。最终，显示器拥有每英寸超过6万像素的高分辨率
总结
可以看到，近年来，通过对叠层式结构的研究，企业与高校提升了Micro LED微显示器的亮度与分辨率，推动了全彩高清Micro LED微显示器的发展。
面对Micro LED现存的关键技术问题，叠层式结构提供了可行的解决方法，为扩大Micro LED技术在AR/VR等微显示领域的应用，开辟了一条新的技术路径。
然而，在解决传统结构现有问题的同时，叠层式Micro LED方案也带来了新的技术难题。
Micro LED技术厂商Porotech曾指出，鲁层式结构意味着二种颜色的光将从显示器的不同高度射出，会导致光学设计的复杂化，同时也对LED之间的间距精准度及结构中不同层的对准精度提出了更高的要求。
另外，堆叠式RGB LED产生的颜色干扰、微小像素的发光效率低、红光材料的适配性和效率等都是方案应用时所要面临的问题
TrendForce集邦咨询分析师则表示，叠层式Micro LED芯片技术目前均处在开发阶段，因量产技术能力不足，尚未运用在穿戴显示器上。
尽管并无实际微显示产品应用，但上述企业与高校纷纷看好叠层式技术，认为方案可加速MicroLED在AR/VR等领域的发展
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