新一代顯示技術(shù)

Micro-LED

解讀顯示技術(shù)發(fā)展之路

在超高清顯示、萬物智能交互、移動智能終端柔性化等需求的推動下，各種新型顯示技術(shù)有望在各自的細分市場實現(xiàn)良好的發(fā)展。基于此，Micro-LED顯示技術(shù)被認為是未來最具成長潛力的新型顯示技術(shù)方向之一。Micro-LED與傳統(tǒng)LED一樣，都是自發(fā)光技術(shù)通過使用RGB三種發(fā)光顏色的LED芯片組成像素以實現(xiàn)顯示，其性能優(yōu)勢而在半導(dǎo)體領(lǐng)域受青睞。

Micro-LED技術(shù)解析

Micro-LED又稱微型發(fā)光二極管，是指高密度集成的LED陣列，陣列中的LED像素點距離在10微米量級，每一個LED像素都能自發(fā)光。

Micro-LED技術(shù)，即LED微縮化和矩陣化技術(shù)。指的是在一個芯片上集成的高密度微小尺寸的LED陣列，如LED顯示屏每一個像素可定址、單獨驅(qū)動點亮，可看成是戶外LED顯示屏的微縮版，將像素點距離從毫米級降低至微米級。

而Micro-LED display，則是底層用正常的CMOS集成電路制造工藝制成LED顯示驅(qū)動電路，然后再用MOCVD機在集成電路上制作LED陣列，從而實現(xiàn)了微型顯示屏，也就是所說的LED顯示屏的縮小版。

Micro-LED的原理

LED

LED叫做“發(fā)光二極體”(light-emitting diode)，利用電能轉(zhuǎn)為光能，在半導(dǎo)體內(nèi)正負極2個端子施加電壓，當電流通過后，電子與電洞相結(jié)合，剩余能量便以可見光的形式釋放，依照使用材料的不同，光子能量會產(chǎn)生不同波長的光。直顯式的LED常用于戶外電視墻或者紅綠燈，LED芯片則是目前電視、屏幕背光源與照明的主流產(chǎn)品。

OLED

LED跟OLED的驅(qū)動概念相當相近，不過使用的材料完全不同。OLED叫做“有機發(fā)光二極體”(Organic Light-Emitting Diode)，基本結(jié)構(gòu)是在銦錫氧化物(ITO)玻璃上制作一層有機材料發(fā)光層，并在發(fā)光層上再覆蓋一層低功函數(shù)的金屬電極。通過外界電壓的驅(qū)動下，正極電洞與陰極電子便會在發(fā)光層中結(jié)合，產(chǎn)生能量并發(fā)出光，因材料特性不同而產(chǎn)生R、G 和B三原色，來構(gòu)成基本色彩。

OLED與LCD最大的差異在于自體發(fā)光，LCD需要LED背板和濾光片，而OLED能夠自體發(fā)光。OLED雖然呈現(xiàn)的畫面鮮艷、功耗低、可以彎曲，但有機材料會氧化所以壽命相對較短，也會出現(xiàn)色烙問題，加上成本高、技術(shù)含量高，目前大都適用于小屏幕，好比手機屏幕。

Mini-LED

MiniLED被視為是Micro LED的過渡期，是傳統(tǒng)LED背光基礎(chǔ)上的改良版本，作為LCD面板的背光源使用;Micro LED則是新一代的顯示技術(shù)，將LED背光源微縮化、矩陣化，致力于單獨驅(qū)動無機自發(fā)光(自發(fā)光)、讓產(chǎn)品壽命更長，甚至性能更勝OLED，被業(yè)界視為下世代的顯示技術(shù)。

目前，MiniLED技術(shù)主要用于“多區(qū)背光顯示器”以及“大型RGB小間距顯示器”。MiniLED技術(shù)中的“多區(qū)背光調(diào)控”功能可達成分區(qū)調(diào)光，好比強化畫面的高對比度和高解析度，達到HDR效果，效果與OLED顯示器相近;另一個技術(shù)是使用MiniLED芯片，打造出顯示畫素間距低于Pitch 1.0 mm的大尺寸屏幕，除了提升LED顯示屏幕的解析度，還能創(chuàng)造新的顯示屏幕主流規(guī)格。

Micro-LED

至于Micro-LED則會帶來技術(shù)新突破，用途不僅限于背光源，因為Micro-LED的芯片到了肉眼難以分辨的等級，可以直接將R、G、B三原色的芯片拼成一個像素點，變成“一個像素”的概念，不再需要濾光片和液晶層，也正因為這樣的技術(shù)特點與過往LCD顯示屏幕的發(fā)光結(jié)構(gòu)完全不同。

除了可望為LCD產(chǎn)業(yè)開創(chuàng)全新局面，未來Micro-LED的應(yīng)用范疇廣闊，包括AR/VR設(shè)備、車用屏幕、高解析度穿戴產(chǎn)品等。

Micro-LED瓶頸——巨量轉(zhuǎn)移

LED技術(shù)作為一種先進的顯示技術(shù)，具有高分辨率、快響應(yīng)速度、低能耗和長壽命等顯著優(yōu)勢，被廣泛認為是下一代顯示技術(shù)的重要發(fā)展方向。然而，Micro-LED技術(shù)的量產(chǎn)化進程仍面臨諸多挑戰(zhàn)。

Micro-LED實質(zhì)上可以看作將LED器件進行數(shù)百倍乃至數(shù)千倍的縮小，以使更多更小的Micro-LED的發(fā)光集成在同等面積的芯片上。所以在工業(yè)上實現(xiàn)Micro-LED的技術(shù)瓶頸就在于此。這就涉及到一種其他電子行業(yè)幾乎都不會用到的高難度工藝——“巨量轉(zhuǎn)移”技術(shù)。

“巨量轉(zhuǎn)移”是一個什么技術(shù)呢？

簡單說就是在指甲蓋大小的TFT電路基板上，按照光學(xué)和電氣學(xué)的必要規(guī)范，均勻焊接數(shù)量達成百上千個，甚至更多紅綠藍三原色LED微小晶粒，且對允許的工藝失敗率有著極為苛刻的要求。

想想看，無論是TV還是手機屏，其像素的數(shù)量都是相當巨大的，而像素的尺寸又是那么小，并且顯示產(chǎn)品對于像素錯誤的容忍度也是很低的，沒有人愿意去購買一塊有“亮點”或“暗點”的顯示屏，所以將這些小像素完美地轉(zhuǎn)移到做好驅(qū)動電路的襯底上并實現(xiàn)電路連接是一項困難復(fù)雜的技術(shù)。

實際上，“巨量轉(zhuǎn)移”確實是目前MicroLED商業(yè)化上面的一大瓶頸技術(shù)。其轉(zhuǎn)移的效率，成功率都決定著商業(yè)化的成功與否。

Mirco-LED應(yīng)用前景

Micro-LED具有高解析度、低功耗、高亮度、高對比、高色彩飽和度、反應(yīng)速度快、厚度薄、壽命長等特性，功率消耗量可低至LCD的10%、OLED的50%，是業(yè)界期待的下一代顯示技術(shù)。可應(yīng)用在AR/VR設(shè)備、電子信息、醫(yī)療健康、通訊等領(lǐng)域。

AR/VR領(lǐng)域

超柔性、輕薄、高效的 Micro-LED 顯示不僅可以減少設(shè)備的重量，還能提高視覺質(zhì)量和續(xù)航能力，從而構(gòu)建出更智能和更具沉浸感的人與虛擬環(huán)境交互場景，推動娛樂、教育和工業(yè)仿真等領(lǐng)域的發(fā)展。

電子信息領(lǐng)域

Micro LED 形成兩大應(yīng)用方向，一個是以蘋果為代表的可穿戴設(shè)備市場；一個是以三星、索尼為代表的超大尺寸電視市場。Micro-LED技術(shù)不僅能夠提高設(shè)備的顯示性能，還可以實現(xiàn)更個性化、靈活的交互體驗。

醫(yī)療領(lǐng)域

Micro-LED技術(shù)被用于開發(fā)植入式醫(yī)療設(shè)備的無線供電系統(tǒng)。例如，韓國研究人員通過可貼在皮膚上的MicroLED貼片和植入的光伏設(shè)備，開發(fā)了一種光子無線系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以在體內(nèi)產(chǎn)生電能，為醫(yī)療植入設(shè)備提供可持續(xù)的功率，從而避免高風(fēng)險的電池更換手術(shù)。

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知微創(chuàng)新是一家專注于薄膜半導(dǎo)體技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用的高新技術(shù)企業(yè)，專注IVD體外檢測、環(huán)境檢測、機器觸覺、健康檢測等領(lǐng)域的應(yīng)用創(chuàng)新，研發(fā)項目包含微流控一體化檢測芯片、脈搏波/血壓監(jiān)測儀、電子皮膚等。

知微創(chuàng)新核心技術(shù)為采用薄膜晶體管（TFT）工藝在玻璃基底上設(shè)計和制備傳感器芯片，具有制備成本低、靈敏度高、可靈活定制等優(yōu)勢。