顯示技術(shù)的發(fā)展不斷加速，電子顯示產(chǎn)品的發(fā)展，也經(jīng)歷了如下幾個階段：

第一代顯示技術(shù)是20世紀90年代的CRT技術(shù)、等離子PDP技術(shù)，實現(xiàn)了從0到1的突破，目前第一代顯示技術(shù)已經(jīng)退出歷史舞臺。

第二代顯示技術(shù)是LCD，也就是通常所說的液晶顯示屏。它是目前為止最成熟且應(yīng)用最廣泛的顯示技術(shù)，主流的電視、電腦、平板、手機等均采用這一技術(shù)生產(chǎn)。

第三代顯示技術(shù)是OLED，即有機發(fā)光二極管，是當下正在普及的技術(shù)。目前小尺寸OLED面板的成本已接近同尺寸的LCD，在手機屏幕中獲得廣泛應(yīng)用，尤其是主流品牌的高端機型;而大尺寸OLED屏幕成本高昂，使用壽命比LCD屏幕短，因此家用電視和顯示屏領(lǐng)域尚未得到大批量應(yīng)用。

第四代顯示技術(shù)Micro LED能夠克服LCD和OLED的技術(shù)缺陷，是業(yè)內(nèi)公認的下一代顯示技術(shù)的最優(yōu)解決方案，在眾多領(lǐng)域均有替代現(xiàn)有技術(shù)的潛力。

第四代顯示技術(shù)Micro LED

Micro-LED因與生俱來的技術(shù)優(yōu)勢，在近十年來得到全球眾多企業(yè)的追捧，代表著顯示技術(shù)未來的一個重要發(fā)展方向。

Micro-LED一般指單個尺寸小于50μm的LED陣列，是當今國際最前沿的顯示技術(shù)之一。相比于LCD和OLED，Micro-LED具有很多優(yōu)勢，如效率高、耐候性好、壽命長、高分辨率、結(jié)構(gòu)簡單等。

一、Micro LED兩大增長機遇

Micro-LED 憑借其優(yōu)異技術(shù)性能，可廣泛應(yīng)用于手機、平板、筆記本電腦、電視、戶外顯示器等領(lǐng)域，應(yīng)用范圍涵蓋了目前所有的電子產(chǎn)品領(lǐng)域。從未來的發(fā)展看，全球Micro LED顯示行業(yè)將存在兩大增長機遇。

首先，智能電視、大屏顯示、戶外顯示領(lǐng)域增長機遇。相較于現(xiàn)有顯示主流OLED與LCD，Micro LED具備發(fā)光效率高、壽命長、省電荷、全天候使用等優(yōu)勢。未來隨著生產(chǎn)工藝成熟及產(chǎn)品價格下移，有望在智能電視、大屏顯示、戶外顯示等多領(lǐng)域?qū)LED與LCD形成替代，推動MicroLED在現(xiàn)有顯示存量市場的擴張。

其次，在VR/AR設(shè)備、車載顯示等交互式媒體產(chǎn)業(yè)的增長機遇。新興領(lǐng)域增量方面，由于Micro LED的微米級光源可以使顯示像素有足夠空間集成各類功能器件，同時由于其可實現(xiàn)三維光場顯示及高精度定位傳感，其整體逼真度、交互性、集成性更強，有望在VR/AR設(shè)備、車載顯示等交互式媒體產(chǎn)業(yè)得以快速應(yīng)用，擴展市場增量。

二、Micro LED結(jié)構(gòu)與原理

Micro-LED是一種將電能轉(zhuǎn)化為光能的電致發(fā)光器件，可以通過巨量轉(zhuǎn)移批量地轉(zhuǎn)移到驅(qū)動電路基板上，驅(qū)動電路基板可以為硬性或柔性襯底。然后利用物理氣相沉積等方法在其上制備保護層和外接電極，最后進行封裝。其中LED是由II-VI和III-V族化合物，如GaAs( 砷化鎵 )、GaP ( 磷化鎵 )、GaAsP( 磷砷化鎵 )、GaN( 氮化鎵 ) 等半導體制成的，其核心結(jié)構(gòu)是由p型半導體和n型半導體材料形成的pn結(jié)組成的。

當對LED施加正向電壓時，通過電極從n型半導體和n型半導體經(jīng)過分別向空間電荷區(qū)注入電子和空穴，并在結(jié)區(qū)復(fù)合發(fā)光。Micro-LED顯示技術(shù)就是在LED的基礎(chǔ)上進行微縮化與矩陣化，其單個發(fā)光單元尺寸在50 μm以下，且較高密度地集成在芯片上。

Micro-LED芯片可分為正裝結(jié)構(gòu)、倒裝結(jié)構(gòu)、垂直結(jié)構(gòu)等三種主要的結(jié)構(gòu)。為進一步提高性能，還可加入量子點、光柵、熒光陶瓷、光子晶體、分布式布拉格反射鏡等附加結(jié)構(gòu)。

三、Micro LED技術(shù)

Micro-LED的顯示技術(shù)鏈可分為芯片端技術(shù)、共性技術(shù)、裝備技術(shù)以及顯示端技術(shù)四大類，如下圖所示。

四、Micro LED技術(shù)難點

盡管Micro LED是近年來發(fā)展最為迅猛的顯示技術(shù)之一，但Micro LED現(xiàn)階段很難量產(chǎn)大規(guī)模商用，答案無疑就是貴和難。

現(xiàn)階段Micro-LED有許多技術(shù)瓶頸有待突破，如芯片制造、巨量轉(zhuǎn)移、檢測修復(fù)等，其中巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)是最關(guān)鍵的一環(huán)。這也是目前Micro-LED出貨量低、售價高昂的主要原因。

Micro-LED量產(chǎn)化應(yīng)用的實現(xiàn)，巨量轉(zhuǎn)移是其得以有效發(fā)展的第一步，也是目前產(chǎn)業(yè)化進程中的一大難點。Micro-LED巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)的開發(fā)存在許多問題與挑戰(zhàn)：

(1)在轉(zhuǎn)移之前，需要將Micro-LED從外延片移動到載體。

(2)Micro-LED的厚度僅為幾微米，將其精確地放置在目標襯底上的困難度非常大。

(3)Micro-LED的芯片尺寸及間距都很小，要將芯片連上電路，也充滿挑戰(zhàn)。

(4)Micro-LED芯片需要進行多次轉(zhuǎn)移(至少需要從藍寶石襯底→臨時襯底→硅襯底)，且每次轉(zhuǎn)移芯片量非常大，對轉(zhuǎn)移工藝的穩(wěn)定性和精確度要求非常高。

(5)對于RGB全彩顯示而言，由于每一種工藝只能生產(chǎn)一種顏色的芯片，故需要將紅綠藍芯片分別進行轉(zhuǎn)移，需要非常精準的工藝進行芯片的定位，極大增加了轉(zhuǎn)移工藝的難度。

巨量轉(zhuǎn)移的難點在于，如何提升轉(zhuǎn)移良率到99.9999%(俗稱的”六個九”)，且每顆芯片的精準度必須控制在正負0.5μm以內(nèi)。

因此，盡管Micro LED顯示在亮度、分辨率、對比度上均顯著優(yōu)于OLED和LCD，被業(yè)界譽為“終極”顯示技術(shù)，但數(shù)以百萬計的Micro LED芯片尺寸小至幾微米，使用傳統(tǒng)的機械抓手和真空噴嘴的抓取和放置技術(shù)來操控微器件變得越來越困難。

不同的Micro-LED巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)具有不同的技術(shù)特性，未來針對不同的顯示產(chǎn)品，可能都會有相對適合的解決方案。現(xiàn)有的轉(zhuǎn)移技術(shù)及其代表廠商，主要分為芯片轉(zhuǎn)移和外延級鍵合兩大類。其中，芯片轉(zhuǎn)移技術(shù)分為物理方式和化學方式：物理方式主要為電磁力轉(zhuǎn)移、靜電吸附和流體自組裝技術(shù);化學方式主要為范德華力/粘力、激光轉(zhuǎn)移以及滾輪轉(zhuǎn)印等。

總的來說，巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)是Micro LED產(chǎn)業(yè)化必須解決的問題，也是降低成本的關(guān)鍵。

近十年來，經(jīng)過全球范圍內(nèi)眾多企業(yè)與研究機構(gòu)的努力，Micro-LED相關(guān)設(shè)備、材料、生產(chǎn)工藝的技術(shù)進展迅速，僅僅在2023年上半年就取得了大量的技術(shù)成果。

巨量轉(zhuǎn)移突破單次可轉(zhuǎn)7.5萬顆MicroLED

英國斯特拉思克萊德大學近期宣布開發(fā) MicroLED 新型巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)，透過連續(xù)滾輪轉(zhuǎn)移技術(shù)，可精準轉(zhuǎn)移超 7.5 萬顆 MicroLED，團隊也對轉(zhuǎn)移數(shù)量、良率開發(fā)自動量測系統(tǒng)。

團隊指出，滾輪轉(zhuǎn)移制程可實現(xiàn) MicroLED 的巨量移轉(zhuǎn)，一次轉(zhuǎn)移中可轉(zhuǎn)移一個 320x240 畫素陣列，約 7.5 萬顆以上的 MicroLED，相對位置精度達亞微米級 (Submicron)，且能夠保持畫素陣列的幾何結(jié)構(gòu)，定位誤差、設(shè)計偏差控制 1μm 以下。

Micro LED總結(jié)：

MicroLED具有自發(fā)光、高效率、低功耗、長壽命、高亮度等多方面優(yōu)勢，是顯示技術(shù)的最優(yōu)解決方案，但是由于巨量轉(zhuǎn)移等技術(shù)限制，目前還無法實現(xiàn)量產(chǎn)大規(guī)模商用。

預(yù)計未來2-3年，MicroLED還會繼續(xù)突破技術(shù)瓶頸，相關(guān)產(chǎn)品可能會聚焦在價格敏感度較低的戶外產(chǎn)品或超大尺寸的公共顯示屏幕，逐漸打開高端市場之后再進一步向下滲透，第二代顯示技術(shù)LCD還會依靠其他技術(shù)的修補進一步占據(jù)下沉市場，第三代技術(shù)OLED在實現(xiàn)大尺寸屏幕的降本后將進一步普及大眾消費市場。

由于各個世代的技術(shù)均有對應(yīng)的目標市場，未來幾年內(nèi)不太可能出現(xiàn)某個技術(shù)一家獨大的情況。不過可以肯定的是MicroLED就是未來顯示技術(shù)的黃金賽道，提前布局相關(guān)技術(shù)的廠商將持續(xù)受益。