Micro LED量產(chǎn)成最大難關(guān)

雖然，在蘋果和三星兩大巨頭的力捧之下——蘋果Apple watch上采用Micro LED面板、三星推Micro LED家用電視，Micro LED成為當(dāng)紅炸子雞，但由于其技術(shù)難度和高昂成本，我們現(xiàn)在談?wù)揗icro LED產(chǎn)業(yè)化似乎為時(shí)尚早。不過(guò)，且看Micro LED最新技術(shù)進(jìn)展，不難發(fā)現(xiàn)，Micro LED越來(lái)越近了……

Micro LED量產(chǎn)最大難關(guān)

Micro LED 是 LED 產(chǎn)業(yè)的延伸，在 LED 芯片制造環(huán)節(jié)與傳統(tǒng)技術(shù)具備相似性，同樣需要外延片、RGB 三色晶粒與組裝。Micro LED 雖然前段制程與面板、IC 電路相似，但多了一項(xiàng)巨量轉(zhuǎn)移制程。而目前 Micro LED 量產(chǎn)最大難關(guān)就是在此環(huán)節(jié)上。

數(shù)據(jù)源：ALLOS

安信證券指出，巨量轉(zhuǎn)移存在兩大挑戰(zhàn)：一是Micro LED芯片在進(jìn)行大量、多次轉(zhuǎn)移時(shí)的良率必須達(dá)到99.9999%，精準(zhǔn)度控制在±0.5微米以內(nèi)；二是RGB全彩顯示需要對(duì)紅、藍(lán)、綠芯片分別轉(zhuǎn)移，要求精準(zhǔn)定位燈珠。

若要達(dá)到商用化程度，Micro LED 巨量轉(zhuǎn)移良率必須達(dá)到 99.9999%。若以一臺(tái) 4K UHD 面板為列，其含有 3840*2160 像素，轉(zhuǎn)化為彩色 Micro LED 芯片將超過(guò) 24,800,000 顆。如果只以 99.99% 良率計(jì)算，一臺(tái) 4K 顯示器上的不合格芯片將高達(dá) 2488.32 顆，如果是 99.9999% 的良率，只會(huì)有 2.49 顆不合格芯片。由此可以看出目前各廠面對(duì)這座巨大技術(shù)高墻暫時(shí)難以突破。

Micro LED先應(yīng)用于小尺寸

不過(guò)，即使 Micro LED 良率問(wèn)題無(wú)法有效改善，但 Yole 還是認(rèn)為今年 Micro LED 應(yīng)用將可在小尺寸市場(chǎng)中見(jiàn)到身影，特別是穿戴式消費(fèi)性電子，隨后在 2021 年開(kāi)始滲透至智能手機(jī)與電視領(lǐng)域，而智能手機(jī)將是 Micro LED 顯示技術(shù)運(yùn)用最大的領(lǐng)域。

數(shù)據(jù)來(lái)源：長(zhǎng)江證券

相比之下，尺寸要小得多的智能手機(jī)等數(shù)碼電子產(chǎn)品先應(yīng)用Micro LED技術(shù)更合適，畢竟這類產(chǎn)品的顯示屏尺寸要小得多，而且也能承受成本更高的Micro LED面板。

Micro LED技術(shù)除了在顯示技術(shù)方面較OLED更先進(jìn)之外，采用合適的基板，可以適應(yīng)各種尺寸和設(shè)計(jì)形狀的電子產(chǎn)品，例如當(dāng)下正受到高度關(guān)注的折疊手機(jī)，三星和華為的折疊手機(jī)采用OLED面板都在折疊OLED面板時(shí)面臨著巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)，而Micro LED面板則可以完美解決這一問(wèn)題，到Micro LED真正成熟商用的時(shí)候，曾經(jīng)的穿戴設(shè)備構(gòu)想或許就會(huì)成為現(xiàn)實(shí)。

正是由于Micro LED所擁有的諸多先進(jìn)特性，蘋果已將Micro LED面板應(yīng)用于其Apple watch上，只不過(guò)由于成本過(guò)高以及產(chǎn)能有限無(wú)法滿足iPhone的要求，而在iPhone上采用了OLED面板，如果未來(lái)該技術(shù)能達(dá)到蘋果的要求預(yù)計(jì)它或會(huì)與LG等面板廠商合作迅速推進(jìn)Micro LED面板的量產(chǎn)，擺脫當(dāng)下OLED面板受制于三星的境況。

新進(jìn)展

一種結(jié)構(gòu)，有利于提升Micro LED效率

美國(guó)羅徹斯特理工學(xué)院（Rochester Institute of Technology）的研究者新設(shè)計(jì)出一種垂直集成氮化鎵 LED 結(jié)構(gòu)，有助于提高 Micro LED 顯示器的效率。

羅徹斯特理工學(xué)院的馬修（Matthew Hartensveld）和張敬（音譯，Jing Zhang）在 IEEE Electron Device Letter 期刊上發(fā)表了一項(xiàng)研究，描述了他們將納米線氮化鎵場(chǎng)效電晶體（field-effect transistors，簡(jiǎn)稱“FETs”）和氮化銦鎵 LED 集成在一起的方法。在這個(gè)有創(chuàng)意的新結(jié)構(gòu)中，電晶體被放置在 LED 下面以實(shí)現(xiàn)控制和調(diào)光。

圖片來(lái)源：羅徹斯特理工學(xué)院Hartensveld和Zhang

據(jù)悉，研究員通過(guò)結(jié)合電晶體和 LED，創(chuàng)造出一個(gè)緊湊的結(jié)構(gòu)，且制造過(guò)程簡(jiǎn)易。在改善Micro LED 顯示器發(fā)展方面，這個(gè)新設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)是一個(gè)性價(jià)比更高的選擇。

研究表明，新結(jié)構(gòu)中，一個(gè)區(qū)域可放置更多的 LED，因此，像素密度和分辨率皆更高。由于像素尺寸變小，像素密度變大，這對(duì)于發(fā)展 Micro LED 顯示器有很大的幫助。

但是，目前垂直設(shè)計(jì)的局限性在于關(guān)閉 LED 需要一個(gè)負(fù)電壓，對(duì)此，研究者正在努力改進(jìn)中。（來(lái)源于LEDinside）

無(wú)需巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)，就能實(shí)現(xiàn)全彩Micro LED?

***交通大學(xué)光電工程學(xué)系郭浩中教授研究團(tuán)隊(duì)與廈門大學(xué)電子科學(xué)系吳挺竹博士和Flex-Photonics佘慶威博士、SIJ Technology Inc公司合作，在單一磊芯片上采用奈米結(jié)構(gòu)應(yīng)力調(diào)變技術(shù)與高精度的量子點(diǎn)噴涂技術(shù)，合作開(kāi)發(fā)出單片式集成RGB Micro-LED元件，該研究成果展示了無(wú)須巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)就能實(shí)現(xiàn)全彩顯示的Micro-LED概念，研究成果也分別被刊登在國(guó)際知名期刊《Scientific Reports》與《Photonics Research》。

由于藍(lán)綠光的LED是由銦氮化鎵基材料為主，因?yàn)榫w結(jié)構(gòu)的關(guān)系，是一種壓電材料，本身具有很強(qiáng)的內(nèi)建電場(chǎng)，會(huì)影響主動(dòng)區(qū)的發(fā)光波長(zhǎng)與載子復(fù)合效率，這個(gè)現(xiàn)象稱為量子史侷限塔克效應(yīng)(quantum confined Stark effect; QCSE)，是困擾LED發(fā)光效率的主要原因之一，因此該研究團(tuán)隊(duì)利用QCSE的特性，在綠光磊芯片上通過(guò)環(huán)型奈米結(jié)構(gòu)的制作，釋放LED主動(dòng)區(qū)的應(yīng)力來(lái)實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)調(diào)變的效果，并將發(fā)光波長(zhǎng)由綠光調(diào)變至藍(lán)光；由于奈米結(jié)構(gòu)會(huì)犧牲掉部分發(fā)光面積而降低發(fā)光強(qiáng)度，且Micro-LED隨著尺寸的減小，側(cè)壁缺陷對(duì)芯片的影響程度則會(huì)變大，進(jìn)而導(dǎo)致芯片發(fā)光效率的降低，因此郭教授研究團(tuán)隊(duì)導(dǎo)入了原子層沉積(ALD)薄膜鈍化保護(hù)技術(shù)取代傳統(tǒng)的電漿輔助化學(xué)氣相沉積(PECVD)的方式，藉由ALD鈍化保護(hù)層具有高致密度、高階梯覆蓋能力及有效的缺陷修復(fù)等特性，避免載子在芯片表面被缺陷捕捉，大幅提高了元件的發(fā)光強(qiáng)度，進(jìn)而提升效率。

由于制備的每個(gè)RGB子像素的尺寸僅為3 μm * 10 μm，因此在小面積上實(shí)現(xiàn)量子點(diǎn)材料的精確噴涂也是該研究的一大亮點(diǎn)所在。該研究團(tuán)隊(duì)所采用的高精度量子點(diǎn)噴涂技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)1.65 μm線寬的均勻噴涂（如圖所示），噴涂精度可以很好地滿足要求。

（圖片來(lái)源：Photonics Research）

此外，因?yàn)槟蚊捉Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使得外露的主動(dòng)區(qū)面積增加，多數(shù)的量子點(diǎn)與主動(dòng)區(qū)直接接觸，如圖所示，進(jìn)階的實(shí)現(xiàn)了非輻射能量轉(zhuǎn)移（NRET）效應(yīng)，提高了量子點(diǎn)材料的色轉(zhuǎn)換效率。非輻射能量轉(zhuǎn)移(NRET)是一種發(fā)生在兩個(gè)發(fā)色團(tuán)之間能量轉(zhuǎn)移的一種機(jī)制，由德國(guó)科學(xué)家Theodor F?rster提出。可將其描述為激發(fā)態(tài)上的施體發(fā)色團(tuán)，在距離極靠近的情況下，可以透過(guò)偶極耦合的方式將能量傳遞給受體發(fā)色團(tuán)，屬于一種類似近場(chǎng)傳輸(即反應(yīng)的作用距離遠(yuǎn)小于激發(fā)波長(zhǎng))，而LED的多重量子井與量子點(diǎn)即可視為兩個(gè)發(fā)色團(tuán)，并存在著施體與受體關(guān)系，只要在適當(dāng)?shù)木嚯x之內(nèi)，就可以發(fā)生非輻射能量轉(zhuǎn)移機(jī)制，過(guò)去許多研究都利用這個(gè)機(jī)制來(lái)提升量子點(diǎn)的色彩轉(zhuǎn)換效率。

（圖片來(lái)源：Photonics Research）

綜上所述，該聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了可實(shí)現(xiàn)全彩微顯示的新型Micro-LED，并利用原子層沉積ALD技術(shù)改善了Micro-LED的發(fā)光效率，同時(shí)利用非輻射能量轉(zhuǎn)移機(jī)制提升了量子點(diǎn)的色轉(zhuǎn)換效率。該研究開(kāi)發(fā)制備的量子點(diǎn)與奈米環(huán)Micro-LED技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)Micro-LED的全彩顯示提供了一種新思路與新方向。(來(lái)源：LEDinside)

帶有雙Micro LED顯示屏的輕量級(jí)娛樂(lè)用VR眼鏡

日前，Luci推出了一種新的娛樂(lè)虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡，稱為L(zhǎng)uci Immerse，由于采用了雙微型有機(jī)發(fā)光顯示器（Micro LED），它可以清晰地觀看虛擬現(xiàn)實(shí)電影和其他內(nèi)容。

上圖:Luci Immers是一款虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔，可以利用智能手機(jī)、平板電腦或筆記本電腦的處理能力。圖片來(lái)源:Luci

總部位于加利福尼亞州的這家公司是總部設(shè)在北京控股公司的一個(gè)分支，在擁擠的市場(chǎng)中進(jìn)入較晚。但Luci執(zhí)行副總裁唐民勤（Minqin“Crystal”Tang）表示，該公司認(rèn)為，目標(biāo)市場(chǎng)的一部分還沒(méi)有被競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手很好地覆蓋。

雙Micro LED顯示屏具有非常清晰的光學(xué)效果、良好的對(duì)比度和50度的視野，可以讓您看到相當(dāng)于高清晰度（每只眼睛1080p分辨率）的1023英寸電視屏幕。唐說(shuō)：“這類似于在劇院看電影的經(jīng)歷。” 她說(shuō)：“你可以戴著眼鏡看電影，所以沒(méi)必要去電影院。” 該公司計(jì)劃今年秋天以1000美元左右的價(jià)格推出這款眼鏡。