简述Micro LED 显示的商业化之路

Micro LED随着demo的快速开发和首批商业产品的推出，显示技术正在向商业化稳步迈进。该技术仍面临一些制造挑战、良率问题和高成本，使其难以进入大批量消费应用。在DisplayWeek 2023 通过demo展示和研讨会、专题讨论会和商务会议的讨论，让人们一睹商业化的现状和路径。会议上展示了多种不同尺寸、像素密度和外形尺寸的原型，适用于增强现实、可穿戴设备、笔记本电脑、汽车等广泛的应用。Micro LED 有潜力成为在色彩再现性、亮度、可靠性和低功耗方面超越 LCD 和 OLED 的下一代显示技术。

生产能力：启动

Micro LED 是一种自发光显示器，由Micro LED 阵列组成，每个 LED 形成一个像素。Micro LED 的显示集成可以是异构集成或单片集成。在异质类型中，芯片从外延片或载体转移到显示背板（玻璃或柔性 PI 基板上的 LTPS 或氧化物 TFT）。单片集成工艺涉及 Micro LED 阵列和集成电路 (IC) 背板。Micro LED 显示器在所有关键领域都在改进，包括芯片效率、转移产量和制造能力。从品牌到显示器制造商再到 LED 供应商，其技术开发和制造方面的投资也在不断增加，供应链内也建立了多种合作伙伴关系。

据 Yole Research 称，苹果及合作伙伴计划投资超过 20 亿美元，在艾迈斯欧司朗建立生产智能手表显示屏用的8 英寸 Micro LED 芯片工厂，目标日期为 2024 年底完工。晶电在友达光电的支持下将利用 PlayNitride 技术建造 6 英寸 Micro LED 代工厂。友达计划于2023年第四季投产1.39寸智能手表显示屏。JBD已于合肥投产，总产能达1.2亿片0.13寸Micro LED面板。许多其他公司也建立了生产中试线。三星希望在 2023 年提高 Micro LED 电视的产量。

设备公司开始提供 Micro LED 专用制造工具，包括转移质、测试、维修等。这些工具将有助于缩短开发周期并提高生产能力。东丽正在开发适用于大尺寸基板（Gen 4.5 或 Gen 6）的“激光直接转移”技术，具有高吞吐量，可降低成本。据该公司称，这将减少维修过程并提高生产率。Toray 和 Advantest 合作开发测试和检测工具以提高工艺良率。InZiv 专注于 MicroLED 晶圆的高通量 EL 检测工具。据该公司称， 2023 年第一代产品的高吞吐量将为 600 万芯片/小时， 2024 年第二代产品的高吞吐量将为 1200 万芯片/小时。

色彩转换方案：增加

需要将 RGB（红绿蓝）Micro LED 准确高效地粘合到显示背板的转移过程非常具有挑战性。不同颜色的LED所需的电压和驱动电流也略有不同。通过量子点 (QD) (QDCC) 或荧光粉进行颜色转换提供了另一种选择。使用单色（蓝色）Micro LED 芯片并使用 QD 层进行颜色转换有助于制造过程。

根据Nanosys在商务会议上的演讲，“ UV Micro LED 上的 QDCC 通过经济高效的制造实现了高亮度、卓越的色彩质量和高分辨率”。应用材料公司推出了一种新颖且可扩展的方法来制造 Micro LED 显示器，该方法使用具有 4 子像素布局的高效 UV Micro LED 和原位固化无镉 R/G/B 量子点配方。该公司开发了一款采用 LTPS 背板的 1.37 英寸智能手表显示屏 UV-A Micro LED 原型。应用材料公司的 UV-A Micro LED 和无镉 RGB QD 具有高 EQE、高效率、简化的传质和第四个子像素的像素修复方案，可以提高制造良率并降低生产成本。

友达光电还开发了采用色彩转换技术的可卷曲 Micro LED 显示屏。根据友达光电在 Display Week 发表的论文，“发光效率的热效应仍然是 Micro LED 的关键问题。相对于绿色和蓝色 MicroLED，红色 Micro LED 具有显着的热降特性”。友达引入颜色转换层来形成红色子像素。通过颜色转换材料，蓝光被转换为红光。根据该公司的信息，“蓝色 Micro LED 比红色 Micro LED 具有更好的热稳定性。因此，即使在高环境温度下，显示器的可靠性也会得到提高。通过使用蓝色 Micro LED 的颜色转换技术，红色子像素的效率也得到了提高”。

带有 QDCC 的 UV Micro LED。（来源：应用材料公司）

微显示：AR解决方案开发

随着对元宇宙的关注日益增加，越来越多的公司将 AR 作为下一代计算平台。AR眼镜需要重量轻，并且应该呈现明亮和高对比度的内容以及更长的电池寿命。MicroLED微显示器被认为是最有前途的AR解决方案。面向企业的 AR 产品已于 2022 年推出，采用单片单色 MicroLED 显示屏。对于近眼微显示屏的 AR 应用，PPI 需要非常高，像素间距需要在 5 微米以下水平。在小间距下很难实现高效率和高亮度。对于全彩AR显示应用，单片单色面板需要以紧凑的方式以更高的效率组合。JBD开发了单片单色显示器以及非常紧凑的多色投影仪，将 3 个独立的单色面板组合在一起。JBD 最近宣布开发出一种新型红色 microLED 光引擎，其尺寸为 2 微米，亮度高达 750 尼特。该公司还在开发原生全彩 (RGB)。

Porotech 在 2023 年显示周上展示了其用于 AR 的全彩 0.26、1280x 720 Micro LED 微显示单面板。PlayNitride 推出了一种新颖的 R/G/B Chip-on-Carrier 步骤，以提高 AR/MR 的传输良率和处理时间。会上展示了其单器件0.49英寸FHD全彩Micro LED微显示器μ-PixeLED，具有4,536ppi和>150,000nits的亮度。

Pixelligent在商务会议上的演示表明，其组件材料可以增强 Micro LED 显示，特别是 XR，“ Pixelligent 的材料使 HRI 光学结构能够减少折射率失配，增加临界角，从而增加光传输，并大大提高光提取效率并减少总内部反射。”

JBD首席执行官表示：“全彩（RGB）Micro LED 显示器需要2到5年的时间才能实现AR眼镜应用的真正商业化。产量需要提高，成本需要降低到每眼高度 20 美元，才能满足 500 美元 AR 眼镜的成本要求”。在6月份的湾区SID研讨会上，他提出，5微米像素间距的单面板RGB原型预计在2024年，2026年量产。4微米像素间距的单面板RGB原型预计在2025年，2027年量产。

Micro LED 收入预测（传质）。（来源：DSCC）

应用市场：demo还在不断增长

根据 DSCC 在商业会议上的演讲，“对于通过巨量转移制造的 Micro LED 显示器，可能只会出现三种应用：智能手表、电视和汽车。DSCC 目前预计 Micro LED 不会在智能手机市场获得任何市场份额。智能手机比智能手表需要更多的像素，因此 LED 芯片的成本会更高”。

DisplayWeek 上的VuReal论文显示：“为了降低 Micro LED 智能手机或智能手表的成本，需要减小 Micro LED 尺寸。VueReal 开发了新的像素和 Micro LED 结构，可以将 Micro LED 的尺寸减小到 10um 以下，而不会对 EQE 产生重大影响。VueReal MicroSolid Printing 具有较高的晶圆利用率 (>80%)，且不影响吞吐量。除了更少的晶圆需求之外，VueReal 传输还允许使用更少的传输工具扩大生产规模”。通过这个过程，VueReal 展示了他们的解决方案为智能手表和智能手机提供了更低的成本和可扩展性，随着demo的快速开发和首批商业产品的推出，MicroLED 显示器正在朝着商业化稳步前进。

2023 年显示周展览上展示了各种原型。以下列出了本次会议上展示的部分 Micro LED 显示器原型。

LG Display：12 英寸可拉伸显示屏，拉伸达 20%，RGB 颜色，100ppi，1000nits，基于 LTPS TFT，39% 透明度（高亮度下长寿命，无封装层）。

AUO：14.6 英寸 202-ppi、可卷曲、柔性 LTPS TFT 背板、颜色转换。微型 MicroLED，对比度 >1,000,000:1，亮度 1000nits。23 年第 4 季度开始生产 1.39 英寸显示屏

PlayNitride : 0.49、4536PPI、用于全彩 AR 玻璃的 FHD MicroLED 微显示屏、9.38 透明（>65% 透明度）114 PPI 显示屏、27 英寸 PixeLED 矩阵模块化显示屏、1.58 MicroLED+QD HDR 显示屏 228PPI、

Porotech：0.26、1280x 720 Micro LED 微显示器单面板，用于 AR 全彩

JBD：用于 AR、VGA 的 0.13 英寸单片 Micro LED 微显示器，带彩色投影仪（正在生产）

天马：8.7英寸透明Micro LED（>65%透明度）用于汽车应用

Innolux：适用于可穿戴设备的 1.1 英寸 RGB（LTPS 背板）显示屏、适用于 IT 的 9.6 英寸 RGB MicroLED 显示屏、适用于公共显示屏或博物馆应用的具有颜色转换功能的 12.3 英寸和 26.4 英寸 MicroLED 显示屏

高速传输、组装技术、良率和缺陷管理需要改进，供应链需要建立，然后才能实现消费产品的大规模商业化。Micro LED显示器商业化和量产的成功将取决于能否以具有竞争力的性价比扩大规模量产。

（来源：MicroDisplay译）