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近年来，MicroLED（µLED）显示技术受到了广泛关注。作为一种新型显示技术，其在高亮度、高对比度、广色域、快速响应等方面具有明显优势，被认为是颠覆产业的“终极显示技术”。
MicroLED显示器在许多领域有广泛的应用前景，如高端电视、商业广告、AR/VR等。随着5G、物联网等技术的发展，MicroLED显示器的市场需求将进一步增加。
MicroLED显示技术目前面临的主要问题是制造成本高和良率低。然而，随着技术的不断进步和产业的发展，这些问题将逐渐得到解决，能够与其他显示技术如OLED（有机发光二极管）、LCD（液晶显示器）等竞争，并取得更多的市场份额。
根据IDTechEx预测，到2034年，全球MicroLED显示器市场将超过52亿美元。为了抓住MicroLED的市场机遇，一些厂商都在加强技术研发和创新投入，不断优化生产工艺和降低生产成本，产业链上下游的合作也在推动MicroLED显示器产业的发展。
MicroLED独特的价值取向
MicroLED是一种微发光二极管，尺寸只有LED的1%。它是将LED结构薄膜化、微小化、阵列化，缩小到1-10μm，将微米级三色RGB MicroLED批量转移到基板上，再利用物理沉积制备保护层和电极，并封装成各种尺寸的MicroLED显示器。
MicroLED的目标应用涵盖AR/VR/MR等微型显示器，电视、汽车、手机、可穿戴设备、平板电脑、笔记本电脑等中型显示器，以及大型视频公共显示器等应用。
不同显示技术对比
MicroLED的引爆还要从LuxVue说起，这家2009年成立的初创公司主要研发用于消费电子的低功耗MicroLED显示技术，历经三轮融资募得4300万美元。其在批量转移（mass transfer）领域的专利布局令苹果垂涎欲滴，遂于2014年将其收入囊中。
之后，MicroLED逐渐成为一种有吸引力的发射显示技术，受到行业玩家的追捧。与传统显示器相比，基于微发光二极管阵列的MicroLED显示器具有明显的优势。
虽然LCD、OLED和QLED（量子点发光二极管显示）等可以提供一些功能，但MicroLED显示器有其独特的价值取向：宽色域、高亮度、低功耗、优异的稳定性和长寿命、宽视角、高动态范围、高对比度、快刷新率、透明性、无缝连接和传感器集成能力。
直到2016年，索尼才正式推出首款MicroLED商用产品Crystal LED黑彩晶显示器，用MicroLED取代了传统的封装LED。这些微小间距的LED视频显示器瞄准to-B市场，成本和价格都比当时的产品贵很多。但技术不成熟、成本壁垒和供应链不完整是MicroLED显示器没能大规模商业化的三大障碍。
制造MicroLED的挑战
MicroLED的制造挑战在于：技术难度高，制造过程复杂，导致生产成本较高；由于MicroLED显示器像素密度高，对驱动电路的要求较高，需要高度集成和低功耗驱动芯片；此外，MicroLED显示器的制造需要高精度和高稳定性的设备，这也增加了制造成本。
制造MicroLED显示器涉及许多技术和工艺，如外延、光刻、芯片制造、衬底去除、检查、批量转移、装配和集成、键合和互连、测试、缺陷管理、修复、光管理、全彩实现、背板和驱动IC等。
经过多年发展，一些技术难题已经得到解决，但新的挑战也摆在面前。例如，几年前的主要努力集中在管芯小型化、芯片设计和批量转移等方面。最近，越来越多的玩家意识到对所有工艺的完整理解才是关键，因此将更多精力集中于检查、修复、驱动、图像改善、光线管理等技术以及提高良率和生产力。
不同显示技术——LCD、OLED、QLED的特性不同，适用于不同的应用场景。
LCD具有图像质量高、视角广、寿命长的特点，通常用于电视和计算机显示器。LCD反应速度相对较慢，且需要背光源，在黑色纯度和色彩鲜艳度上有所欠缺。
OLED具有自发光特性，黑色纯度和色彩表现力出色，视角很广，反应速度快，适用于高端电视、智能手机等。不过，OLED寿命比较短，且制造成本较高。
QLED是近年来新兴的一种显示技术，结合了LCD和OLED的优点，具有高亮度、高对比度、广色域等特性，其色彩鲜艳度、纯度和动态范围都非常出色，适用于高端电视、商业广告等。然而，QLED的制造成本也较高。
不同显示技术的特性比较
随着MicroLED技术成熟度、成本壁垒和供应链问题的解决，它有望满足更多目标需求，替代现有的显示器，如65英寸以下LCD、OLED智能手机显示屏及电视，以及LED公共显示器，并创造新的市场，如模块化显示器和感知集成。
MicroLED技术探讨
典型RGB LED的结构比较复杂，而绿色和蓝色LED相对简单。可以看出，其每层厚度不是按比例缩放。例如，外延在10µm范围内，而衬底厚度可高达500µm。不同制造商选择的层结构也不一样。
目前，MicroLED面临的“三座大山”是芯片效率、批量转移和全彩化。从转移、装配和集成技术类型看，在MicroLED批量转移装配中，显示像素间距与原生外延晶圆上的LED间距不同。其中，Chiplet批量转移是在加工、制造MicroLED芯片后进行信号处理，然后将芯片转移到驱动电路背板。不同工艺包括：印模（Stamp）转移、流体自装配、激光转移、静电/电磁自装配等。
一体化转移是为了形成MicroLED和TFT/驱动IC，然后进行整个器件的Chiplet批量转移。
在阵列集成中，显示器的像素间距与原生外延晶圆上的LED间距相同。对于异质晶圆，混合（Hybridization）是对MicroLED外延层进行加工和制造的过程，然后作为一个单元来处理，与驱动电路背板键合。严格来说，Chiplet批量转移是一种特殊混合，不同之处在于MicroLED芯片是否单独存在。单片混合集成是先将MicroLED外延层与驱动电路背板键合，然后进行pLED（聚合物电致发光LED）制备。
下表以一些厂商为例对批量转移技术的特点进行了比较，包括传统拾取与贴装、弹性印模、静电阵列转移、辊对板转移、流体装配、激光辅助转移。
批量转移技术比较
流体装配是通过重力和毛细管力驱使并将MicroLED捕获到驱动IC阵列上，自装配在异丙醇、丙酮或纯水等流体中进行。光电化学流体自装配过程是将涂有光电化学功能层的器件放入溶液中，光电化学层与光相互作用产生电流，将器件引导到接收衬底上的电极，与表面具有功能化区域的器件形成连接。这种方法的优点是可以一次处理多个MicroLED，间距可以随机变化，未装配芯片可回收再使用。缺点是需要功能性光电化学层，处理器件繁琐，增加了额外难度和成本，至少需要3道工艺才能实现全彩。
单片集成是除了异质晶圆以外处理同一衬底上制备的方法。它可以在MicroLED上形成驱动电路；也可以在驱动晶圆上形成MicroLED；还可以将两者并排放置。
几种单片集成类型
单片集成方法通常存在以下问题：
首先制造驱动电路，然后在顶部沉积或生长MicroLED，因为加工温度必须保持在400℃以下，在完成的驱动电路上生长或转移MicroLED可能很困难。而高质量、高效率的MicroLED外延生长通常需要高温，可能会损坏驱动电路。
其次，如果直接在MicroLED晶圆背面生长驱动电路（如CMOS有源矩阵或薄膜晶体管），为避免损坏MicroLED的光学特性，这种方法热预算比较有限；铟/金污染可能是另一个难题。
第三，并排沉积或生长MicroLED阵列和驱动电路需要更多空间，从商业角度看，这种方法不太可取。
实现MicroLED全彩的策略包括：使用直接RGB实现全彩；白光穿透带损耗的滤光片获得RGB色彩；通过三棱镜集成3块RGB LED面板形成全彩；将高能光转换为低能量（较长波长）光等。
MicroLED的全彩策略
在彩色滤光片工艺流程中，需要制作黑色矩阵（BM），其主要作用是隔绝RGB，防止外观上的混色；另一个作用是遮光，制作材料有Cr、CrOx等。主要制作步骤有溅射、涂布、蚀刻线等。
黑色矩阵制作步骤
QD（量子点）滤光片是量子点显示应用的最新技术之一，量子点粒子被分散在光刻胶中，然后用图案化替换子像素中的有色染料，每个像素点由3个次像素点构成，分别喷墨印刷上红色、绿色量子点和扩散粒子。
在蓝背光激发下，量子点彩色滤光片可发出色纯度非常高的三原色，从而提升显示色域。与传统滤光片不同，量子点类似有源元件，对通过的光进行转换，而不是阻挡。QD滤光片的缺点在于：蓝光泄漏和环境光激发，需要在效率/再吸收和泄漏之间进行权衡；量子点会向所有方向发射非偏振光，在兼容性、材料研究和稳定性要求方面有待进一步研究。
MicroLED供应链格局
在现有LED行业和发展良好的显示行业基础上，新兴的批量转移和集成在连接这两个行业方面发挥着关键作用，有可能建立一个新的供应链。由于成本优势，当前LCD制造业正在向中国转移，韩国正在主导OLED显示器，而那些能够迅速做出反应，在供应链中占据重要地位的厂商将抓住下一个重大机遇。这场游戏对于传统LED供应商、显示器供应商、先进材料供应商、组件供应商、OEM、集成商、工具供应商机会均等。
随着越来越多的参与者投身于MicroLED行业，直接合作已成为大家的共同选择。基于地理位置形成了几个供应链集群，跨大陆合作越来越普遍。这表明，全球化仍然是MicroLED行业未来的趋势。从周期来看，目前正处于合并和整合阶段。
盘点全球主要LED公司，中国台湾和大陆厂商最多，其次是美国。
机会和挑战并存
MicroLED作为一种新型显示技术，具有高亮度、高对比度、低功耗、长寿命等优点，被视为下一代显示技术的重要发展方向。据市场研究机构预测，未来几年MicroLED显示市场将保持高速增长，有望成为显示市场的主流技术之一。同时，随着5G、物联网等技术的普及和应用，MicroLED显示技术在智能终端、可穿戴设备、虚拟现实等领域的应用场景将不断拓展。
MicroLED技术的研发和生产涉及材料、工艺、设备等多个方面，在目前阶段，其批量转移、像素光源和超高密度封装等环节仍有待突破，从而提高生产效率和良品率，降低成本，加快落地进程。
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