Micro LED 显示器长期以来一直被誉为显示技术的未来，具有无与伦比的亮度、响应时间和能源效率。但在第一个 Micro LED 原型问世近二十年后，广泛的商业可用性仍然难以实现。
(a) Micro LED 系统的简化供应链模型以及本路线图的范围。(b) 良好的 Micro LED 技术应该是什么样子的概念可视化。（来源：物理学杂志：光子学）
在《物理杂志：光子学》上发表的一篇论文中，学术界和工业界的研究人员合作提供了 Micro LED 的进展和剩余挑战的最新路线图。他们将 Micro LED 的起源追溯到 2000 年代初，当时研究人员意识到，将 LED 缩小到微米级可以实现增强自发发射和降低激光阈值等有趣的物理现象。实际应用很快随之而来，Micro LED 着眼于下一代显示器、VLC 和生物医学设备。
近年来，由于对高分辨率 VR/AR 和透明显示器的需求，人们对 Micro LED 显示器的兴趣尤其激增。与 LCD 和 OLED 相比，MicroLED 具有卓越的亮度、更快的响应时间和更长的使用寿命。因此，三星、LG 和京东方等公司都展示了 Micro LED 原型电视和显示器。
但在开始批量生产之前仍存在重大障碍。在尺寸低于 10 微米时，由于表面复合和等离子蚀刻损坏，Micro LED 效率急剧下降。ALD 钝化等新解决方案在一定程度上提高了效率，但红色和紫外 Micro LED 仍远远落后于蓝色和绿色。对于全彩显示器，量子点颜色转换等技术有助于补偿，但会带来复杂性。
将数百万个 Micro LED 芯片大规模转移到电路上（称为微组装）极具挑战性。目前的取放方法对于商业化来说太慢且成本太高。冲压等替代技术显示出前景，但仍面临扩大规模和不均匀问题。Micro LED 制造和转移产生的缺陷需要困难的修复过程才能满足消费者的期望。
单片集成，将 Micro LED 直接生长到驱动电路上，虽然很诱人，但受到材料挑战的限制。由于铟掺入量较高，用 InGaN 发射纯红光很困难。纳米线等新型纳米结构有助于缓解这一问题，但需要复杂的制造。将多种颜色集成在一起仍然是一个悬而未决的问题。
专家建议，隧道结等增强功能可以通过改善电流扩散和光提取来提高效率。与高铟 InGaN 晶格匹配更好的新衬底也可以实现高效的红光发射。对于制造而言，基于辊的冲压展现出了可扩展微装配的潜力。
但对于大多数挑战来说，明确的解决方案仍然遥不可及，研究人员承认，有意义的商业化至少还需要五年的时间，完善整体技术可能需要十年的时间。因此，虽然 Micro LED 代表了一种令人兴奋的未来显示范例，但有关它们在未来几年内支持下一代智能手机、AR 眼镜和壁挂式电视的说法似乎令人怀疑。
按年份显示发表论文的数量。应用了两种不同的搜索标准。（来源：物理学杂志：光子学）
首先需要进行重大的材料研究、纳米制造进步和设备创新来解决本文概述的障碍。至关重要的是，Micro LED 制造必须与现有 OLED 工厂相比具有成本竞争力。品牌消费级 Micro LED 产品不太可能在本十年后半叶之前发布。
Micro LED 巨量转移的巨大挑战
Micro LED 显示器实现商业化的最大障碍之一是转移的巨大挑战。这一关键的制造步骤涉及将数百万个微型 Micro LED 芯片精确地放置到电路上以创建高分辨率显示器。
正如该论文的专家所解释的那样，当前采用 LED 背光源的拾放方法对于微装配而言速度太慢且不精确。传统芯片焊接机每秒最多只能传输 5-40 个芯片。要制作 8K 显示器，需要大约 2500 万次传输，这使得该过程完全不切实际。
冲压等替代技术可以并行处理更多芯片，但难以在更大范围内提供均匀性。统计自组装方法可以实现更高的吞吐量，但缺乏确定性控制，导致坏点数量不可接受。即使是激光转移打印等创新技术仍然仅限于将 Micro LED 运送到临时载体上，而不是直接运送到显示背板上。
从根本上说，处理大量微型 Micro LED 芯片，同时保持大型显示区域的精度是一项巨大的制造挑战。专家估计，为了实现商业可行性，巨量转移系统必须提供超过 99.999% 的每块面板良率，以最大程度地减少坏点。使用当前的解决方案仍然难以始终如一地实现这样的精度。
专家警告说，由于实现超高容量微组装的清晰途径尚不明确，而且可能需要全新的转移技术，因此，Micro LED 显示器的成本效益型大规模生产可能需要几年时间才能实现。尽管取得了令人鼓舞的进展，但巨量转移仍然是革命性 Micro LED 显示器的一个关键障碍。然而，有迹象表明，商业利益可能正在加速制造技术的进步，我们可能会比预期更早地找到解决方案。
因此，大规模实现 Micro LED 的潜力似乎仍然是一个渐进的、多年的过程。早期的原型和演示将继续涌现，但根据这项综合研究综述，普遍的 Micro LED 商业化仍然遥遥无期。在 Micro LED 照亮商店货架之前，需要耐心和坚持。但是，随着韩国和中国之间 OLED 竞争的加剧，推动 Micro LED 技术创造竞争优势也就不足为奇了。
来源：MicroDisplay 译自displaydaily
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