Micro-LED顯示技術(shù)迎來機遇

在5G+8K和5G+AR/VR兩大視頻視覺新變革的推動下，顯示行業(yè)迎來新一輪的發(fā)展機遇，同時對顯示技術(shù)提出了新的要求。8K開辟超高清大尺寸顯示領(lǐng)域，應(yīng)用于5G時代體育賽事、影視娛樂、遠程教學(xué)、遠程醫(yī)療、智能交通和數(shù)據(jù)中心顯示屏等重大的工程顯示。

AR眼鏡顯示屏為觀察者看到的真實世界疊加了富有真實感的虛擬世界信息。AR眼鏡顯示屏對顯示視野、亮度、對比度、分辨率、刷新率、時延都有較高的要求。

VR顯示器為觀察者提供具有強烈沉浸感的高分辨大視角虛擬場景。VR視覺顯示器要求更高分辨率、更高刷新率、更低時延和更低能耗等。

當(dāng)前的主流顯示技術(shù)在許多方面將面臨新的挑戰(zhàn)。

一是戶外可視性差，LCD屬于背光顯示機制，不適合戶外顯示。OLED雖然屬于自發(fā)光機制，但太陽光環(huán)境下戶外可視必須增加電流或增大像素管芯尺寸。增加電流就意味著增大功耗，這不僅會降低續(xù)航能力，還會降低OLED器件的工作壽命，而增大管芯尺寸會降低分辨率。

二是大尺寸顯示受限。目前OLED受良品率和穩(wěn)定性以及燒屏現(xiàn)象的制約，成本居高不下;LCD顯示屏做超大尺寸，成本也居高不下。

三是顯示響應(yīng)速度慢。LCD、OLED響應(yīng)速度毫秒、微秒級，很難滿足高刷新率要求。

四是進一步省電節(jié)能難。功耗大制約便攜式移動終端的續(xù)航能力;OLED功耗難以進一步降低;LCD依靠背光模式，能效不到10%。

因此，新一代Micro-LED顯示技術(shù)將迎來機遇。Micro-LED是將LED顯示屏微縮化到微米級的顯示技術(shù)，與LCD、OLED相比，它自發(fā)光，效率高;功耗低，約為LCD的10%，OLED的50%;亮度高，比OLED高30倍;超高解析度， 超過1500PPI;色彩飽和度高，120%NTSC;響應(yīng)速度快，納秒級;還具有對比度極高、可視角度寬以及無縫拼接可實現(xiàn)任意大小尺寸顯示和使用壽命長達10萬小時以上等優(yōu)點。因此，被認為是一種“次世代顯示技術(shù)”。

Micro-LED作為新一代顯示技術(shù)，立足于與當(dāng)前LCD和OLED形成優(yōu)勢互補的新格局，充分發(fā)揮其不可替代性的優(yōu)勢，聚焦高階高端顯示應(yīng)用，在超大尺寸和微小尺寸兩個方向開拓其商業(yè)化進程，推動Micro-LED顯示技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

關(guān)于Micro-LED超大尺寸顯示器，近年來，隨著Micro-LED大尺寸顯示制備技術(shù)不斷取得進展，超大尺寸Micro-LED顯示器商用化進程加快，開始逐步進入市場，成為當(dāng)前Micro-LED產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的重要方向。我國已擁有較完整的產(chǎn)業(yè)鏈，同時又有巨大的市場需求，有望構(gòu)建以國內(nèi)大循環(huán)為主體、國內(nèi)國際雙循環(huán)發(fā)展超大尺寸Micro-LED顯示產(chǎn)業(yè)的格局。

Micro-LED應(yīng)用目前主要在AR眼鏡上

Micro-LED微小尺寸應(yīng)用目前主要聚集在AR眼鏡顯示上，因為AR眼鏡最能發(fā)揮Micro-LED不可替代性的優(yōu)勢，可以支撐AR眼鏡近眼顯示屏對高亮度、高對比度、高分辨率、高刷新率、極低時延的要求，將推動AR眼鏡產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

在5G信息時代，AR是繼智能手機之后要發(fā)展的新一代可攜帶智能終端設(shè)備，面廣量大，有廣闊的應(yīng)用前景、巨大的市場空間，比如應(yīng)用在醫(yī)療保健、建筑、教育和產(chǎn)品設(shè)計等領(lǐng)域。

AR眼鏡對Micro-LED顯示屏的要求很高。嵌入AR眼鏡的Micro-LED顯示屏面積必須極小，不阻擋觀察者看到真實的世界;AR眼鏡的顯示屏靠近眼睛，Micro-LED顯示屏必須有高密度像素才能獲得高分辨率。所以AR眼鏡Micro-LED顯示屏是面積極小的高分辨率顯示屏。

近年來，這方面的進展比較快，已經(jīng)有不少公司開發(fā)出產(chǎn)品。比如JBD宣布量產(chǎn)用于AR的Micro-LED VGA顯示屏，0.13英寸顯示屏的分辨率是640×480。因此，AR眼鏡用的Micro-LED顯示屏是目前面積最小的高分辨率顯示器。

制備這樣微小面積高分辨率的顯示屏，常規(guī)的Micro-LED巨量轉(zhuǎn)移制程等工藝技術(shù)面臨嚴峻的挑戰(zhàn)，要達到高性價比難度還很大，必須另辟蹊徑借助硅微電子技術(shù)實現(xiàn)。最近Micro-LED行業(yè)研發(fā)了一種單片Micro-LED微顯示技術(shù)，把微米級Si基Micro-LED陣列通過倒置結(jié)構(gòu)與高效CMOS驅(qū)動背板的晶圓鍵合，實現(xiàn)晶圓級光電異質(zhì)集成。單片Micro-LED微顯示全彩化尚有待解決，目前已開發(fā)出藍色或綠色的單色單片微顯示陣列芯片。這種單色單片Micro-LED微顯示芯片擁有廣闊的應(yīng)用前景。

單色單片Micro-LED微顯示技術(shù)可以開拓“輔助現(xiàn)實”近眼顯示和基于微型投影類的應(yīng)用場景。輔助AR智能眼鏡可廣泛應(yīng)用于體育運動光學(xué)顯示、全息瞄準鏡，以及水下活動護目鏡等，隨時給出應(yīng)用場景中需要的提示、通知、導(dǎo)航指引、刻度標記、性能指示等信息。Micro-LED輔助AR智能眼鏡作為消費類產(chǎn)品，用途廣泛，市場空間較大。

單色單片Micro-LED的全彩化微顯示可借助目前AR的技術(shù)途徑來實現(xiàn)。例如將紅、綠、藍三種顏色的單色面板分別固定到X-cube的三個面，合成光從第四個面發(fā)出，并由一組微透鏡準直及投射;也可將紅、綠、藍三個獨立的單色光機通過衍射波導(dǎo)實現(xiàn)合色。

Micro-LED有望與LCD和OLED形成優(yōu)勢互補，協(xié)同構(gòu)建光電顯示技術(shù)新格局，拓寬光電顯示屏尺寸范圍。在高端高階應(yīng)用上，Micro-LED可以做到超大尺寸顯示;在高階消費類產(chǎn)品應(yīng)用上，Micro-LED可以做到超小尺寸微顯示，以支撐5G信息時代對顯示技術(shù)的新要求。