Micro LED，指的是微小到一定尺寸的LED芯片，具体有多小呢？目前主流观点认为Micro LED是指尺寸在10μm级别的LED芯片，这便同常规LED芯片和mini-LED做了区分。
Micro LED尺寸与LED尺寸对比（图片来源网络）
Micro LED显示的结构是微型化LED阵列。目前，单个Micro LED芯片的尺寸可以做到10μm以下，为常规LED尺寸大小的1%。每一个Micro LED可视为一个像素，每个像素可以实现定址控制、单独驱动自发光。
一、Micro LED的显示原理
如前文中所述的，Micro LED在结构上与LED芯片的结构类似，且都是通过在P-N结两侧施加电压实现发光，那么如何实现正常彩色显示的呢？目前主要有三种方式来实现，包括RGB三色LED法、UV/蓝光LED+发光介质法、光学透镜合成法，其中以前两者的应用范围较广。
1、RGB三色LED法
RGB三色LED法，即是利用Micro LED芯片上有源层组成来改变发光波长，通过不同外延结构实现红色-LED、绿色-LED和蓝色-LED，调控三组有源层（例如InxGayN/GaN）多量子阱的发光波长为红绿蓝RGB波段的任意波长,可在同一晶圆上制作的RGB任意排列组合及任意波段组合的红绿蓝RGB模块。在形成RGB模块后，通过对不同颜色Micro LED芯片施加不同的电流即可控制其亮度值，从而实现三原色的组合，达到全彩色显示的效果。
具体地，每个RGB模块即构成一个像素，每个像素包含红色-LED、绿色-LED和蓝色-LED（RGB-LED），将不同颜色的Micro LED芯片转移到基板上后，将P和N电极与电路基板连接，利用驱动IC实现对每个Micro LED芯片进行脉冲宽度调制（PWM）电流驱动，可调整高电平电流的占空比来进行光强平衡，实现数字调光。
单个RGB模块（图片来源网络）
对红色-LED、绿色-LED、蓝色-LED，施加不同的电流即可控制其亮度值，从而实现三原色的组合。每个像素（RGB模块）包含三个RGB三原色LED，一般采用键合或者倒装的方式将P和N电极与电路基板（阵列基板）连接。
利用RGB三色LED法实现彩色化显示的Micro LED彩色显示器件，光源分别由R/G/B三色LED构成，但R\G\B三色LED由于外延结构不同，需要在不同的晶圆（外延片）上生长，在将R\G\B三色LED向基板转移时，也需要分次转移。由于目前RGB三色LED法为主流的彩色化显示方法，故该组装流程也是主流的Micro LED的组装流程，也是目前Micro LED领域重点的研究方向之一。
RGBLED组装流程（图片来源网络）
2、UV/蓝光LED+发光介质法
UV-LED或者蓝光LED+发光介质法，是采用了LED作为发光器件，同时在LED表面涂覆发光介质，该层发光介质具有光致发光的效果，可在蓝光或紫外光LED的激发下发出特定波长的光，通过对发光介质的选择即可实现RGB三色配比。
发光介质一般以荧光粉和量子点为主，其中荧光粉尺寸相对较大，容易涂覆不均，针对小尺寸面板，多以涂覆量子点的方式实现RGB三色出光。将量子点涂覆在LED上，使其受激发出RGB三色光。
采用量子点作为发光介质，其受激发光的出光颜色主要由材料和尺寸决定，因此可以通过涂覆不同粒径的量子点来改变其发光波长，并实现RGB三色配比。目前通常采用雾状喷涂技术来实现量子点的涂覆，即利用喷雾器和气流控制来喷涂出均匀且粒径一定的量子点，并将其喷涂在LED芯片上，使其受激发出RGB三色光。
量子点喷涂技术流程示意图（图片来源网络）
二、Micro LED的转移工艺
1、芯片级焊接（Chip bonding）
由于Micro LED实质上即是微小化的LED芯片，那么参照现有LED芯片的转移方法，可将成型后的Micro LED利用SMT技术或COB技术一颗一颗键接于基板上，面板成型需要这种方式无疑带来了巨大的工作量。
2、外延级焊接（Wafer bonding）
由于Micro LED尺寸的微小化，可通过直接刻蚀外延片的方式来成型Micro LED，从而形成薄膜结构，再将成型后的巨量的Micro LED形成的薄膜结构整体转移至基板，这需要相当高的刻蚀精度。具体地，在LED的磊晶薄膜层上用感应耦合等离子离子蚀刻(ICP)，直接形成微米等级的Micro LED磊晶薄膜结构，薄膜结构的各Micro LED的固定间距即为像素点中子像素之间所需的间距，再将LED晶圆(含磊晶层和基板)直接键接于驱动电路基板上。
针对转移后的LED晶圆，目前通常是使用物理或化学机制剥离基板，仅剩4~5微米Micro LED磊晶薄膜结构于驱动电路基板上形成显示像素。当然，目前也有厂商申请了不剥离衬底，而直接在衬底内部开孔,形成通孔,作为负极的金属背板穿过通孔直接与外延片接触。
3、薄膜转移（Thin filmtransfer）
薄膜转移技术指的是使用物理或化学机制剥离LED基板，以一暂时基板承载LED磊晶薄膜层，再利用感应耦合等离子离子蚀刻，形成微米等级的Micro LED磊晶薄膜结构；或者，先利用感应耦合等离子离子蚀刻，形成微米等级的Micro LED磊晶薄膜结构，再使用物理或化学机制剥离LED基板，以一暂时基板承载LED磊晶薄膜结构。
最后，根据驱动电路基板上所需的显示画素点间距，利用具有选择性的转移治具，将Micro LED磊晶薄膜结构进行批量转移，键接于驱动电路基板上形成显示画素。目前，外延级焊接和薄膜转移技术为主流转移手段。
三、Micro LED的驱动原理
Micro LED的驱动原理主要包括无源选址驱动（pm：passive matrix）和有源选址驱动（am：active matrix）。
无源选址驱动指的是把阵列中每一列的LED像素的阳极（p-electrode）连接到列扫描线（data current source），同时把每一行的LED像素的阴极（n-electrode）连接到行扫描线（scan line）。当某一特定的第y列扫描线和第x行扫描线被选通的时候，其交叉点（x，y）的led像素即会被点亮。
有源选址驱动，指的是每个Micro LED像素有其对应的独立驱动电路，驱动电流由驱动晶体管提供。基本的有源矩阵驱动电路为双晶体管单电容（2t1c：2 transistor 1 capacitor）电路。目前有源选址驱动为主流驱动形式。
四、巨量转移技术及相关专利简介
前文中提及了薄膜转移技术，通过暂时基板承载LED磊晶薄膜层，在蚀刻形成Micro LED后，再通过转移治具将Micro LED进行批量转移，这就涉及到了巨量转移技术。简单来说，巨量转移技术就是如何将数量巨大的Micro LED芯片/晶粒转移到TFT驱动基板上的一种技术。
巨量转移的难点在于，如何提升转移良率到99.9999%(俗称的「六个九」)，且每颗芯片的精准度必须控制在正负0.5μm以内。传统的LED在封装环节，主要采用真空吸取的方式进行转移。但由于真空管在物理极限下只能做到大约80μm，而Micro LED的尺寸基本小于10μm，所以真空吸附的方式在Micro LED时代不再适用。下面将介绍目前主流的几种巨量转移手段。
主流转移技术（图片来源网络）
1、静电力转移技术
静电力转移技术采用具有双级结构的转移头，在转移过程中，分别施于正负电压，当从衬底上抓取LED时，对一硅电极通正电，LED就会吸附在转移头上，当需要把LED放到既定位置时，对另外一个硅电极通负电，即可完成转移。（CN104054168A-LUXVUE/苹果公司）
图2.4.1.1 CN104054168A专利附图1
图2.4.1.2 CN104054168A专利附图2
图中标识：100-传送头；200-微LED器件；201-载体衬底；210-键合层；250-微p-n二极管。
2、范德华力转移技术
范德华力转移技术使用弹性印模，结合高精度运动控制打印头，利用凡德瓦力，通过改变打印头的速度，让LED粘附在转移头上，或打印到目标衬底片的预定位置上。（US2017-0048976 A1X-celeprint）
X-Celeprint的巨量转移技术Micro-Transfer-Printing (μTP)是用压印头在LED上施压，利用凡得瓦力让LED附着在压印头32上后，再从来源基板上将其拾取，移至目标基板20上的预定位置上后，压印头连同LED压向目标基板，使LED上的连接柱插入背板接触垫后完成LED转移。
图2.4.2 US 2017-0048976 A1专利附图
3、磁力转移技术
在切割之前，在Micro LED上混入诸如铁钴镍等磁性材料，利用电磁吸附和释放。（CN107783331A-华星光电）
通过磁性构件向器件转移板103上设有的大量的器件施加磁场作用力，因此可以使得大量的所述器件104可以一次性地转移(设置)到阵列基板101上。
图2.4.2 CN107783331A专利附图
4、流体自组装技术
流体自组装技术，利用刷桶在衬底上滚动，使得LED置于液体悬浮液中，通过流体力，让LED落入衬底上的对应井中。
具体地，提供具有顶表面的发光基板,该顶表面中形成有多个井。每个井具有带有第一电接口的一底表面。同时提供发光元件的液体悬浮液。该悬浮液流过该发光基板而发光元件被捕获在所述井中。对发光基板进行退火使得每个发光元件与其对应的井的第一电接口之间形成电连接。（CN107833525A-eLux）
图2.4.3 CN107783331A专利附图
目前主流的巨量转移技术通常是采用以上方案中的一种或几种，或者在以上几种方案的基础上进行变形和改进，而实质上巨量转移技术目前实施起来仍旧有一定难度，相关企业厂商仍然就这一技术在进行深入的改进与研究。
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Micro-LED作为新一代显示技术，由于具有高亮度、高分辨率、宽色域、低能耗、长寿命等优势，可广泛应用于AR/VR/XR、智能移动设备、车载显示等领域。相比于Mini LED，Micro-LED生产工艺还处于不确定阶段，各种技术路线百花齐放，生产成本需进一步降低，为掌握其市场动态，探讨其生产工艺，了解其应用趋势，艾邦特组建了Micro-LED产业链交流群，诚邀大家扫码加群。
