中国粉体网讯 随着增强现实（AR）和虚拟现实（VR）产业结构性调整步伐加快，对显示设备和技术提出了更高的要求。Micro-LED显示优异的光电特性十分贴合VR/AR的需求，并且在很多情况下它将比传统AR/VR显示技术发挥更为独特的效果。尽管Micro-LED性能优势突出，但目前其在商业化推广方面仍有很多技术难题急需解决，其中Micro-LED的全彩色化是亟待突破的技术难点之一。
01 Micro-LED显示全彩化技术路径
目前实现Micro-LED全彩显示的方案包括RGB全彩显示技术和色转换技术等。
（1）RGB全彩显示技术
RGB全彩显示技术基于红绿蓝三原色，通过调整像素点中红绿蓝各颜色亮度比例来实现所有色彩。因此，对于RGB全彩技术，需要3种不同的发光源分别提供红光、蓝光和绿光，这也意味着需要不同的电流来控制每个LED光源的亮度。
RGB全彩方案原理
RGB全彩显示技术采用3种Micro-LED芯片混合，在亮度、效率、稳定性、颜色显示效果和调频响应时间方面都具有巨大优势。
但是基于RGB的Micro-LED技术也面临着很多挑战，其中最主要的是RGB全彩Micro-LED芯片难以实现量产，原因在于RGB全彩芯片需要巨量的LED，三色芯片意味着3次巨量转移和3倍数量的不同控制信号，所带来的不止是成本的上升，还有驱动匹配的难度增大，以及对于产品工艺良率的超高要求。另外，红光Micro-LED的发光效率始终难以突破，导致其未能发展为成熟的技术路线。
（2）色转换技术
色转换技术是一种通过原位单片集成技术实现Micro-LED全彩色微显示的技术方法。其技术方案主要是使用紫外光或蓝光Micro-LED晶圆作为显示阵列光源，将彩色荧光粉、量子点或其他微纳米结构加工制备在Micro-LED蓝/紫光光源上，利用光致荧光发光实现蓝光-红光、蓝光-绿光等发光颜色转换，从而实现RGB三色高密度集成的阵列发光器件。
色转换技术原理图。RGB三色集成的阵列发光器件（左）和RGB颜色转换层示意图（右）
02 量子点色转换技术及图案化方法
量子点（QDs）正取代传统荧光粉，成为提升各种显示器色彩性能的首选色转换材料。目前，群创、思坦、镭昱和赛富乐斯等公司都在使用量子点制造色转换Micro-LED显示器。
量子点是一类低维半导体材料，能够在可见光到近红外光的广泛波段内发射光，具有发射光谱窄、量子产率高、带隙可调、可低成本溶液加工等优点。目前，用于色转换Micro-LED全彩显示的量子点材料主要包括Ⅱ-Ⅵ族量子点、Ⅲ-Ⅴ族量子点和钙钛矿量子点。
为构建色转换Micro-LED全彩显示器件，需要通过图案化技术，在目标衬底上实现高精度、高密度和高均匀性量子点沉积。理想的图案化技术不仅需要生成均匀且高分辨率的像素图案，还应能够制造具有所需厚度的量子点薄膜，以充分吸收背景的蓝光或紫外光，从而提升光转换效率、减少背景光泄漏并提高色纯度。
目前，研究人员已经开发了多种量子点图案化方法，如喷墨打印、光刻、转移印刷、电泳沉积、微流控技术、微孔填充、激光加工等，最常用的是前三种。
喷墨打印技术
喷墨打印技术通过喷嘴将含有量子点的墨水精确地喷涂到基板上，在溶剂挥发后，在指定位置形成量子点微结构阵列。喷墨打印技术具有工艺简单、成本低、无需掩膜、非接触操作以及高度自动化的优点。根据墨滴驱动原理的不同，喷墨打印可以分为压电喷墨打印、气溶胶喷墨打印和电流体喷墨打印。
压电喷墨打印量子点图案过程示意图
光刻
光刻技术是一种通过选择性照射光敏材料和显影过程，将掩模版上的高精度图案转移到基板上的加工技术。将光刻技术用于量子点的图案化，可以实现小尺寸、高精度、大面积的量子点阵列。根据光刻工艺的不同，可以将量子点的光刻图案化技术分为有光刻胶辅助光刻、量子点光刻胶光刻和量子点直接光刻。
量子点图形化的光刻工艺
转印技术
转印技术通过弹性体转移印章蘸取量子点，并将量子点转移到目标基板上。主要原理是利用不同材料之间对于量子点材料的亲和性差异，并通过图案化模板对量子点材料进行选择性的吸附和施放。转移印刷技术具有对量子点损伤低、低成本、高分辨率等优点，同时对环境的要求较低。目前，大部分基于转移印刷的量子点结构具有较低的厚度，存在激发光泄露问题。
量子点转移印刷过程示意图
03 量子点Micro-LED技术产业化现状
镭昱光电
自2019年发布首款基于量子点光刻技术实现的单片全彩Micro-LED微显示屏以来，镭昱光电始终引领全彩Micro-LED的发展方向。
镭昱光电自主研发的量子点光刻技术，通过其独家配方，将红、绿量子点材料与光刻胶混合，形成可精细图形化的高分辨率量子点光刻胶，从而通过标准半导体光刻工艺在蓝光Micro-LED上实现红、绿光转换，使全彩显示在性能与量产能力实现兼顾。这一全流程半导体工艺，不仅确保了像素级精度和一致性，更为大规模产业化奠定了基础。
镭昱光电打造的高良率、高性能全彩Micro-LED微显示方案，完美适配AR眼镜等小尺寸、高亮度的显示需求。
图源：Raysolve镭昱
赛富乐斯
赛富乐斯（Saphlux）聚焦Micro-LED显示赛道，构建了覆盖AR微显示与XR大屏两大场景的产品矩阵，并持续推进规模商业化。赛富乐斯是业界领先的原位量子点（QD in chip）Micro-LED显示解决方案提供商，拥有半极性氮化镓及纳米孔量子点（NPQD）等原创技术，可为客户设计并制造Micro LED芯片和微显示模组。
T3-0.13英寸全彩Micro-LED显示，图源：Saphlux
参考来源：
[1]闫龙等：Micro LED全彩色微显示技术研究进展
[2]张洋等：Micro-LED：下一代VR/AR技术候选者
[3]李佳源等：面向Micro-LED全彩显示的量子点图案化技术
[4]李宗涛等：量子点LED显示研究进展：材料、封装涂层、图案化显示应用
[5]中国光学：综述：色转换显示技术
[6]Raysolve镭昱、Saphlux
（中国粉体网编辑整理/石语）
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