一、Micro LED與Mini LED
1.定義
過去 LEDinside 將 100 微米（micron / μm）當作 Micro LED 及 Mini LED 的尺寸分界，定義晶粒尺寸在 100 微米以上為 Mini LED，小於 100 微米則是 Micro LED。
然而，由於近來相關技術持續進展，廠商已能制造出尺寸小於 100 微米但仍帶有藍寶石襯底的 Mini LED 產品。因此，LEDinside 重新將 Micro LED 尺寸界定為 75 微米以下，且不帶藍寶石襯底。
但產業界現階段較為通行的定義是從LED芯片尺寸出發，即Mini LED芯片尺寸為50-200微米，Micro LED芯片尺寸小於50微米。此外，LED產業鏈存在一個共識，即P2.5以下的顯示器定義為小間距，P0.5則進入Micro LED，Mini LED介於二者之間。
2.應用
（1）Mini LED
盡管一開始有人認為 Mini LED 是顯示技術朝向 Micro LED 演進的過度階段，但隨着 Mini LED 逐漸成熟，也開始走出自己的市場定位，目前主要應用在多區背光顯示器以及大型 RGB 小間距顯示器。
在背光應用方面，Mini LED 背光顯示能夠以全矩陣式的方式分區調光，像是低分辨率的黑白畫面，強化顯示畫面的高對比度度以及高分辨率，達到 HDR 效果。同時 Mini LED 芯片尺寸又持續下降，能增加控光區域，讓畫面更細致。
另一個 Mini LED 應用主力則是 RGB 小間距顯示器，以小尺寸封裝 Mini LED 打造出顯示畫素間距低於 P1.0mm 的大尺寸顯示屏幕，有機會創造新的顯示屏幕主流規格。
無論分區背光顯示技術還是 RGB 小間距顯示器，用到的 Mini LED 芯片數量相較傳統應用增加數萬倍，對於芯片的檢測分選以及后續打件轉移的要求於是大幅提升，傳統撿放技術 Pick & Place 雖能沿用，但良率跟速度不及新設備。
（2）Micro LED
Micro LED 顯示技術持續引領全新的應用領域，移除藍寶石基板且更微縮的 Micro LED，不僅更薄、更輕，還有機會整合至不同材料。目前備受注目的顯示應用包括 可穿戴手表，手機，汽車平視顯示器，AR / VR，微型投影儀和高端電視等。
另外，micro-LED可以與柔性基板組合以實現OLED等柔性特性。微型LED顯示器具有高對比度，低功耗，高亮度，特別是使用壽命長的特點，有可能達到或超過當今的OLED顯示器。
Ref.
Wu, T., et al. (2018). "Mini-LED and Micro-LED: Promising Candidates for the Next Generation Display Technology." Applied Sciences 8(9).
3.小間距/MINI/MIcro LED
小間距顯示屏主要采取傳統LED封裝制程，目前高端規格約0.8mm，尺寸極限可能落在0.5mm，相較之下，Micro LED可以從0.3mm或0.25mm開始量產，甚至可進一步發展到10x10微米。從市場方面來說，過去小間距LED主要應用在演播室、會議中心、博物館文物展示、機場、企業以及高端商業場所，而當前小間距已經開始應用於更加廣泛的商用領域，比如：燈桿屏、廣告機、櫥窗屏等。
SMD由於已接近小間距的上限，在Mini LED中應用較少。IMD、COB是現階段Mini LED主流的封裝技術。
4 結構
從芯片的角度來看，小間距采用的是正裝芯片，到了Mini RGB采用的是倒裝芯片，Micro LED則為倒裝芯片加垂直結構芯片。
當間距越往下走的時候，只能用倒裝芯片。現階段，正裝工藝成熟，成本可控，而倒裝芯片由於沒有大規模使用，且工藝仍在持續完善中，成本相對較高。
二、公司產商
2014年，蘋果收購了LuxVue Technology，使得MIcro LED屏幕技術進入大眾視野，隨着蘋果、索尼、三星等國際公司越來越多的關注，Micro LED吸引了友達、晶電、群創、台工研院等各類研究院、企業相繼投入研發行列。
當前micro-LED display的發展主要有兩種趨勢。一個是索尼公司的主攻方向——小間距大尺寸高分辨率的室內/外顯示屏。另一種則是蘋果公司正在推出的可穿戴設備（如 Apple Watch），該類設備的顯示部分要求分辨率高、便攜性強、功耗低亮度高，而這些正是micro-LED的優勢所在。未來技術成熟后，車載顯示也會逐漸進入商業化時代；而VLC、光遺傳學等先進顯示領域可能還需要經歷研究室難產期。
在 micro-LED 顯示應用方面，索尼、三星等企業率先推出了 micro-LED 顯示屏。
索尼在 2012 年首次推出了 55 英寸（1 英寸=25.4 mm）的 micro-LED 顯示屏“Crystal LED Display”，2018 年又推出了 780 英寸拼接成的“CLEDIS”16 K的 micro-LED 顯示屏。
三星在 2018 年推出了 146 英寸的“The Wall”micro-LED顯示屏。
國內也有不少企業在 micro-LED 顯示應用上取得成果。
2019 年 7 月雷曼光電推出了 324 英寸 8 K 的 micro-LED 顯示屏，10 月底康佳公司推出了 236英寸 8 K 的“Smart Wall”micro-LED 顯示屏，11 月利亞德推出了 135 英寸 8 K的“The Great Space” micro-LED 顯示屏。
伴隨着 5G 技術逐漸開始商用，5G 技術與 VR、AR 和 8K 超高清視頻等顯示技術的結合將進一步推動 micro-LED 的發展
三、Micro LED全色方案
1. RGB
RGB Micro-LED全彩顯示RGB全彩顯示的原理基於三種原色的定律，可以通過一定的比例設置將三種原色組合起來以創建自然界中的所有顏色。
在RGB全彩色顯示方法中，每個像素都包含一組RGB micro-LED。通常，三色微型LED的P電極和N電極通過鍵合或倒裝芯片連接到電路基板。之后，使用專用的全色驅動器芯片通過脈寬調制（PWM）電流驅動微型LED的每種顏色。通過設置電流的占空比，PWM電流驅動方法可以實現數字調光。施加不同的電流以控制每個LED的亮度，以實現三種原色的組合並實現全色顯示。這也是戶外LED大屏幕通常采用的方法。
但是，基於RGB micro-LED的技術在批量生產中存在嚴重的缺點。例如，為了制造4K分辨率的顯示器，需要以經濟有效的方式組裝和連接近2500萬個微型LED，而不會出現單個錯誤，並且其放置精度為1 µm或更小。顯然，很難在同一基板上轉移或生長如此大量的三種不同的微型LED。
當前正在研究同一基板上生長三色的方法。作為理想的解決方案，所有RGB micro-LED均應由具有相同性能和驅動條件的相同材料組成，挑戰在於找到一種能夠跨越藍色到紅色光譜的材料。從理論上講，通過調節銦含量以微調峰值發射波長，InGaN合金可以覆蓋整個可見光范圍。
然而，由於GaN緩沖層和InGaN量子阱之間的晶格失配，基於GaN的LED中的高銦含量導致質量差。為了解決這些問題，A。Even等人。開發了一種稱為InGaNOS（InGaN偽襯底）的創新襯底，該襯底克服了晶格失配。基板具有頂部松弛的InGaN層，可以用作完整InGaN LED生長的種子層。實驗結果表明，在InGaNOS襯底上生長的InGaN結構可以跨越從藍色（482nm）到紅色（617nm）的光譜。 InGaNOS技術可用於創建具有混合晶格參數的基板，從而能夠在同一基板上生長不同顏色的LED。將來，這可能會大大降低用於全色顯示器制造的微型LED傳質的成本。
Ref.
Even, A.; Laval, G.; Ledoux, O.; Ferret, P.; Sotta, D.; Guiot, E.; Levy, F.; Robin, I.C.; Dussaigne, A. Enhanced In incorporation in full InGaN heterostructure grown on relaxed InGaN pseudo-substrate. Appl. Phys. Lett. 2017, 110, 5.
2.色轉換發光介質
全彩顯示可以通過使用激發源（例如紫外線（UV）或藍光LED）來實現帶有顏色轉換材料的micro-LED或blue micro-LED的全彩化。
如果使用UV微型LED，則需要RGB顏色轉換材料來實現RGB三基色，而如果使用藍色micro-LED，則僅需要紅色和綠色顏色轉換材料。
通常，顏色轉換材料可以分為磷光體和量子點（QD）
（1）磷光體
磷光體在藍色或紫外線LED的激發下，磷光體可以發出特定波長的光。
磷光體的顏色由其材料決定，並且生產方法簡單易於實施。在LED與驅動電路的基板集成之后，熒光粉通過旋塗或脈沖噴塗塗層沉積在LED的表面上。
但是，這種方法仍然有一些缺點。熒光粉層將吸收一部分能耗降低轉換效率。此外，用於照明和顯示的熒光粉顆粒的最佳尺寸約為1–10微米，仍然相對較大。隨着微型LED像素尺寸的不斷減小，熒光粉層將變得不均勻並降低亮度均勻性。
Ref.
Liu, Z.J.; Wong, K.M.; Chong, W.C.; Lau, K.M. Active matrix programmable monolithic light emitting diodes on silicon (LEDoS) displays. In SID Symposium Digest ofTechnical Papers; Wiley Online Library: Hoboken, NJ, USA, 2011; Volume 42, pp. 1215–1218.
（2）量子點
QD通常是合成的通過化學溶液法，並具有獨特的性質，例如高量子產率，與尺寸有關的發射波長和較窄的發射線寬。
Kuo教授等人將UV micro-LED和RGB QD結合在一起。演示了一種方法通過氣溶膠噴射（AJ）技術實現全色高質量micro-LED顯示器。另外，制造光致抗蝕劑（PR）模具以限制光學串擾效應，並且將QD彼此清晰地分開沉積到PR模具中。此外，覆蓋在PR模具上方的分布式布拉格反射器（DBR）可以顯着提高UV光的利用率和RGB QD的發射強度。作為配體附着在外殼上的核-殼型，實驗中的RGB QD具有平均粒徑約為9.3nm，6.2nm和2.5nm，它們的發射光譜分別為630nm，520nm和450nm。此外，由於RGB QD的發射線寬較窄，因此很容易實現大色域。為了充分激發RGBQD並大大提高色彩質量，准備了一個紫外線micro-LED陣列作為紫外線外延晶片上的激發源。激發源的發射波長為395 nm，而微型LED芯片的尺寸為35 µm×35 µm。為了降低QD的串擾效應，通過簡單的光刻技術制造了具有敞開的窗口和擋牆的PR模具。 PR模具制造用的掩模的定義與微型LED陣列相同，間距尺寸為40μm。通過將模具窗口對准微型LED台面，紫外線微型LED可以准確地激發RGB QD，而不會產生串擾效應。 AJ系統主要由超聲霧化器和噴霧室組成。
但是，由於QD層的厚度薄，LED下方的UV光子無法完全吸收。因此，為了增加紫外線的利用並避免生物損傷，已經為微顯示器設計了DBR結構。如圖18a所示，DBR在395 nm處提供90％的反射率，並在RGB波段提供高透射率（大約90％）。如圖18b所示，明顯的UV峰（在395 nm）表明泵浦效率較低，而沒有DBR的RGB信號較弱。添加了DBR之后，Chen G.S. et al。提出了除了通過紫外線micro-LED進行全色顯示的令人興奮的QD之外，還具有很強的QD。單片RGB micro-LED，使用基於GaN的451 nm藍色micro-LED分別激發紅色和綠色QD [50]。將具有遮光功能的黑底光致抗蝕劑旋轉到微型LED上，以通過抑制RGB光之間的串擾來改善像素CR和色純度。混合布拉格反射器（HBR）沉積在基板的底部，以反射RGB光和光輸出強度，而QD的頂部沉積具有藍光高反射率的DBR，以進一步改善質量紅色和綠色光的顏色純度。最后，具有HBR和DBR的微型LED的紅色和綠色光的輸出強度可以提高約27％。以上這些研究基於QD的光致發光性能在全色顯示器中實現了卓越的性能。此外，紅色，綠色和藍色QD-LED的外部量子效率分別達到20.5％，23.68％和19.8％，已經獲得了快速發展和電致發光性能的極大提高。在這些應用中，QD插入在p型和n型半導體層之間，用作有源區，該有源區由電子和空穴而不是光子激發。因此，QD-LED已成為高端顯示領域中最有趣的研究熱點之一。然而，QD技術中的一些問題目前仍需要深入研究，例如高成本，某些類型的毒性，對散熱的高要求以及用於確保穩定性的封裝。
3. 光學透鏡合成
光學透鏡合成是指從RGB micro-LED合成全色顯示器的方法使用三向色棱鏡。劉等。通過這種方法，在制造新穎的無背光單元（BLU）的全彩micro-LED投影儀方面進行了大量的綜合研究[55,56]。在將微型LED陣列倒裝芯片接合到AM面板之后，將硅上的RGB LED（LEDoS）芯片模片連接並引線接合到單獨的封裝板上，然后將其連接到控制板上。然后，將包裝板安裝到三向色棱鏡上以形成全色投影源，如圖19a，b所示。最后，圖19c，d說明了3-LEDoS投影儀原型的結果。通過現有的投影儀鏡頭，在2 m處的牆壁上投影一個15英寸的HKUST全彩徽標。
Ref.
Liu, Z.J.; Chong, W.C.; Wong, K.M.; Tam, K.H.; Lau, K.M. A novel BLU-free full-color LED projector using LED on silicon micro-displays. IEEE Photonics Technol. Lett. 2013, 25, 2267–2270. [CrossRef]
Chong, W.C.; Wong, K.M.; Liu, Z.J.; Lau, K.M. A novel full-color 3LED projection system using R-G-B light emitting diodes on silicon (LEDoS) micro-displays. In SID Symposium Digest ofTechnical Papers; Wiley Online Library: Hoboken, NJ, USA, 2013; Volume 44, pp. 838–841.
4.納米結構
（1）納米線LED，納米級別的LED——137nm~270nm，屬於尺寸獨立顏色轉變技術
InGaN 或GaN納米線LED像素，主要的挑戰是In的沉積匹配，不同數量可造成不同的波長；另一方面，驅動電路的陣列是一個挑戰。
通過rf-MBE技術生長在基板上，由於Ga原子和In原子尺寸不同，Ga原子作為生長的直徑，不同直徑可以發出不同顏色的光
（2）QW LED多彩化
用CMOS驅動InGaN MQW的LED，通過改變電流大小可以改變色彩
FPGA作為專用集成電路（ASIC）領域中的一種半定制電路而出現的
（3）核殼
三、Micro LED芯片微縮制程
1.概述
Micro LED是以硅基有源尋址驅動基板為基礎倒裝集成的氮化鎵微型發光器件，在藍寶石襯底上，利用金屬氧化物化學氣相沉積方式以形成其外延層結構，然后利用薄膜沉積/光刻/高溫退火/刻蝕等加工工藝進行高密度微型像素陣列的制備。完成以上工藝后，去除背面的藍寶石襯底。
對於Micro LED的微縮化，不僅是以外延生長工藝作為借助，使得Micro LED陣列具有最小的像素間距與尺寸，而且需要堆外量子效率與內量子效率的提升做全面考量，從而使得微LED像素具有更高的出光效率。同時，微縮化LED陣列也需要對像素之間的光衰一致性與出光一致性問題、單個像素的工作電流擁擠性問題及微LED陣列整體面臨的散熱問題等進行充分考量。
目前對於半導體與芯片的制程微縮目前已到極限，對於Micro-LED制程上，目前主要呈現分為三大種類：Chip bonding（芯片級焊接）、Wafer bonding（外延級焊接）和Thin film transfer薄膜轉移）
Chip bonding（芯片級焊接）
將LED直接進行切割成微米等級的Micro LED chip(含磊晶薄膜和基板)，利用SMT技術或COB技術，將微米等級的Micro LED chip一顆一顆鍵接於顯示基板上。優點在於可以調節轉移間距，但不具有批量轉移能力。
SMT技術（表面貼裝技術），一種將無引腳或短引線表面組裝元器件（簡稱SMC/SMD，中文稱片狀元器件）安裝在印制電路板（Printed Circuit Board，PCB)的表面或其它基板的表面上，通過再流焊或浸焊等方法加以焊接組裝的電路裝連技術。主要工藝步驟有來料檢測 => PCB的A面絲印焊膏（點貼片膠）=> 貼片 =>烘干（固化）=>回流焊接 => 清洗 => 插件 => 波峰焊 => 清洗 => 檢測 => 返修。
COB(Chip On Board)：小間距顯示技術，即直接將LED發光晶元封裝在PCB電路板上，並以CELL單元組合成顯示器的技術方式。
COB封裝技術與SMT的子類傳統的SMD技術對比如下
Wafer bonding（外延級焊接 ）
在LED的磊晶薄膜層上用感應耦合等離子離子蝕刻(ICP)，直接形成微米等級的Micro-LED磊晶薄膜結構，此結構之固定間距即為顯示畫素所需的間距，再將LED晶圓(含磊晶層和基板)直接鍵接於驅動電路基板上，最后使用物理或化學機制剝離基板，僅剩4~5μm的Micro-LED磊晶薄膜結構於驅動電路基板上形成顯示划素。優點是具有批量轉移能力，但是不可以調節轉移間距。
感應耦合等離子體刻蝕技術的原理是通入反應氣體使用電感耦合等離子體輝光放電將其分解，產生的具有強化學活性的等離子體在電場的加速作用下移動到樣品表面，對樣品表面既進行化學反應生成揮發性氣體，又有一定的物理刻蝕作用。因為等離子體源與射頻加速源分離，所以等離子體密度可以更高，加速能力也可以加強，以獲得更高的刻蝕速率，以及更好的各向異性刻蝕。主要用於刻蝕Si基材料，Si，SiO2，SiNx，低溫深Si刻蝕等，廣泛應用於物理，生物，化學，材料，電子等領域。
將生長的外延層從基板上剝離和轉移，這允許高度不匹配的材料系統的異質集成。Lift off方法能夠將epilayer轉移到任何的襯底上，並且如果襯底在lift off過程中沒有損壞，昂貴的襯底還可以反復使用，從而降低器件生產的總成本。隨着異質材料異質集成需求的不斷增長，各種不同的lift off技術得到了發展，包括epitaxial lift-off (ELO)、機械剝離、laser lift-off和二維(2D)材料輔助層轉移(2DLT)等。特別是2DLT需要獨特的外延技術，如遠端外延或范德華(van der Waals, vdW)外延，使單晶薄膜在二維材料上生長，在較弱的vdW界面上容易脫落。
激光剝離技術通過利用高能脈沖激光束穿透藍寶石基板，光子能量介於藍寶石帶隙和GaN帶隙之間，對藍寶石襯底與外延生長的GaN材料的交界面進行均勻掃描；GaN層大量吸收光子能量，並分解形成液態Ga和氮氣，則可以實現Al2O3襯底和GaN薄膜或GaN－LED芯片的分離，使得幾乎可以在不使用外力的情況下，實現藍寶石襯底的剝離。
機械剝離是一種在微米厚度范圍內制造薄膜的方法，是一種相對粗糙的額工藝，它產生的薄膜厚度在幾百納米到幾微米范圍內。
Thin film transfer（薄膜轉移）
使用物理或化學機制剝離LED基板，以一暫時基板承載LED磊晶薄膜層，再利用感應耦合等離子離子蝕刻，形成微米等級的Micro-LED磊晶薄膜結構；或者，先利用感應耦合等離子離子蝕刻，形成微米等級的Micro-LED磊晶薄膜結構，再使用物理或化學機制剝離LED基板，以一暫時基板承載LED磊晶薄膜結構。最后，根據驅動電路基板上所需的顯示畫素點間距，利用具有選擇性的轉移治具，將Micro-LED磊晶薄膜結構進行批量轉移，鏈接於驅動電路基板上形成顯示畫素。此方法成本低，對顯示基板尺寸無限制，具有批量轉移能力。
最后，根據驅動電路基板上所需的顯示划素點間距，利用具有選擇性的轉移治具，將Micro LED磊晶薄膜結構進行批量轉移，鍵接於驅動電路基板上形成顯示划素。
Ref .筱明，知乎，https://zhuanlan.zhihu.com/p/139060224
四/其他
