微發光二極體顯示器，（，縮寫為 ） ，是一種新興的平面顯示器，最早由德克薩斯理工大學江紅星和林景瑜研究小組於 2000 年在堪薩斯州立大學時發明，2009 年德克薩斯理工大學和江林創立的 IIIN Technology 公司透過互補金屬主動驅動 microLED 陣列實現了第一個 VGA 格式的高解析度且具有影片功能的氮化銦鎵 microLED 微型顯示器 氧化物半導體IC。目前已有廠商應用在電視機上，如韓國三星電子展出的 146 吋 4K 電視機和日本索尼展出的 800 吋 Crystal LED 16K 顯示系統。 歷史與現況 發光二極體（LED）於顯示器元件中的使用，起自於 TFTLCD 背光模組的應用。TFTLCD 為一非自發光的平面顯示器，其元件功能類似光控制開關，需有一提供光源的背光模組。自 1990 年代 TFTLCD 開始蓬勃發展時，即有廠商利用 LED 做為液晶顯示器之背光源，其具有高色彩飽和度、省電、輕薄等特點。然當時因成本過高、散熱不佳、光電效率低等因素，並未大量應用於 TFTLCD 產品中。 至 2000 年代，將藍光 LED chip 封裝於含螢光粉的樹脂中而製成的白光 LED，其製程、效能、成本已逐漸成熟；至 2008 年左右，白光 LED 背光模組呈現爆發性的成長，幾年間即全面取代傳統的冷陰極管背光，其應用領域由手機、平板電腦、筆記型電腦、桌上型顯示器，乃至電視和公用看板。 然而，因 TFTLCD 非自發光的顯示原理所致，其 open cell 穿透率約在 7 以下，造成 TFTLCD 的光電效率低落；且白光 LED 所能提供的色飽和度仍不如三原色 LED（紅光 LED、綠光 LED、藍光 LED），大部份 TFTLCD 產品約僅 72 NTSC；再則，於室外環境下，TFTLCD 亮度無法提昇至 1000nits 以上，致使影像和色彩辨識度低，為其一大應用缺陷。 故另一種直接利用三原色 LED 做為自發光顯示畫素的 LED Display 或 Micro LED Display 的技術也正在發展中。2000 年，德克薩斯理工大學江紅星和林景瑜研究小組於在堪薩斯州立大學時論文提出，並且德克薩斯理工大學和江林創立的 IIIN Technology 公司透過互補金屬主動驅動 microLED 陣列於 2009 年實現了第一個 VGA 格式的高解析度且具有影片功能的氮化銦鎵 microLED 微型顯示器 氧化物半導體IC。 隨著 LED 的成熟與演進，LED Display 或 Micro LED Display 自 2010 年代起開始有著不一樣的面貌呈現。SONY 在 2012 年展示 55 吋 FHD「Crystal LED Display」原型機，係利用表面黏著技術或 COB 技術，將 LED chip 黏著於電路基板上，高達 62 百萬（192010803）顆 LED chip 做為高解析的顯示畫素，對比可達百萬比一，色飽和度可達 140 NTSC，無反應時間和使用壽命問題。然而在商業化上，仍有不少的成本與技術瓶頸存在，迄今未能量產。 一般的 LED chip 包含基板和磊晶層其厚度約在 100500μm，且尺寸介於 100－1000μm。而更進一步正在進行的 Micro LED Display 研究在於，將 LED 表面厚約 4－5μm 磊晶層用物理或化學機制剝離，再移植至電路基板上。其 Micro LED Display 綜合 TFTLCD 和 LED 兩大技術特點，在材料、製程、裝置的發展較為成熟，產品規格遠高於目前的 TFTLCD 或 OLED，應用領域更為廣泛包含軟性、透明顯示器，為一可行性高的次世代平面顯示器技術。 自 2010 年後各廠商積極於 Micro LED Display 的技術整合與開發，然因 Micro LED Display 尚未有標準的 μLED 結構、量產製程與驅動電路設計，各廠商的專利佈局更是兵家必爭之地。迄 2016 年止，Luxvue（2014 年 5 月已被 Apple 併購）、Mikro Mesa、SONY 等公司皆已具數量規模的專利申請案，更有為數眾多的公司與研究機構投入相關的技術開發。 2018 年，韓國三星電子在 CES 展上，已有 146 吋 4K 電視原型機亮相。 2019 年 8 月 SONY 宣佈提供 CLEDIS 146 吋到 219 吋的大螢幕 MicroLED 顯示。 在小尺寸顯示方面 2017 年 SID Display Week，glo 與 Jasper Display Corp 共同發表全世界第一個 RGB 全綵微型發光二極體顯示器，glo 使用巨量轉移技術將微發光二極體鍵合在 Jasper Display 提供的矽基背板上。glo 在 2018 年展出全球最亮 超過 100000 尼特超高亮度的單色微發光二極體顯示面板。 在 2019 年的 SID Display Week，天馬微電子與錼創科技共同展示穿透率大於 60 的微發光二極體透明顯示器。華星光電 TCL 與錼創科技共同展示穿透率約 45 的微發光二極體透明顯示器。來自於英國的 Plessey 以 wafertowafer 鍵合技術，展示一個單片式藍色微發光二極體顯示器，Plessey 匯入自行開發 monolithic 全片式 氮化鎵發光二極體鍵合在 Jasper Display 提供的 8 微米畫素間距的有源主動式元件矩陣矽基背板上。 顯示原理 Micro LED Display 的顯示原理，係將 LED 結構設計進行薄膜化、微小化、陣列化，其尺寸僅在 110μm 等級左右；後將 μLED 批次式轉移至電路基板上（含下電極與電晶體），其基板可為硬性、軟性之透明、不透明基板上；再利用物理沈積製程完成保護層與上電極，即可進行上基板的封裝，完成一結構簡單的 Micro LED Display。 μLED 典型結構是一 PN 接面二極體，由直接能隙半導體材料構成。當上下電極施加一順向偏壓於 μLED，致使電流透過時，電子、電洞對於主動區（Active region） 復合，而發射出單一色光。μLED 發光頻譜其主波長的半高全寬 FWHM 僅約 20nm，可提供極高的色飽和度，通常可大於 120 NTSC。 且自 2008 年後 LED 光電轉換效率大幅提高，100 lmW 以上的 LED 已成量產之標準。而在 Micro LED Display 的應用上，為自發光的顯示特性，輔以幾乎無光耗元件的簡易結構，故可輕易達到低能耗（1020 TFTLCD 能耗） 或高亮度（1000nits 以上） 的顯示器設計。即可解決目前顯示器應用的兩大問題，一是穿戴型裝置、手機、平板等裝置，有 8 成以上的能耗在於顯示器上，低能耗的顯示器技術可提供更長的電池續航力；一是環境光較強（例：戶外、半戶外）致使顯示器上的影像泛白、辨識度變差的問題，高亮度的顯示技術可使其應用的範疇更加寬廣。 技術發展 製程種類 Chip bonding Wafer bonding Thin film transfer μLED 晶片 μLED 薄膜 μLED 薄膜 無尺寸限制 小尺寸 無尺寸限制 可 不可 可 不可 可 可 中 低 高 無 中 高 高 中 低 SONY 註解： 參見 薄膜電晶體液晶顯示器 LED 背光液晶顯示電視 發光二極體 有機發光二極體 參考文獻 引用 外部連結 Micro LED 與 OLED 爭艷 臺灣固態照明國際研討會 LEDinside Micro LED 的關鍵生產技術－「巨量轉移」 DISPLAY CHINA 國際新型顯示技術展 誰將決定 MicroLED 的發展應用軌跡？ LED 大屏網 LED 顯示屏新聞 趣科技 OLEDQLED 技術爭寵上位，蘋果為啥翻了 Micro LED 的牌 模擬 電源 與非網 MicroLED 發展現狀及其技術瓶頸分析 oled 電子發燒友網 MicroLED 熱度「爆棚」，超小間距 LED 屏領域遭哄搶 字媒體 ZiMedia 《MicroLED 顯示技術與市場 2017 版》 超越摩爾市場報告 Yole 微迷：專業 MEMS 市場調研媒體 The Long View With John Doerr Disrupt SF 2013 John Doerr of KPCB 描述 microLED 概念，從標記約五分鐘地方時開始 Category 顯示科技 Category 發光二極體