未来技术 Micro LED 显示器，以及支持其应用的粒子阵列 ACF ArrayFIX

Micro LED 显示器：创新显示技术

自2024年起，全球电子制造商都将目光聚焦于一项名为Micro LED的新技术，将其视为下一代显示技术。这项技术已经历了多年的研究，最终在各种用途上实现实际应用，并有望迅速普及。

自1996年开发出白光LED以来，LED (发光二极管)，也被称为“发光二极管”，作为蜡烛，白炽灯泡和荧光灯之后的“第四代光”迅速传播到世界各地。LED照明具有高发光效率，低功耗和长寿命的优异特性，因此它已被广泛用于取代传统的灯泡和荧光灯。

Micro LED 是一种 LED，其单个 LED 芯片的尺寸极小，边长不到十分之一毫米。普通 LED 芯片的边长为 1 毫米或更大，而一种名为 miniLED 的较小版本则约为 100 至 200 微米。Micro LED 更小，边长不到 100 微米。

本文重点介绍Micro LED显示器，该显示器由尺寸小于100微米的Micro LED阵列在平板上构成。其高亮度和高画质使其在标牌、电视等大型显示器以及可穿戴设备中的应用备受期待。许多大型电子制造商已投入开发，一些先驱公司已将户外显示器商业化。Micro LED显示器已在北美PC制造商的直销店等场所投入使用。

要使用 Micro LED 呈现彩色图像，需要使用 LED 芯片生成红、绿、蓝三原色，并将其组合形成一个像素。Micro LED 显示屏可以通过精确控制单个 LED 的亮度来显示准确的色彩，并通过控制整个显示屏上的每个像素来生成图像。其原理与体育场馆大屏幕上运动员的比赛画面相同。但 Micro LED 显示屏的每个光源都比体育场馆屏幕上的光源小得多，因此观众可以近距离欣赏到更清晰的图像。

Micro LED 相较于 LCD 和 OLED 的优势

LED元件的特点是自身发光的“自发光元件”。因此，它比传统的液晶显示器更亮，可以提高亮度，并且可以输出具有高对比度的图像。在液晶显示器的情况下，从电力到图像的转换效率存在基本限制，因为从液晶的背面照射背光 (白光) 并用彩色滤光片着色以表示像素。另外，虽然通过使用液晶分子的特性来调节透射光的量，但是由于不能完全阻挡背光的光，因此屏幕上不可避免地发生光泄漏 (难以使其变黑)，难以增加对比度。此外，液晶分子的运动需要时间来响应控制信号的变化，并且存在难以跟踪具有剧烈运动的图像和运动图像的图像的问题。为了解决这一问题，在液晶显示器中开发了“双速驱动技术”，将图像引擎生成的图像夹在帧 (一帧图像) 的前后并显示它，但残像问题是必不可少的没有解决。

另一方面，由于LED显示器可以立即打开/关闭每个像素，因此响应优于液晶显示器，此外，由于可以以像素为单位使明暗清晰，因此结构上不会发生光泄漏等问题。它还具有高能效，因为它没有背光。它有望用于可穿戴设备，AR智能玻璃等，因为它功耗低，电池运行时间长，亮度高，即使在阳光明媚的户外也能实现高清显示。此外，由于不需要诸如背光，偏光板和扩散板之类的部件，因此与液晶相比，可以使显示器更薄。

参考：https://www.ite.or.jp/contents/keywords/1909keyword.pdf

还有另一种显示技术，称为有机 LED 或 OLED，但 Micro LED 显示器也比 OLED 更具优势。OLED 显示器使用有机化合物发光，因此容易因氧气和光线的作用而随着时间的推移而降解。因此，它们存在长期耐用性问题。而 Micro LED 显示器中的 LED 芯片由无机材料制成。这使得它们具有更高的耐用性，并避免了 OLED 显示器中常见的图像老化和画质下降问题。

为了解决烧屏和画质下降的问题，OLED 会降低图像亮度。而 Micro LED 则不会出现这些问题，因此能够提供比 OLED 更好的画质。

Micro LED显示器实际应用面临的挑战

Micro LED 显示器在结构和工作方式上拥有诸多优势，使其成为理想的显示技术。然而，各种挑战阻碍了其广泛应用，截至 2024 年，其在全球市场上的份额仍然很小。要实现广泛应用，必须克服成本挑战。而造成成本高昂的原因在于结构问题。

• 成本
  2022年，一家韩国大型电子制造商开始销售搭载Micro LED显示屏的电视，当时这些电视价格极其昂贵，89英寸型号售价约为8万美元，110英寸型号售价约为15万美元。即使到了2024年9月，Micro LED电视的价格仍然居高不下，远远超出了普通消费者的承受范围。以下制造挑战是造成这些高昂价格的主要原因。

• 制造挑战
  要制造 Micro LED 显示器，必须将构成像素的 Micro LED 元件以密集阵列的方式无缝排列在电路板上。要制造一块已经普及的 4K 显示器，需要超过 800 万像素。为了在每个像素上排列红、绿、蓝三色 LED，需要精确排列和连接 2400 万个 Micro LED。对于 8K 显示器，则需要大约 1 亿个 Micro LED。
  
  自2024年起，“拾取和放置”工艺已成为在显示器上排列Micro LED的主要方式。每个LED芯片被拾取、移动到电路板上的位置并连接起来。问题在于，由于芯片数量众多，这一过程耗时极长。大约10年前，Micro LED显示器刚开始研发时，据说制造一块显示器可能需要几个月的时间。LED芯片的成本是另一个问题。如果每个LED芯片的成本为1日元，那么制造4K电视显示器所需的Micro LED将耗资2400万日元。

为了应对这些挑战，各制造商正在努力开发诸如在晶圆上形成多个LED以及LED芯片的巨量转移等技术。但即使采用巨量转移技术，制造一台4K显示器似乎也需要大约5天的时间。除了在极小的空间内排列Micro LED外，还需要建立稳定且低缺陷率的制造工艺。

尽管面临诸多挑战，Micro LED 显示器成为下一代显示器的前景依然充满希望，新技术研发的竞争也必将持续下去。受对新产品的殷切期望推动，企业收购和商业合作以获取技术的活动也十分活跃。例如，有传言称一家北美大型 IT 公司正在收购一家拥有多项相关技术的初创公司。毫无疑问，Micro LED 显示器将有更多机会在大型电子产品零售店和大型户外屏幕上展现出绚丽的画面。

ArrayFIX 支持 Micro LED 显示器生产的潜力

随着技术的持续快速发展，迪睿合有望为创新的 Micro LED 显示器提供一系列解决方案。一个主要的例子是光学薄膜，例如使用我们自己的溅射技术制造的增透膜。它们已广泛应用于传统的 LCD 和 OLED 显示器中。另一个例子是光学弹性树脂 （SVR），一种光学透明树脂。此外，我们的许多各向异性导电膜 （ACF） 型号用于 LCD 和 OLED 显示器，用于显示器的 FPC 与电路板之间的电气连接。我们预计我们的 ACF 将成为 Micro LED 显示器不可或缺的一部分。

除了 FPC 连接之外，我们的粒子阵列 ACF ArrayFIX 还能在电路板上安装 Micro LED 芯片方面做出重大贡献。如上所述，要制作 Micro LED 显示屏，必须使用微型 LED 芯片。但是，LED 芯片越小，LED 芯片连接端子的面积就越小，连接就越困难。Dexerials 的 ArrayFIX 不断发展，以适应连接面积的缩小。目前，我们正在努力进一步缩小导电颗粒直径，并开发颗粒阵列更密集的产品。

正因如此，我们期待ArrayFIX应用于Micro LED显示屏。阵列状的粒子能够提供稳定数量的导电粒子，即使在小面积下也能实现低电阻连接。此外，由于粒子连接后不会移动，即使电极间距较小也能保持绝缘，从而防止短路。

另一个主要优势是，使用ArrayFIX贴装Micro LED芯片时，无需在焊锡接合前对电极端子进行金/锡凸块形成预处理。焊锡接合需要在回流焊炉中加热至240°C左右，而ArrayFIX可在约140°C的低温下进行贴装。这还有助于减少LED芯片的热损伤。

2023年1月，迪睿合与信越化学工业株式会社合作，基于ArrayFIX技术，开发了用于Micro LED显示器的创新工艺技术。该工艺技术利用激光将ArrayFIX转移到Micro LED芯片的安装位置，从而实现LED芯片的精确安装。这可以减少Micro LED显示器制造过程中的连接缺陷，并显著提高产量。

今后，Deccelerials将继续为实现下一代显示器的最尖端技术革新做出贡献，为客户提供更方便、更丰富的影像体验。