京东方技术解析，最新氮化镓micro LED全彩色微显示技术研究进展

其中尺寸在20-200 μm的LED器件通常被称为迷你发光二极管（MiniLED），尺寸为 50 μm 以下的 LED 器件被称为微型发光二极管（ MicroLED ）。

MicroLED 由基底层、缓冲层、发光结构层、电极层和封装层构成，通过在基底外延生长缓冲层、发光结构层获得外延晶圆，通过系列微纳工艺制备正负导电电极结构和发光像元结构，从而获得MicroLED 矩阵器件。

封装层一般起到使电子器件隔离水氧环境的作用，封装层还可以混合荧光粉、量子点等色转化材料，实现器件发光颜色的矫正。
MicroLED在继承了传统照明用 LED 的高稳定、高对比度等性能优点基础上，还具有超高分辨率、超高亮度、微小体积等优异特性，被誉为下一代显示技术的“关键核心”技术。

尽管 MicroLED 在性能上具有很大的优势，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 MicroLED 的全彩色化是最为紧迫的技术难点之一。

GaN、AlGaInP 等无机材料体系通过外延生长和半导体加工工艺很难实现红绿蓝（RGB）三基色发光像元的高密度集成，并且红光MicroLED 的发光效率始终难以突破，导致其并未发展为成熟的技术路线。

而在蓝光 MicroLED 芯片上通过构筑量子点（QDs）、荧光粉体、超表面结构等颜色转换层实现 MicroLED 全彩色显示，已取得了系列重要进展，是目前较为成熟的技术路线之一。

色转换技术是一种不通过器件转移过程，即通过原位单片集成技术实现 MicroLED 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MicroLED 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MicroLED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。

如果以紫外MicroLED 作为背底光源，则需要使用 RGB 三种色转换材料来制作全彩色像元阵列；如果激发光源为蓝色 MicroLED，则只需 RG 色转换材料即可实现MicroLED 的全彩色像元阵列。

下面将分别介绍利用荧光粉、量子点、超表面三个技术实现MicroLED 全彩色微显示器制造的技术路线。

1.荧光粉色转换技术
荧光粉具有高热稳定性、高化学稳定性（耐湿性）和稳定的量子产率特点，已被广泛用于照明用白光 LED 和彩色 LED。
有别于传统照明 LED 技术，在 MicroLED 上集成荧光粉色转换涂层需要考虑 LED 器件尺寸微缩后的发光像元光串扰问题。

通过在发光层上设计和制备可旋转的滤色器结构是早期实现全彩色显示的技术方案之一，该方法不需要区分 MicroLED 阵列的 RGB 像元，只需制备相应的 RGB 像元滤色器，制备简单、成本低。
然而，随着半导体工艺的快速发展，MicroLED 像元尺寸逐渐降低至 10μm 以下，对色转换材料的颗粒尺寸、光量子效率又提出了更高的要求。