作為micro LED顯示應用的一個重要分支，微型micro LED顯示器件的發展，正在快車道上。這一技術如果成功，將顯著改變車載HUD、投影娛樂大屏、AR/VR頭戴顯示設備的未來競爭路徑。

    選擇不同彩色化架構的micro LED微顯示方案

    Micro LED實現微顯示視頻應用，有多種彩色化方案。例如，單色micro LED面板芯片+彩色轉化層技術。其中彩色轉化層主要采用QD量子點材料。再例如，三片式 micro LED顯示體系，即三個面板芯片分別處理三原色。此外還有單片彩色方案，即將RGB三原色LED晶體集成到單一基板上。

    除了以上三種彩色化方案之中，部分AR應用中，并不需要完全彩色化。部分設備采用單色顯示方案，實現混和現實信息融合功能，完全能滿足基本幾何圖形、數據信息融合，乃至于夜視、夜戰信息融合需求。不過，從主流方向看，攻克高效能彩色化依然是micro LED微顯示的主要方向。

    這方面的新產品例如，上海顯耀顯示科技Jade Bird Display（以下簡稱“JBD”）的“蜂鳥”X-cube合色光引擎，已經于2023年5月量產，并在年底達到12.5lm/cc的超高單位體積下的流明效率，搭配優質光波導可實現 1800 尼特的入眼亮度。其體積只有0.4cc；重量為 1.0g，為全球最輕AR投影光引擎。該產品方案即采用三片式彩色化技術。

    近日，媒體報道，我國臺灣企業錼創已成功量產0.49英寸全高清(FHD)分辨率的Micro LED微顯示器，主要用于AR眼鏡之中。這款微顯示器亮度超過25萬尼特，色域超過100%，是目前AR應用市場中亮度最高的全彩微顯示器。相比JBD的三片方案，每個micro LED面板芯品0.13英寸，彩色化單一面板方案的錼創，面板芯片尺寸為0.49英寸。

    由此可見，選擇不同彩色化方案，對面板芯片的最小尺寸會有顯著影響。同時，在單一面板芯片上只集成單一顏色LED，亦有制造工藝優勢。但是，三片式彩色化和單片式彩色技術，誰能最終勝出，還取決于最終的產品終端體積控制水平。——無論AR還是VR都是越輕越好。

    亮度水平，考驗產品可用性的第一道門檻

    除了彩色化方案不同之外，亮度水平是不同micro LED微顯示方案競爭的焦點。——從AR應用到VR、HUD、再到投影機，對micro LED微顯示面板芯片的亮度需求不斷提高。而且每跨越一個產品，都是一次數量級的提升。

    目前，JBD實現了micro LED微顯示藍光100萬尼特，綠光500萬尼特亮度、紅光100萬尼特亮度的記錄性指標。這些指標看著很高，但是尼特是按照平米面積衡量的，具體落到0.13英寸的微面板芯片上，相當于紅綠藍三色光引擎5流明輸出量。在AR上的入眼效果相當于1800尼特（即按每平米畫面衡量）。

    2023年6月，美國微型顯示器廠商Kopin宣布，其開發出超高亮度、分辨率為2K x 2K的單色 Micro LED微顯示器。亮度高達300萬nits的Micro LED微顯示器。不過芯片尺寸為1英寸，嚴重限制了入眼亮度的有效率。據悉入眼亮度為1150nits。

    由此可見，AR應用，以及VR應用需要的不僅是高亮度、還有更小的體積——體積小不僅意味著頭戴設備更輕，也意味著光波導設計時，亮度有效利用率更高。

    不過在HUD和投影應用中，因為設備體積敏感性下降，在英寸級別上的微面板芯片不會影響到光學系統的設計效率——業內普遍認為，應用于HUD和投影時，micro LED微顯示可以適當放大產品面板面積。例如三片式的0.5英寸面板。更大的基板面積對于驅動設計、高電流承載、熱功耗承載、更大尺度的LED晶體都更為友好。利于實現高亮度產品的市場化應用。

JBD MicroLED 0.31 微顯示屏像素尺寸5 μm，用于AR眼鏡、HUD抬頭顯示、嵌入式投影及光場顯示等領域

    目前，AR作為micro LED微顯示的首個主攻目標市場，普遍需要單片彩色化0.5英寸以下尺寸、三片彩色化0.2英寸以下的產品尺寸。這是限制產品最終亮度通量流明（非尼特單位標準）的重要原因。例如，2023年，我國臺灣鴻海科技集團攜手富采旗下晶成半導體共同開發出一款新型0.12寸微顯示器，像素密度超過6,500PPI、藍光亮度達20萬nits的MicroLED樣品。——小體積、高像素密度，適應于AR應用，但也影響亮度水平。

    分辨率提升，不同應用需求不同

    為什么micro LED微顯示選擇AR作為主要突破口呢？一方面，是因為AR上沒有其它微顯示應用能像MICRO LED這樣小型化。例如，LCOS和DLP都需要額外光源，會增大體積，且電光效率更低；micro OLED在VR上很成功，但對于AR而言像素密度不夠，分辨率受限制。

    Micro LED在AR上最大的優勢就是體積。上文提到鴻海和富采研制的6500ppi樣品就是例子。其它微顯示很難達到這樣的像素密度，并可能需要額外光源。

    但是，即便是6500PPI、4微米像素，如果是在AR上體驗全高清視頻，那還是“捉襟見肘”的。好消息是，AR作為輔助性的混合顯示工具，更側重于透視現實時疊加數字信息，對分辨率需求相對較低——AR可以容忍更低分辨率，與micro LED高光效、高亮度、高分辨率結合，形成的微型化的體積優勢。

    對于VR或者HUD、投影機應用，micro LED微顯示面臨競爭技術產品的更多挑戰，乃至于是高度成熟的傳統技術的挑戰。不過，后三者需要的高分辨率依然不是micro LED主要的瓶頸。——在VR、HUD和投影機上，micro LED微顯示的瓶頸是亮度和成本。Micro LED目前的4微米像素，與DLP的5.4微米、LCOS的3.X微米是相似的水平。Micro LED像素密度已達到micro OLED通常的3000-4000PPI的現有應用水平（例如，蘋果Vision Pro搭載兩塊由索尼提供1.42英寸Micro OLED屏幕,像素超過 2300 萬,像素密度為 3386ppi）。

    不過，在VR上micro LED可以憑借的不僅是高像素密度，還有高亮度，二者結合實現更小的芯片體積。這對于未來減輕產品重量、降低芯片成本是很重要的。這方面MICRO OLED似乎理論像素密度更高，如10000PPI，但是亮度卻落后于micro LED。這也是業內依然看好micro LED最終贏得AR并進入VR市場的原因。在HUD和投影機上，micro LED可能具有相當于DLP或者LCOS的最終芯片成本（因為畢竟三者都是硅基電路上的復雜功能集成產品，且像素密度目前處于同等水平），但整機設計不需要額外光源——進而整機成本更低。

    電光效率和節能，Micro LED的突破方向

    如果HUD或者投影機用micro LED微顯示面板芯片，那就不需要光源組件了。即便投影等的光源也采用LED或者激光等高效光源，但是因為micro LED微顯示不需要成像時的分光、分時或者偏振處理，其同等成像亮度下能耗也至少會下降60%以上。

    另一方面，micro LED微顯示究竟能夠做到多高亮度，始終是行業研發的主要方向。如，高效散熱設計等有利于提高系統承載功率，實現高發光亮度。再例如，micro LED克服更多的技術瓶頸，將更多電能轉化成目標頻率的光而不是熱，則更直接提升亮度、降低熱功率水平。后者也是micro LED微顯示，在巨量集成工藝之外，另一個核心探索方向所在。

    目前，硒化鎘、鈣鈦礦等量子點的光致發光效率已超過85%，高于傳統稀土熒光粉材料，然而封裝制成LED器件的發光效率普遍在100-200Lm/W。這方面在材料配方、量子效率、出光提取率、出光角度等方面，都有進步空間。特別是解決紅色micro LED在5納米以下量子性能下降問題，是行業重點瓶頸。

    2023年有媒體報道，韓國光子技術研究院（KOPTI）宣布成功研發出高效Micro LED產品，其內部量子效率均可保持90%的范圍內，并且不受芯片尺寸大小和不同的注入電流密度的影響。——這方面，2020年后行業進步非常顯著，微型micro LED大約有4倍的亮度水平提升。這意味micro LED微顯示實用化打下了基礎。

    當然，從需要亮度最高的micro LED潛在場景，投影顯示看，micro LED微顯示還需要持續進步。投影機消費主流產品亮度為1000-3000流明。這相當于0.5英寸三片式彩色化的micro LED的微顯示芯片面板擁有千萬尼特的亮度。這與目前的行業積累還有一個數量級的差距。即micro LED微顯示全面拓展應用范疇，除了巨量轉移制造工藝之外，提升亮度，以及電光效率依然很重要。

    綜上所述，micro LED微顯示的技術進步非常快，但是其距離滿足多種樣式的終端產品大規模成熟應用，還具有工藝成品率、亮度核心性能、成本等眾多考驗和瓶頸。作為目前各種微顯示面板芯片中“最后一個出現的技術選擇”，micro LED修成正果還需要更多時間積累。