项目名称： Micro-LED新型显示技术

Novel Micro-LED display technology

申报单位： 深圳市思坦科技有限公司

综合介绍或申报理由：

深圳市思坦科技有限公司成立于2018年10月18日，注册资本1000万元。公司由刘召军(Micro-LED领域国际顶级专家)团队（包括两名中组部“千人计划”专家）与南方科技大学联合创建，以Micro-LED技术开发为主营业务的高科技企业，涵盖Micro-LED新型显示、可穿戴设备、宽禁带半导体、人工智能显示、健康医疗等方向。公司以解决Micro-LED技术与产业化过程中的实际问题，并实现Micro-LED量产为目标。 Micro-LED是近年来兴起的一项新型的半导体显示技术，其世界三大发源地分别是美国德克萨斯理工大学、英国思克莱德大学、中国香港科技大学。与LCD显示及OLED显示技术相比，Micro-LED显示具有更高的发光效率、高亮度、响应速度快、轻薄、色域宽、柔性、耐高低温、耐震性等优点。可以在高/低温度、高湿、强光照等各种恶劣环境下正常工作；应用领域非常广阔，在AR/VR、平视显示、可穿戴显示、手机显示、电脑显示和电视显示等领域有着很好的发展前景，因此被业界誉为下一代完美的显示技术。近年来苹果、索尼、三星、LG、脸书、谷歌、富士康、京东方、维信诺、TCL等国内外大公司，对其日益重视，并且吸引其他公司和研究院所如晶电、PlayNitride、台湾工研院（ITRI）、友达、群创等纷纷加入研发 Micro-LED 的阵营。

刘召军博士所在的香港科技大学光电中心与香港科技大学先进显示与光电子国家重点实验室是全球最早开展Micro-LED显示技术研究的单位之一，研究成果一直处在全球领先地位。深圳思坦科技团队核心成员刘召军博士（团队技术带头人）、邱成峰博士（“千人计划”专家）、孙小卫教授（“千人计划”专家）均曾在香港科技大学获得博士学位或从事博士后研究工作。三位核心成员从事显示材料科学及显示技术科学研究都有超过二十年的经历，取得了丰富的成果；如：刘博士自2006年开始十余年时间一直专注在Micro-LED领域开展研究工作，是全世界较早（很可能是第一）以Micro-LED为研究题目获得博士学位的研究人员。在其博士论文《Flip-Chip Mounted Active Matrix Programmable Monolithic Light Emitting Diodes on Silicon (LEDoS) Displays》中详细论述了Micro-LED的设计、制备、转移、以及有源寻址驱动方式等重要内容；在2017年在美国洛杉矶召开的国际显示会议上被评为最佳论文(Top 6%)、2018年刘召军博士与Apple的资深主管Ion Bita博士共同担任国际信息显示学会（SID：显示领域全球最高级别学会）Micro-LED与量子点技术委员会主席。孙小卫教授在“量子点发光材料”、“载流子传输材料”和“界面修饰材料与器件结构及物理机制”等方面做出一系列创新性和系统性研究，在器件效率、制备成本和寿命等方面取得突破进展，产生重要国际影响。重要研究成果包括：超高效率红绿蓝的镉基量子点的制备技术、高效QLED器件结构及制备技术等，相关工作被遴选为封面文章发表于Advanced Functional Materials, ACS Nano, Advanced Optical Materials 及Advanced Science上，并连续二年获国际信息显示协会“杰出论文奖”。邱成峰教授在国内外发表学术论文76篇，作为主要发明人申请专利91项，曾获得四川省“千人计划”创新团队，中国侨联贡献奖及2016年度“创新人才奖”，曾被评为四川省新经济十大优秀企业家和宜宾市十佳创新创业人物等称号。

主要技术参数：

代表性Micro-LED及相关显示器主要参数如下：

1、像素间距小于10微米的Micro-LED微显示器件，发光波长为455±10nm，分辨率为1200x720；

2、Micro-LED/Mini-LED桌面式驱动系统，驱动电压5V，功耗小于1瓦，体积小于50 x50 x1.5mm³；

3、柔性透明Micro-LED/Mini-LED阵列，透明度大于60%，工作温度不超过42度，结合量子点实现全彩色；

与国内外同类产品或同类技术的比较情况：

众说周知，LED能够自发光，亮度高，寿命长，响应时间快等优点，近年来在室外显示，照明等得到大规模应用；然而其像素尺寸大，不适合近距离显示，是应用领域受到很大的限制。Micro-LED技术是将LED像素点从几个mm缩小到几十个μm甚至几个μm，并实现其大面积生产的技术；它不仅有着LED的所有优势，还有着明显的高分辨率及便携性等特点，在诸多传统应用及未来新兴应用上都有着巨大潜力。Micro-LED是基于效率和稳定性极高的第三代半导体-氮化镓材料制作，同时又作为自发光的微小显示像元。Micro-LED显示芯片完全摒弃背光源模块，极大的简化了整个系统的光路，提高了光利用率并且降低了成本。光路的简化和光效的提高带来的是整个系统体积与重量的大大缩减和功耗的大幅度降低，从而延长电池使用时间，减少发热量的同时也提高了使用寿命。与OLED技术相比，Micro-LED器件不仅光效高同时其有具有氮化镓材料的高度稳定性的优点，可以长时间工作在高温、低温、潮湿、有毒、超低压、太空辐射等极端的环境中。

经济评价分析：

LED 是深圳市的重要产业。2014 年深圳 LED 产值总额为 1335 亿元，占整个广东省的38.6%，相对于广东省乃至全国其他地区处于绝对优势地位。然而近两年来这种优势在逐渐减弱。一方面是由于国际市场形势逆转，技术壁垒、关税壁垒等因素导致外销市场开始疲软；另一方面，深圳市也在谋求升级转型，由制造型经济向技术或服务型经济转变。因此，LED产业必须谋求升级，开发照明之外的高端应用，提升LED 产品的附加值。恰逢其时，Micro-LED技术应运而生。由于Micro-LED优良的性能和特点，以及随着投资力度的不断加强，为其应用和推广奠定了基础。虽然目前制约Micro-LED尚存在三个方面的技术难点，但与过去相比已有了很大的改进。除了三星推出使用Micro-LED技术所开发的产品之外，索尼早在2017年就展示了独特的Micro－LED显示技术，当时就

以超清晰的画质和色彩引发了圈内人士的关注；苹果收购Micro－LED显示技术公司LuxVue，体现了其在这个领域中的深入计划。Micro-LED显示技术应用，国内外显示行业都十分热衷，因此Micro LED由实验室科研走向产业化为期可待。有机构预测，2025年Micro-LED显示器市场规模将达到19.8亿美元，而后并将快速增长。

技术及工艺创新要点：

采用基于纳米压印和喷墨打印量子点膜的 Micro-LED 阵列彩色化技术，实现Micro-LED阵列高均匀性和一致性的色彩转化。 目前一般采用旋转涂布或雾状喷涂技术将量子点直接涂覆在蓝光Micro-LED上以实现Micro-LED 的彩色化，但该技术存在以下主要问题：（1）由于 Micro-LED 经过加工后表面并非平整均一，直接在 Micro-LED 涂覆量子点，难以实现涂覆膜的精度或均匀性，使得成品 率和显示质量降低；（2）涂覆的量子点均匀性较差，喷涂时会出现较多缺陷，不同颜色的量子点之间会相互影响，使得彩色化质量显著下降。本技术采用量子点膜转印技术，先在纳米压印基板上通过喷墨打印的方式进行量子点墨水喷涂，可精确控制量子点像素的形状与均匀度，同时避免了不同颜色像素间的相互干扰；然后再将该彩色量子点膜通过压合的方式转印到Micro-LED阵列上，可有效解决在Micro-LED上直接喷涂量子点工艺的不足之处，从而实现高均匀性和一致性的Micro-LED阵列彩色化技术。

采用了高密度精细点距的巨量转移技术和微封装技术。 现有的Micro-LED转移技术均在转移速度与良率等方面存在相当大的挑战。LuxVue公司的静电吸附转移方式当Micro-LED 素尺寸缩小到10微米以下时，转移良率显著降低。 X-Celeprint 公司的转移技术需要用特定的牺牲层来释放待转移器件，而红光、绿光、蓝光的 Micro-LED 均基于不同的外延材料体系，工艺复杂。当Micro-LED的显示像素缩小到微米级时，将无法使用传统的封装技术来进行Micro-LED与其对应的有源寻址像素电路进行互联。此时对微封装技术的均匀性、一致性、稳定性、寄生电阻电容等方面均提出巨大的挑战。需要设计与制备高度均匀一致、欧姆接触良好、键合与回流温度低的高密度倒装焊焊点阵列，并对加工工艺的各个步骤进行改良。本技术在原有转移技术的基础上进行探究，提出使 用电子束蒸发、接触式/接近式光刻机光刻、高精度回流炉退火、亚微米级倒装焊机键合等关键技术和转移技术，开发点距5微米以下的倒装焊焊点阵列，实现 Micro-LED 阵列与硅基驱动电路之间的高机械强度良好电学接触的键合。不同尺寸的倒装焊焊球均有完美的形貌与分布。我们技术中，最小的焊球的直径小于 5 微米！这在目前世界上的倒装焊技术中处于领先的水平。

采用硅基工艺的概念和基于低温硅基工艺的电路及芯片。此技术降低使用硅基IC工艺驱动Micro-LED的成本。 目前单晶硅基微显示都是使用成熟的硅基 IC 工艺。这项技术成熟可靠，但成本高。硅基显示像素基本驱动原理与大面积平板显示 AMOLED 相同，但需要大的驱动电流，对器件特性要求高。参考平板显示的工艺流程，利用与显示工业兼容的低温制程，使用单晶硅基片进行器件制造和电路设计，大幅降低成本的同时实现Micro-LED有源寻址和全集成。

实际运用案例和用户评价意见：

Micro-LED 显示越来越展现出巨大的潜力，其应用方向包括近眼显示、可穿戴设备和投影仪等.Micro-LED 显示在亮度与饱和度方面的明显优势，即便高强度的环境光下也能保持很高的显示质量。Micro-LED 显示应用于投影仪设备时，其不但可以完全摒弃背光源，且能够以更少的光学组件达到更高的光利用率。Micro-LED显示也有着自发光，低功耗，小尺寸的特性，这使得其拥有良好的便携性和能量利用率。与其他传统显示器相比，不仅体积和重量可得到优化，更是大大提高了电池使用时间，使其在可穿戴设备及 VR/AR 设备上的应用也广受期待。Micro-LED 在极端工作环境下也能 保持很好的稳定性，这不仅大大拓展了 Micro-LED 的应用领域，更预示着其更广阔的应用潜能。

下面全彩Micro-LED投影照片中：（a）为三色Micro-LED合成彩色显示的实拍照片，LEDoS（Micro-LED on Silicon）为Micro-LED直接bonding在硅基CMOS系统驱动芯片上，红绿蓝三色Micro-LED通过合色棱镜合成彩色显示；（b）Micro-LED彩色投影整体结构的照片；（c）为Micro-LED彩色投影示意图。 （数据来源：Photonic Technology Letters, Vol.25, No. 23, 2013）

获奖、专利情况：

如下为专利情况，

是否有“智能设计”？

基于硅基CMOS制程的智能化硅基有源寻址Micro-LED驱动技术。基于实验的结果和Micro-LED阵列的要求计算驱动电路参数，主动寻址的电流型Micro-LED像素驱动电路技术；在此基础上进行主动寻址驱动芯片的智能化集成设计，实现电路的智能化。

申报单位介绍：

深圳市思坦科技有限公司成立于2018年10月18日，注册资本1000万元。公司由刘召军(Micro-LED领域国际顶级专家)团队（包括两名中组部“千人计划”专家）与南方科技大学联合创建，以Micro-LED技术开发为主营业务的高科技企业，涵盖Micro-LED新型显示、可穿戴设备（孔雀团队）、宽禁带半导体、人工智能显示、健康医疗等方向。公司以解决Micro-LED技术与产业化过程中的实际问题，并实现Micro-LED量产为目标。

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