摘要：本文论述了Mini-LED、Micro-LED的特点，指出了Micro-LED存在的缺点，由此引入了量子点在Micro-LED中的应用。

　　一、Mini-LED

　　2021年4月21日凌晨，苹果公司举办了2021年度的春季发布会，此次发布会压轴出场的重磅产品，是新一代的iPad Pro。其关键的性能升级主要在于M1芯片、5G网络，和一块江湖上盛传已久的Mini-LED材质、据称能匹敌苹果最高端专业级显示器Pro Display XDR的屏幕。如图1所示，为了实现极高的亮度，显示屏背面布满了10000颗LED背光阵列，考虑到要在ipad Pro如此纤薄的机身中嵌入这么多颗LED，苹果公司选择了特别设计的Mini-LED，Mini-LED，尺寸比上一代产品足足小了120倍。同时，定制的光学薄膜和扩散板混合光线的效率也更高，因此才能在仅有6.4毫米的纤薄机身中实现这一设计。

　　图1：iPad Pro采用的Mini-LED技术

　　Mini-LED本质上属于LED技术，又名“次毫米发光二极管”，它是LED微缩化和矩阵化后的技术产物，芯片尺寸介于50~200μm之间。虽然是LED技术的一种，Mini-LED比起传统LED，颗粒也比LED更小，如以相同LCD荧幕Mini-LED能塞入更多晶片，能够最大程度地提升电视LCD面板性能，带来高清舒适的视觉体验，如图2所示。它具有高分辨率、高亮度、高对比度、广色域的特点，而且更加轻薄、节能，并允许精确调光，也不会产生LED背光问题(光晕)，同时也强化了OLED面板竞争力[1]。

　　图2：Mini-LED背光效果图

　　当前Mini-LED分为直显和背光两种模式。由于Mini LED背光技术相对成熟，目前主要还是用作于LCD面板的背光源，所以称之为Mini LED背光技术，如图3所示。和热门技术OLED相比，Mini LED电视或更佳。因为OLED存在烧屏的问题，而Mini LED技术更为成熟，能够以更低的成本实现可比拟OLED 面板的显示效果。

　　图3：Mini LED背光原理示意图，与传统LED背光相似。[2]

　　由于Mini-LED介于传统LED与Micro-LED之间，是传统LED背光基础上的改良版本，在制造技术相对成熟下，也算是Micro-LED发展过程最佳替代产品。主要是因为Micro-LED关键技术良率一直无法起来，导致改由Mini-LED算是取代传统LED的新一代新型显示技术，制程良率相对也比起Micro-LED更高，相对量产也会更容易，大量用于液晶显示背光市场也更容易。

　　二、Micro-LED

　　Micro-LED是指“微发光二极管”，尺寸比起Mini-LED更小，关键技术为巨量移转，由于Micro-LED不需背光模组和光学膜片，采用无机材料构成发光层，所以就不容易出现OLED烙印缺陷，穿透率更优于LCD和OLED高达90%，也能够让显示器更省电。Micro-LED技术是Mini-LED的终极发展形态，也是下一代的革命性显示技术。图4为传统LED与Micro-LED尺寸比较示意图。

　　图4：传统LED与Micro-LED的比例比较。[3]

　　简单来说Micro-LED就是将微发光二极体全部焊接至TFT基板上，每颗超微LED晶体的体积小于30微米，如以1080p荧幕像素点数量高达207万，4K荧幕就要高达829万颗，Micro-LED优势这么多，但是目前技术方面不太成熟，最大的难题就是巨量转移，如图5所示。巨量转移技术指在1cm²或者其他大小的TFT基板上焊接一定数量的超微LED晶粒。

　　图5：Micro-LED的巨量转移技术。

　　将LED做的微小化，需要晶圆级的工艺水平。而且，生产工艺要求很高，将微米级的LED晶体精准贴合在基材上并非易事，这就会导致良品率低的情况发生。就算生产成功，成本价格过于昂贵，也并非是厂商和消费者负担得起，外界预计最快在2027年才有可能让Micro-LED技术普及、提高良率和降低成本。图6为4英寸晶圆上的有源矩阵Micro-LED微显示芯片。至于Micro-LED优点有高亮度、高对比、高解析度、高可靠度及反应时间快、更节能、理论上可实现更低的成本、环境适应性更好等特性，在功耗上比起LCD和OLED更低，亮度也是采用自发光显示，Micro-LED亮度也会比OLED高30%，比较适合用于车用、工业与军事领域[4]。

　　图6：4英寸晶圆上的有源矩阵Micro-LED微显示芯片。

　　需要指出的是，在背光应用领域并不存在“Micro-LED”这一概念，只有在直显领域才存在Mini-LED、Micro-LED之争。Mini-LED是指芯片尺寸在50-200μm之间，带蓝宝石衬底的产品;Micro-LED是指芯片尺寸小于50μm，不带蓝宝石衬底的产品。表1为小间距LED、Mini-LED、Micro-LED的性能比较。

　　表1：LED、Mini-LED、Micro-LED的性能比较

　　三、量子点与Micro-LED的结合

　　当前，Micro-LED存在以下问题：第一个问题是LED表面缺陷降低发光强度：尺寸减小，总周长面积比增加。解决方法是通过热处理，酸处理，钝化处理改善表面缺陷。第二个问题是芯片设计复杂：主要是由于巨量转移技术、不同运行条件以及不同材料和结构。针对第二个问题，行业内引入了“量子点色转换技术”。图7为巨量转移技术和色转换技术的对比示意图。

　　图7：巨量转移技术和色转换技术的对比示意图。

　　量子点发光材料因其高色纯度、颜色可调、光稳定性好、寿命长等优点被应用在不同的显示技术领域。其中，应用最广泛和技术最成熟的是量子点光致发光。例如，量子点色转换技术应用于LCD、Micro-LED、OLED中，用于提高显示的色域范围、色纯度和降低制造成本等。

　　图8：采用量子点色转换技术的Micro-LED。[5]

　　量子点色转换技术应用于Micro-LED的优势在于：可以实现高的色域和高的色纯度;无需红绿LED芯片，只需要蓝光LED芯片;降低了显示屏芯片成本;极大地简化了电路设计;无需红绿巨量转移，提高了生产效率。但是目前这种技术仍然存在一些缺点：如可靠性问题、发光效率问题、高性能量子点含有重金属元素的问题，这些都是需要解决的问题。