2025年AIAR眼镜系列专题报告：显示与光学方案深度绑定，静待全彩Micro LED量产

1.显示：与光学方案深度绑定，静待全彩 Micro LED 量产

显示方案需与光学方案适配，Micro LED 成为光波导终极搭档。目前市场已推出 的显示方案有 LCOS、DLP、LBS、Micro OLED 和 Micro LED 方案，由于不同的光学方 案对屏幕亮度需求不同，适配的光学方案和微显示屏方案结合可以发挥 1+1＞2 的效 果。目前“Micro OLED+BirdBath”方案已成为一个可以均衡成本和显示效果的快速 落地方案，加速消费级 AR 眼镜的铺开。但是由于未来主流光学方案——光波导技术 光效极低，Micro OLED 难以实现正常的入眼亮度，而 Micro LED 在亮度、对比度、 刷新率、功耗、体积等多方面具备优势，与光波导技术适配。被认为是 AR 近眼显示 应用的终极方案，近年来搭载“光波导+Micro LED”方案的 AR 眼镜数量逐年提升。

2.Micro LED：显示技术六边形战士，各维度优势突出

Micro LED：即 LED 微缩化和矩阵化技术。是将 LED 结构设计进行薄膜化、微小 化、阵列化，使像素单元缩小至 100um（P0.1）以下，同时实现每个像素单独定址， 单独驱动发光。Micro LED 不仅具备 Micro OLED 高分辨率、高 PPI、高刷新率、高 对比度等特点；同时继承了无机 LED 的特性，可进一步提升响应时间、功耗和色域 等性能，并有效改善 Micro OLED 亮度低和寿命短的问题。各维度表现优异。但是目 前，Micro LED 技术仍然面临良率低、制造工艺复杂、生产成本高等问题。

Micro LED 产品形态目前有两大发展方向：1）用于中大尺寸显示领域、低像素 密度（低 PPI）的 Micro LED 显示屏，主要应用于可穿戴设备、大尺寸电视或标牌广 告大屏等；2）用于微显示领域、高像素密度（高 PPI）的 Micro LED 显示屏，主要 应用的 AR/VR/MR 领域，本文主要聚焦应用于 AR 眼镜的高像素密度 Micro LED 技术。

3.技术难点：全彩显示为核心难点，亟待产业突破

高像素密度 Micro LED 微显示器通常采用半导体技术的单片集成工艺路线，即 将显示晶圆与 CMOS 驱动背板直接键合，然后去除外延片的衬底，并使用半导体工艺 在 CMOS 驱动背板上制作成 Micro LED 阵列，而后再切割成所需尺寸的显示屏。该技 术不仅全流程采用半导体工艺制造，并且关键的像素尺寸通过光刻机加以定义，从而 使得像素点尺寸更小、像素间距更小；与此同时，该技术无需巨量转移技术进行二次 转移，可一次性达到超高像素、超高解析度的显示效果。整体来看，该技术的主要 难点在于衬底制备、芯片结构、键合工艺及全彩化显示等环节。

3.1.衬底制备：微缩制程对外延衬底提出更高要求

在外延衬底方面，目前主要存在波长均匀性、缺陷控制和侧壁损伤的问题。

波长均匀性：Micro LED 显示技术是一种自发光显示技术。高分辨显示应用中， Micro LED 的发射波长不均匀所导致的显色差别会极大影响显示效果。为保证显 示效果，Micro LED 外延片单片波长变化标准差需要控制在 0.8nm 以内。并且， 随着衬底尺寸变大，外延过程中的波长均匀性越难控制。因此，在金属有机化 学气相沉积（MOCVD）外延生长过程中，气流和温度均匀性的控制尤为重要。

缺陷控制：微缩制程下，Micro LED 对缺陷更为敏感。Micro LED 外延衬底可能 存在的缺陷主要包括由芯片外延、制造的环境或设备引入的颗粒物、污染物、 刮痕、凹坑等。例如，在 250x250um 的 LED 芯片上出现约 2x2um 的缺陷，可用 发光区基本不受影响；而在 5x5um 的 Micro LED 芯片上出现 2x2um 的缺陷，则 可用面积仅剩 84%。为保证外延生产良率，需满足缺陷密度控制在 0.1/cm2 以下。

侧壁损伤：微缩制程下，边界刻蚀带来的侧壁损伤导致 Micro LED 可用发光面 积大幅减少。例如，在 250x250um 的 LED 芯片上出现约 2um 的侧壁缺陷，仍有 97%的可用发光区；而在 5x5um 的 Micro LED 芯片上出现 2um 的侧壁缺陷，则可 用发光区面积大幅减少，仅剩 4%。

目前 Micro LED 衬底材料主要包括蓝宝石、硅、碳化硅等。其中，蓝宝石衬底 价格较低；硅衬底具有低成本、大面积、高质量、导电导热性能良好等优点，并且具 有更好的均匀性。但是，在这些衬底上生产 GaN 材料均为异质外延，与 GaN 外延层存 在不同程度的晶格失配和热失配，使外延层的位错密度较高，对 Micro LED 的光输出 效率产生影响。如果采用 GaN 材料作为衬底，可以大幅提高外延层的晶体质量，降低 位错密度，提高器件寿命、发光效率、工作电流密度调度等。但是制备 GaN 单晶衬底 技术难度极高，价格昂贵，且最大尺寸只有 4 英寸，难以满足商用需求。

3.2.芯片结构：垂直结构可进一步缩小芯片尺寸

Micro LED 芯片结构分为倒装结构和垂直结构。 倒装结构：正负电极分布在同一侧，分别位于 P-GaN 和 N-GaN 的台面上。由于 没有电极材料的遮挡，出光面积较大；但正负电极分布在台面同侧，容易出现台面电 流拥挤，影响均匀性。 垂直结构：垂直结构在制备过程中通常需要去除原生的蓝宝石衬底，再通过额 外的工艺将器件转移至导热系数更高的衬底上，有效提高了器件的散热能力，从而增 强了器件的稳定性。而后通过激光剥离蓝宝石后露出 N-GaN 层，并制备 N 电极。此外， 垂直结构的电极位于器件的上下两侧，可使电流分布更均匀，提高峰值电流密度和出 光功率密度；并且可进一步缩小尺寸，适用于制备高像素密度的微显示器。目前普遍 认为垂直芯片结构是 Micro-LED 的发展趋势，但生产垂直结构芯片制备技术更复杂， 成本仍处于较高水平，量产能力仍需提高。

3.3.键合工艺：晶圆级单片混合集成工艺可实现规模量产

Die to Die

传统的键合方法采用芯片键合（Chip Bonding）路线，主要工艺为倒装芯片键 合（Flip-Chip）技术：首先，分别在两个不同的基板上设计和制造 Micro-LED 阵列 和硅基驱动 IC，且两个基板的几何布局必须相同；其次进行芯片级制造，包括切割、 将原始晶圆与 Micro-LED 阵列的单个芯片分离，以及用焊料在驱动基板上蒸镀出球状 的铟作为凸块（Bump）;最后，利用高精度对准的键合机，将单个 Micro-LED 芯片通 过凸块倒装键合到硅基 IC 上。 但其难点在于：1）对位精度：因采用芯片级制造工艺，对键合精准度要求高， 不利于量产和降低生产成本；2）弯曲效应：异质衬底和外延层之间存在显著的热失 配，最终导致外延晶片弯曲，影响制造良率和可靠性；3）铟凹陷：铟在特定温度条 件下可以与金形成合金，导致了在回流过程中铟原子在焊料中扩散到底层电极材料的 金中，最终形成凹陷。

Wafer to Wafer

晶圆级混合集成技术采用标准的半导体工艺流程。其核心是将整个外延片和 CMOS 驱动背板进行整片晶圆键合，随后通过激光剥离或湿法腐蚀等方式去除外延片 的衬底，最后在 CMOS 驱动上制备出 Micro LED 阵列。像素尺寸取决于光刻精度，可 以缩小至纳米级别。该方法无需高对准精度，并且不再需要制作 In 柱或焊料进行电 学互连，芯片结构也可采用垂直结构，进一步缩小芯片尺寸，提高像素密度。除此之 外，基于半导体工艺可以实现低成本的批量生产，提高单线产能，实现规模效应。

3.4.全彩显示：合光方案较为成熟，单片全彩加速推进

目前 Micro LED 全彩化方案主要包括合光方案、量子点色转换、三色堆叠以及 单片直接外延。其中合光方案是相对成熟的路线，但模组体积有待进一步缩小，三 色堆叠和单片外延方案工艺难度较高，仍处于实验室阶段。

合光方案

合光方案是指通过光学棱镜(Trichroic Prism) 将 RGB 三色 Micro-LED 合成全 彩色显示，也叫光引擎方案或 X-cube 合光。具体方法是将红、绿、蓝三色的 MicroLED 阵列分别封装在三块封装板上，并连接一块控制板和一块光学棱镜，通过棱镜的 折射作用以及调整三色 Micro-LED 阵列的亮度等，实现颜色的混合和成像。其优势在于能够提供较高的图像质量和色彩饱和度，同时实现高亮度和低功耗。但其难点在于 红光的发光效率不足、波长的一致性、光路控制、器件的散热和寿命等。目前 JBD 可 实现合光方案的全彩化 Micro LED 的量产。

量子点色转换方案

基于量子点色转换路线的全彩 Micro-LED 器件结构主要有两种：1）采用蓝色 Micro-LED 作为激发光源，另外搭配红色和绿色的量子点材料；2）使用紫外 MicroLED 作为激发光源，集成红、绿、蓝三色的量子点材料实现全彩显示。在色转过程中， 一般使用光刻或喷墨打印等技术将量子点材料图案化为高像素密度的阵列。其难点在 于量子点涂覆精度、光转换效率、光串扰影响以及量子点的稳定性等方面，其中，提 高光转换效率难度最高。但是量子点方案是实验室阶段最简易实现单片全彩 MicroLED 的工艺路线。目前，主要布局量子点色转路线的 Micro-LED 微显示厂商有镭昱科 技、思坦科技等 Micro-LED 微显示厂商，当前多以展示样品或小批量交付样品为主。

三色堆叠方案

三色垂直堆叠结构的 Micro-LED 微显示器件是通过将红、绿、蓝三色像素晶圆 垂直堆叠形成单个像素点，从而实现全彩显示。与传统的水平结构排列形成单个像 素的 Micro-LED 芯片相比，垂直堆叠结构可降低单个像素点的所占空间，可在单位面 积内实现更高的像素密度，满足微显示设备对小尺寸、高分辨率显示模组的需求。但 三色堆叠方案对外延工艺、键合工艺、电极设计和色彩优化等方面要求非常高，目前 堆叠结构的全彩 Micro-LED 微显示器主要处于实验室研究或 demo 展示阶段。

4.厂商布局：各大厂商积极布局，JBD 技术实力领先

4.1.JBD

上海显耀显示科技有限公司（简称 JBD）成立于 2015 年，公司始终专注于 Micro LED 微显示技术的研发与创新，拥有自主背板设计、MOCVD 材料生长、MicroLED 微显 示面板加工制造与封装测试、软件硬件驱动设计等技术，自主研发及制造的超微型显 示面板广泛应用于 AR 眼镜、汽车 HUD、微投影、3D 打印等领域。

产品布局：公司目前产品主要包括 AM-µLED 微显示屏，AM-µLED 光引擎，AMµLED 光模组和相关开发套件，以及面向 AR 近眼显示的光波导画质校正方案 ARTCs 等。

技术突破：提供多样化 Micro LED 全彩解决方案组合，亮度技术指标持续突破。 1）X-cube 方案：2023 年 JBD 发布业界首个消费级全彩 AR 光引擎“蜂鸟Ⅰ”，2024 年“蜂鸟Ⅰ”彩色光引擎实现重大突破：光通量从 3 流明提高至 6 流明，结合光波导 模组的入眼亮度从 2000+尼特突破至 6000 尼特。2）垂直堆叠单片全彩方案：2023 年 JBD 发布全球首款 0.22 英寸 2K 分辨率单片全彩垂直堆叠 Micro LED 微显示屏 Phoenix（凤凰）系列原型，RGB 组合像素间距为 5um，且堆叠厚度小于 5um，可实现 50°视场角。截至 2024 年底，该系列产品亮度已提升至 200 万尼特，预计将于 25Q3 批量生产。除此之外，JBD Micro LED 微显示屏亮度持续提升。其中，绿光突破 1000 万尼特的亮度水平，红光和蓝光分别达到 150 万和 200 万尼特的亮度新高。

产能布局：JBD 位于合肥的 Micro LED 微显示屏产线一期项目已于 2023 年 10 月 正式竣工，一期项目可支持每月数十万套微显示屏出货，整体建成后可形成 1.2 亿套 Micro LED 微显示屏的年产能，大幅提高 JBD 在 Micro LED 微显示屏领域的市场供应 能力。据 JBD 微信公众号，截止 2024 年底，已有 30 款以上基于 JBD Micro LED 方案 的轻薄型 AR 智能眼镜正式公布，包括：星纪魅族 StarV Air2、Rokid Glasses、 INMO GO2、Vuzix Z100、OPPO Air Glass 3 等。

4.2.镭昱光电

镭昱光电科技（苏州）有限公司成立于 2019 年，是一家专注于高性能、高量产 性全彩 Micro-LED 微显示屏研发和生产的科技企业。镭昱重构单片集成技术，采用独 有的共阳极（CoANODE）超高亮度 Micro-LED 芯片架构，配合大尺寸硅基氮化镓 （GaN-on-Silicon）外延片和量子点全彩技术，成为业内率先实现 AR 级别单片全彩 Micro-LED 微显示芯片的先驱企业。

产品布局：镭昱在 2022 年 10 月成功点亮 0.39 英寸单片全彩 Micro-LED 微显示 芯片，2023 年 5 月正式发布 0.11 英寸及 0.22 英寸单片全彩 Micro-LED 微显示屏系 列。其中，0.11 英寸单片全彩微显示屏打破了全彩微显示芯片的最小尺寸纪录，重 量仅为 0.23g，分辨率为 320×240。2024 年 9 月，镭昱发布量产级全新微显示系列 ——PowerMatch®️ 1 全彩 Micro LED 微显示屏，包含 0.11''、0.13''、0.22''三种尺寸。 2025 年 2 月，镭昱推出 PowerMatch®️ 1 全彩 Micro-LED 光引擎，搭载 0.13 英寸微显 示屏，亮度提升至 50 万尼特（白平衡），光通量为 0.5 流明，体积仅为 0.18cc，是 三色合光方案的 45%，重量仅 0.5g，可无感置入镜腿中，实现设备轻量化设计。目前 公司已向多家下游客户送样，并开展原型机合作。

技术突破：采用量子点色转换方案实现 Micro LED 微显示屏单片全彩。量子点 色转换方案可分为量子点喷墨打印以及量子点光刻两种路线。2014 年镭昱的技术团 队发布了业界第一款基于量子点喷墨打印技术的全彩 Micro-LED 微显示芯片，2015 年团队已经将芯片直径缩短至 15μm。但该技术路线对准精度低、线宽难控制、对比 度低且很难实现量产。因此，2016 年起团队全面投入了精度、光效以及生产效率更 高的量子点光刻方案。该方案利用专有合成配方溶解及保护量子点于光刻胶中，通过 标准的光刻工艺实现适配 GaN 蓝光 Micro-LED 高分辨率、高光效的量子点颜色转换膜 层，通过蓝光激发红绿量子点，从而达到芯片全彩化。

光刻式量子点全彩方案难点在于：1）光刻机的精度：关键尺寸由光刻机定义， 光刻机的精度决定了 Micro-LED 微显示芯片的显示效果；2）材料和工艺的配合。在 材料方面，标准的量子点材料（QD）和光刻胶材料（PR）材料无法直接兼容。镭昱通 过与特殊的工艺结构相结合，将光刻胶厚度控制在 2um 以下。 除此之外，镭昱自研的光刻式量子点制程（QDPR）进一步优化，实现了更广色域 及更优色彩表现。经实测数据显示，镭昱全彩微显示屏的 sRGB 色域比例由 133%提升 至 147.2%，NTSC 色域比例由 94.2%提升至 104.3%，DCI-P3 色域比例由 98.1%提升至 108.5%。色彩丰富度的提高意味着可以为用户呈现更为逼真的显示画面，增强虚拟内 容的表现力，实现现实世界与虚拟信息的无缝衔接，带来更为沉浸式的 AR 体验。

4.3.思坦科技

深圳市思坦科技有限公司成立于 2018 年，是专业从事 Micro-LED 半导体显示技 术研发、生产、销售的国家级专精特新“小巨人”、国家知识产权优势和国家高新技 术企业，致力于高性能 Micro LED 芯片与显示模组的研发和生产。

产品布局：公司当前布局 0.13''、0.2''、0.45''三大 Micro LED 产品线，同时提 供 Micro LED 驱动芯片和发光芯片的设计与代工服务。

产能布局：公司已形成“产品开发+中试验证+规模量产”的完整链条，可确保 产品质量、产能与交付。2019 年思坦科技在深圳龙华率先建成国内首条 Micro-LED 专用中试线，并完成了 Micro-LED 技术转化、材料验证、工艺优化等一系列中试环节。 2022 年公司分别成立厦门思坦集成（一期生产基地）和厦门思坦半导体（芯片设计 基地）。2024 年，思坦科技厦门量产线正式建成落地，设计年产能达 600 万套显示 芯片，推动 Micro LED 从中试到量产落地。

4.4.诺视科技

诺视科技（苏州）有限公司成立于 2021 年 10 月，是一家致力于商业化 MicroLED 显示芯片技术的初创企业，是国内首个深度融合集成电路制造工艺和 Micro LED 芯片工艺的团队，具有丰富的集成电路和显示领域的制造经验。

技术突破：公司自主研发 VSP（垂直堆叠像素）技术，该技术方案将集成电路工 艺和 LED 进行深度融合，通过大尺寸外延、同质集成和无损衬底去除等技术将单个或 多个发光单元在垂直方向上进行堆叠，打破传统微显示像素尺寸难以小型化的技术瓶 颈，同时实现成本、性能、良率的全方位突破。2023 年 9 月，诺视科技成功打通 VSP 工艺流程，实现 AlGaInP 和 GaN 材料体系晶圆级集成，并点亮三色堆叠工程片。2024 年 4 月，公司成功点亮全球首款 XGA 垂直堆叠全彩 Micro-LED 微显示芯片，该芯片基 于 WLVSP 技术平台，集成了 RGB 三色和 CMOS 驱动背板，标志着公司在 Micro LED 技 术领域的重大突破。同年 8 月，公司成功推出量产级单片全彩 XGA Micro LED 芯片， 峰值亮度突破 50 万尼特，进一步巩固了公司在 Micro LED 微显示领域的领先地位。

产能布局：2024 年 3 月，诺视科技开始建设 Micro LED 微显示芯片的量产线。 2025 年 3 月 19 日，诺视科技 Micro LED 微显示芯片一期量产线正式投入生产。随着 量产线产能进一步释放，公司将为 AR/MR 可穿戴设备、微投影系统、HUD（抬头显示 器）以及数字车灯等多个领域提供高性能的 Micro LED 微显示芯片，并为下游客户提 供定制化的微显示解决方案。

4.5.赛富乐斯

西安赛富乐斯半导体科技有限公司成立于 2017 年，是业界领先的原位量子点 （QD in chip）Micro LED 显示解决方案提供商，拥有半极性氮化镓及纳米孔量子点 （NPQD）等原创技术，可为客户设计并制造 Micro LED 芯片和微显示模组，目前产品 包括应用于公共信息显示屏的 R 系列芯片，及应用于 AR 眼镜的 T 系列微显示模组。

产品布局：2023 年，公司发布了 0.39 英寸全彩 Micro LED 显示屏（T1-0.39” RGB），是纳米孔量子点（NPQD）技术首次应用在全彩微显示屏领域，实现 25 万尼特 的白光亮度和广色域。2024 年，公司推出 T2 系列微显示屏，包括 0.12 英寸的单色 微显示屏（红、绿、蓝）和 0.39 英寸的单片全彩微显示屏。其中，T2-0.39 微显示 屏在色域上相比前代产品提升了 70%，亮度提升了 40%。2025 年，公司正式发布 T3 系列 0.13 英寸单片全彩 MicroLED 微显示屏，分辨率为 320×240，子像素间距为 4µm。与此同时，公司也积极向终端应用拓展。目前，公司正与合作伙伴利亚德共同 开发基于 T1-0.13 英寸单色微显示屏的 AR 眼镜，并计划于 2025 年底推出搭载 T3- 0.13 英寸全彩显示屏的新一代 AR 眼镜。

技术突破：公司自主研发 NPQD（纳米孔量子点）技术。该方案将红色和绿色量 子点（QDs）创新性嵌入到氮化镓的纳米孔（NP）中，在蓝光 Micro LED 晶圆上直接 实现颜色转换，进而实现了小尺寸全彩转换技术的突破。相比传统量子点方案，赛富 乐斯的 NPQD 架构能捕获更高比例的蓝光光子，将其转化为窄半峰宽的红光，从而解 决传统由铝铟镓磷(AlInGaP) 磊晶制成的红光 Micro LED 光效低的难题。同时，经过 优化后的纳米孔氮化镓具有极强的散射效应，能够将有效光径提高 8 倍，出光面积提 高 40 倍，在 5 微米的量子点厚度内实现 99.99%的光转换效率。

产能布局：2023 年 12 月，公司贯通全国首条大尺寸硅基 Micro LED 微显示屏产 线，成功将传统 4 英寸蓝宝石基制程升级为 8 英寸兼容 6 英寸的硅基制程，实现月产 60 万套 0.12 英寸微显示面板的产能。2025 年 6 月，公司 Micro-LED 显示芯片和模组 生产项目在六安市金安区正式投产。项目规划建设 2 条生产线及研发生产基地，专注 于 Micro LED 芯片和微显示模组的设计制造。

编辑：火腿肠