KAIST 团队攻克超高清红色 micro-LED 显示屏核心难题

图：单片 3D 堆叠硅基 CMOS 微显示屏的截面扫描电镜图像（左）与工作实景图（右）

图|相关论文（来源：KAIST）

micro-LED 被誉为下一代显示技术，核心是尺寸小于发丝、可自主发光的微型 LED 单元。韩国一研究团队近期研发出高效、超高分辨率的红色 micro-LED 技术，而红色 micro-LED 正是显示领域红、绿、蓝三原色中研发难度最大的器件，该技术可打造出视觉效果远超实景的超逼真显示屏。

KAIST 于 28 日宣布，该校电气工程学院 Kim Sang-hyun 教授带领的研究团队，成功研发出兼具超高分辨率且大幅降低功耗的红色 micro-LED 显示技术。该项目由 KAIST 与 Inha University 的 Keum Dae-myung 教授、化合物半导体制造商 QSI、微显示及半导体 SoC 设计公司 Raontech 合作完成，相关研究成果已于 20 日发表于国际期刊 Nature Electronics。

该团队成功研制出 1700 像素每英寸（PPI）的超高分辨率 micro-LED 显示屏，分辨率约为最新智能手机显示屏的 3 至 4 倍，不仅能呈现高清画面，还可在虚拟现实（VR）、增强现实（AR）设备上实现 “接近实景的视觉效果”。

micro-LED 的像素可自主发光，虽在亮度、使用寿命和能效上均优于有机发光二极管（OLED），但落地应用仍存在关键技术瓶颈。其一为红色 LED 的能效衰减问题，红色像素尺寸越小，越易出现能量泄漏，导致能效大幅下降；其二是转移工艺的局限性，传统技术需逐个移动并放置数量庞大的 micro-LED，难以实现超高分辨率，且缺陷率居高不下。

该研究团队同时攻克了这两大难题。团队先采用铝铟磷 / 镓铟磷（AlInP/GaInP）“量子阱结构”，打造出即便像素微缩、能量损耗也极低的高效红色 micro-LED 。这项量子阱结构技术通过构建 “能垒” 将电子限制在发光区域内，防止电子逃逸，即便像素尺寸缩小，也能减少能量损耗，实现红色micro-LED 的高亮度、高能效。

团队还应用了 “单片 3D 集成技术”，将整个 LED 层直接堆叠在电路上，替代逐个转移 LED 的传统方式，既能减少对准误差、降低缺陷率，又能稳定制备超高分辨率显示屏。研发过程中，团队还攻克了低温制程技术，避免制程中对电路造成损伤。

红色 micro-LED 显示屏的实用化被公认为 micro-LED 领域最难实现的课题，此次团队研制出可全功能运行的超高分辨率红色 micro-LED 显示屏，具有重大突破意义。该技术有望在各类下一代显示领域得到广泛应用，包括对像素结构要求近乎无痕的 AR、VR 智能眼镜，以及汽车抬头显示系统（HUD）、超小型可穿戴设备等。

Kim Sang-hyun 教授表示：“本项研究实现了重大突破，同时解决了 micro-LED 领域长期存在的红色像素能效问题和驱动电路集成难题。我们将继续推进技术研发，推动其成为可商业化落地的下一代显示技术。”

资讯来源：《Nature Electronics》-DOI: 10.1038/s41928-025-01546-4