近日，南京大学庄喆、陶涛、刘斌、张荣教授团队联合中国电科55所、南京国兆光电科技有限公司在《Light: Advanced Manufacturing》期刊上发表了一项关于Micro-LED近眼显示的重要研究成果。该团队通过晶圆键合异质集成技术，成功研制出一款0.99英寸、兼具高像素密度与优异亮度均匀性的绿光Micro-LED微型显示原型样机，为AR/VR设备向超高分辨率、大视场角演进提供了一条全新的异质集成路径。图1：基于CMOS异质集成的0.99英寸高均匀性Micro-LED示意图
图源：南京大学
在AR/VR近眼显示场景中，随着显示面板尺寸向1英寸级迈进、像素密度持续攀升，行业长期面临一个核心瓶颈：像素间的电流分布不均与制程差异导致的亮度非均匀性问题呈指数级放大。传统的倒装芯片键合工艺受限于凸点对位精度，发光区域被电极挤占，在超高PPI下难以为继。更关键的是，大尺寸、高PPI面板极易出现明显的Mura效应（亮度不均）和色差，而此前鲜有研究将“全屏幕亮度均匀性”作为核心突破指标进行系统性攻关。这一问题直接制约了Micro-LED在近眼显示领域的商业化落地。技术路线：定制CMOS驱动 + 晶圆级异质集成针对上述难题，该团队摒弃了传统的倒装单芯片转移方案，选择了“先键合、后图形化”的晶圆级异质集成路线。即将蓝宝石基GaN外延片通过Au-Sn共晶键合技术，整片转移至定制的硅基CMOS驱动背板上，再从GaN外延层背面通过光刻定义像素阵列。这一路线的优势在于，像素尺寸不受倒装凸点物理间距限制，理论上可实现更高的像素密度（PPI）。但要真正落地，必须攻克三大技术暗礁：晶圆级键合翘曲、键合界面空洞、以及刻蚀过程中的像素漏电。该成果的核心亮点不止于器件制备，更在于其对驱动电路底层架构的系统性优化：图2：驱动电路架构和CMOS驱动能力仿真图
自研高精度CMOS驱动芯片：团队采用了片上+外置混合驱动架构，并结合数字PWM（脉冲宽度调制）灰度调制方案。相较于传统的模拟驱动，该方案从根源上规避了电流非线性导致的亮度偏差。仿真数据显示，其像素单元基于SRAM静态存储结构，99.7%的像素电流偏差被严格控制在±0.2%以内，整屏像素电流分布偏差低于10%。这相当于在电流进入每个像素之前，就已确保了高度的一致性。全流程工艺优化：研究团队建立了4英寸晶圆键合工艺参数库，通过精准控制Au-Sn键合的温度与压力窗口，有效缓解了GaN与Si（硅）之间的热失配应力。最终制备的器件像素漏电流低至19 pA以下，像素阵列良率达到了93.24%，有效保障了发光均匀性的物理基础。图3：0.99英寸Micro-LED屏幕的显示性能、演示及对比
基于上述突破，团队成功制备的0.99英寸屏幕在测试中表现亮眼：- 亮度性能：在0.5 A·cm⁻²的电流密度下，峰值亮度超过 20,000 cd·m⁻²。
- 均匀性：面内亮度均匀度高达 90.12%，这在近1英寸的大尺寸Micro-LED中实属难得。
- 显示效果：支持8-bit 256级灰度和60 Hz刷新率，能清晰还原精细图像与视频画面。
与目前公开报道的同类CMOS驱动Micro-LED产品相比，该工作在显示面积、单位电流密度下的亮度、以及面内亮度均匀性三个维度上实现了同期最优的综合性能平衡（参考下图对比数据）。该研究通过电路设计与工艺制程的双向协同优化，验证了“晶圆键合异质集成”路线在近眼显示领域的巨大潜力。它证明了通过技术手段可以打破大尺寸、高分辨率与高均匀性不可兼得的“三角制衡”。据团队透露，下一步工作将聚焦于散热结构优化以及 RGB（红绿蓝）全彩化像素体系的拓展。随着元宇宙与穿戴式智能终端对视觉体验要求的不断提升，这种高性能的Micro-LED微显示技术，正离规模化商用落地越来越近。论文信息
Lu Wang, Junchi Yu, Changbin Qin, Feifan Xu, Haoxuan Yu, Yimeng Sang, Ting Zhi, Wei Zhang, Zhe Zhuang, Tao Tao, Rong Zhang, Bin Liu. Towards High-Resolution and High-Brightness Uniformity Near-Eye Display: Heterogeneous Integration of GaN-based Μicro-LED on a Custom Si CMOS Platform [J]. Light: Advanced Manufacturing 7, 103 (2026).
https://doi.org/10.37188/lam.2026.103
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