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叠层式Micro LED停顿浅析

2023-3-31 11:02| 发布者: fuwanbiao| 查看: 105| 评论: 0

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简介:Micro LED技术虽可应用在AR、VR、智能手表为代表的小尺寸可穿戴设备范畴,但目前实践应用案列少之又少。以AR眼镜为例,据不完整统计,2022年应用Micro LED技术眼镜仅有3款,分别是李未可的Meta Lens、Vuzix的Shield ...

Micro LED技术虽可应用在AR、VR、智能手表为代表的小尺寸可穿戴设备范畴,但目前实践应用案列少之又少。以AR眼镜为例,据不完整统计,2022年应用Micro LED技术眼镜仅有3款,分别是李未可的Meta Lens、Vuzix的Shield和Tooz的 ESSNZ Berlin智能眼镜。


虽较Micro OLED技术有更明显的优势,但Micro LED微显现应用之路并不顺畅。归根到底,问题仍是Micro LED技术展开较迟缓,制造工艺尚不成熟,产品成本、质量与红光芯片效率问题依旧存在,全彩化、近眼高分辨率显现效果难以完成,因而目前Micro LED无法在微显现范畴大范围应用。


固然如此,关于Micro LED技术的研发,LED企业与学术界从未中止,经过探求不同技术计划,逐步完善Micro LED技术,加速缩短Micro LED在微型显现范畴的应用进程。


近日,以麻省理工为首的研讨团队,在全彩叠层结构Micro LED(Stacked RGB Micro LED)方面的研讨有新突破。未来,该计划或成为影响Micro LED微型显现应用展开的关键要素。


该研讨团队开发了全彩垂直叠层结构的Micro LED,分辨率高达5100PPI,尺寸仅为4μm,号称是目前所知具有最高阵列密度和最小尺寸的Micro LED。产品高分辨率和极小尺寸的特性,适配了近眼微显现电子设备的应用需求。

叠层式Micro LED停顿浅析


全彩叠层结构Micro LED表示图(图片来源:麻省理工)


该研讨成果进一步推进了叠层式结构Micro LED的展开应用,也再度惹起了LED行业对这一技术计划的关注。


细致来看,该计划的特别之处在于,相较传统平行排列结构的RGB Micro LED芯片所构成的单个像素,叠层排列计划的应用可在减少显现模组尺寸的同时,进步Micro LED显现器的画质与消费效率。


细致来说,叠层结构使单个像素占用的空间更少,因而在单位面积内可完成更高的像素密度,从而满足微显现设备对小尺寸、高清分辨率显现模组的应用需求。


在消费方面,由于叠层式结构的应用,RGB三色芯片集成于单一芯片上,使Micro LED芯片转移至基板的时间缩短,放置精度取得进步,从而优化了Micro LED显现器的消费效率与成本。


由于结构的转变,Micro LED的消费和应用取得了更多可能性,因而近年来,陆续有国内外企业与高校、科研单位参与到叠层式结构Micro LED的研讨里,推进该技术持续进步。


叠层式Micro LED研讨获注重,国内外产学研齐发力


据LEDinside不完整统计,首尔伟傲世、Lumens、Sundiode、诺视科技等国内外LED企业,以及国内的清华大学研讨团队在近年均参与到叠层式Micro LED的研讨当中:


首尔伟傲世


2022年,首尔伟傲世展示了WICOP Pixel全彩单芯片显现技术,其特性是无需引线、封装与透镜结构,并经过垂直叠层的方式放置红、绿和蓝光(R/G/B)三颗Micro LED芯片。


WICOP Pixel技术的应用,将Micro LED显现屏消费工序减少到三分之一,并进步了Micro LED的良率,降低了制造成本,同时还把Micro LED的发光面积减少到现有平面结构产品的三分之一,取得了深黑的颜色和明晰图像。

叠层式Micro LED停顿浅析


WICOP Pixel全彩单芯片显现技术


今年2月,首尔伟傲世展示了基于 WICOP Pixel技术的Micro LED显现屏,亮度进步到了4000nits,将Micro LED的应用范围扩展到包含 AR、VR在内的元宇宙范畴。


Lumens


今年初,韩国LED开发商Lumens宣布,已开发用于Micro LED消费的RGB外延片Monolithic,单个外延片产品是由RGB三光色外延片堆叠而成。在红光 LED资料上,Lumens改用与蓝光、绿光相同的氮化铟镓资料,更易于叠层式芯片的加工与消费。

叠层式Micro LED停顿浅析


RGB外延片Monolithic(Lumens)


Sundiode


2021年4月,美国Micro LED微显现公司Sundiode发布了其专有的堆叠式RGB Micro LED像素技术,可将单晶圆上的叠层式RGB Micro LED像素阵列直接接合到硅基CMOS背板上。


同年11月,Sundiode展示了叠层式RGB Micro LED全彩显现器,采用主动矩阵硅基CMOS背板驱动技术,Micro LED芯片尺寸为100μm,显现器尺寸为15.4mm×8.6mm,分辨率为200PPI。

叠层式Micro LED停顿浅析


堆叠式RGB Micro LED全彩显现器(Sundiode)


2023年初, Sundiode与GaN技术开发商Soft-Epi,共同实往常单个蓝宝石晶圆上生长单片全InGaN RGB LED结构。


堆叠式RGB Micro LED像素技术(Sundiode)


诺视科技


2022年底,国内Micro LED技术开发商诺视科技胜利点亮0.39英寸的Micro LED微显现屏,产品采用WLVSP(Wafer Level Vertically Stacked Pixels,晶圆级垂直堆叠像素)技术计划开发。

叠层式Micro LED停顿浅析


XGA Micro LED微显现屏(诺视科技)


清华大学


2021年5月,清华大学电子工厂系研讨团队开发了基于叠层式红、绿、蓝三色(RGB)的Micro LED器件阵列设计。

叠层式Micro LED停顿浅析


堆叠RGB Micro LED阵列的表示图和实物图(清华大学)


经过外延剥离和转移印刷的措施,将基于不同无机III-V族单晶半导体结构的薄膜式Micro LED,包含铟镓磷基(InGaP)红光LED、铟镓氮基(InGaN)绿光和蓝光LED(尺寸~100μm,厚度~5μm)异质集成,构成垂直堆叠结构。同时,经过设计具有波长选择透过的光学薄膜作为Micro LED之间的界面层,进步了器件的发光效率和辐射性能。


与传统并排放置的RGB器件结构相比,在同等器件寸下,叠层结构比并排结构可将显现分辨率提升三倍,不只进步了器件的发光性能,也降低了制备过程中对加工精度的请求。


Youngwoo DSP


2021年,韩国半导体设备厂Youngwoo DSP取得政府项目,担任开发基于超小RGB堆叠层的新型Micro LED制造技术,项目持续至2024年底。Youngwoo DSP表示,这项技术有助于进步巨量转移的对准精度、提升像素点密度,同时还能俭省制造时间、降低成本。产品可应用到智能手表、汽车以及AR设备等。


KAIST


2020年,韩国科学技术院(KAIST)的研讨团队开发了一种消费高分辨率Micro LED显现器的措施。团队将红绿蓝LED有源层堆叠在3D空间之后运用半导体图案化工艺,并经过具有滤光片特性的绝缘膜,消弭红、蓝光色干扰。最终,显现器具有每英寸超越6万像素的高分辨率。


总结


能够看到,近年来,经过对叠层式结构的研讨,企业与高校提升了Micro LED微显现器的亮度与分辨率,推进了全彩高清Micro LED微显现器的展开。


面对Micro LED现存的关键技术问题,叠层式结构提供了可行的处置措施,为扩展Micro LED技术在AR/VR等微显现范畴的应用,开辟了一条新的技术途径。


但是,在处置传统结构现有问题的同时,叠层式Micro LED计划也带来了新的技术难题。


Micro LED技术厂商Porotech曾指出,叠层式结构意味着三种颜色的光将从显现器的不同高度射出,会招致光学设计的复杂化,同时也对LED之间的间距精准度及结构中不同层的对准精度提出了更高的请求。


另外,堆叠式RGB LED产生的颜色干扰、微小像素的发光效率低、红光资料的适配性和效率等都是计划应用时所要面临的问题。


TrendForce集邦咨询剖析师则表示,叠层式Micro LED芯片技术目前均处在开发阶段,因量产技术才干缺乏,尚未运用在穿戴显现器上。


固然并无实践微显现产品应用,但上述企业与高校纷繁看好叠层式技术,以为计划可加速Micro LED在AR/VR等范畴的展开。


因而,置信未来关于叠层式Micro LED技术的研讨不会中止。随着苹果、三星等终端龙头企业在Micro LED技术上持续加码规划,包含叠层式结构在内的Micro LED技术计划研讨或被疾速推进,成为探求Micro LED商业化路上的重要一环。(文:LEDinside Irving)


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