JBD首發單片全彩垂直堆疊Micro LED原型

作者 | 發布日期 2023 年 09 月 08 日 16:34 | 分類 光電

近日,Micro LED微顯示器制造商JBD正式發布單片全彩垂直堆疊Micro LED微顯示屏Phoenix(鳳凰)系列原型。

據介紹,此前發布并正在量產的Hummingbird(蜂鳥)系列主要針對30°FOV采用光波導方案的AR眼鏡應用,而Phoenix(鳳凰)系列則設計用于50°以上FOV光波導方案的AR眼鏡。

Phoenix系列原型目前采用0.22英寸面板,分辨率為2K,子像素等效尺寸為2.5um。2×2子像素組合成一個5um周期的白色像素,子像素由4個獨立的電流通道驅動。其中三個通道分別與AlInGaN藍光、AlInGaN綠光和AlInGaP紅光發射器相連。

這種獨特的發射器排列方式可在垂直方向上實現高WPE和高度聚光。在未來的生產階段,JBD計劃將0.3英寸面板作為標準產品,其具備4K分辨率和2um像素間距的子像素,相當于2K分辨率和4um像素間距的白色像素。

這些半導體發射器垂直堆疊并同軸排列,如圖1中的截面SEM圖像所示。

圖1:(a)單片全彩晶圓;(b)5um彩色像素間距陣列;(c)橫截面圖像展示了垂直堆疊和多級互連技術。

JBD表示,單片全彩Micro LED是業內長期以來所追求研發的方向,如部分初創企業所使用量子點(QD)進行色彩轉換從而實現彩色化Micro LED,但是這種色彩轉換方法的最大亮度和器件壽命都有很大限制,原因是量子點壽命會隨著激發光通量密度和Micro LED結溫的增加而顯著降低。其他基于外延的三色集成技術,如多色外延層、選擇性區域外延、再生長、納米結構和3D結構等技術路徑,尚未能有像素間距小于10um的原型展示。

現有已經量產的全彩Micro LED光引擎是通過將三個獨立的紅、綠、藍單色面板與X-cube棱鏡組合而成。與之相比,單片式RGB全彩Micro LED微顯示屏將在未來具備更廣泛的應用價值,因為它能做到更大的視場角和更小的光引擎外形。此外,由于簡化了AR眼鏡的系統級集成,減少了光學損耗,因此可實現更高的波導準直效率。

JBD的Phoenix原型展示了使用原生半導體實現5um以下間距單片RGB Micro LED屏的可行性,與現有的單面板Micro OLED屏相比,亮度提高了2個數量級以上。

JBD利用其專有的多層互連技術成功開發出了全彩顯示屏。原生氮化物和磷化物外延及芯片工藝,如Mesa蝕刻、鈍化和微透鏡,均基于JBD的單色面板(目前正在批量生產),從而確保其可制造性、效率、可靠性和準直度得以保持。

該技術的一個主要特點是疊層總厚度小于5um,是其迄今為止生產的最薄的疊層,可最大限度地減少腔體內的吸收損耗。加上原生外延材料能夠發出高通量密度的光,使用該平臺可以實現高達100萬尼特的白平衡亮度。

全原生色彩解決方案的另一個顯著特點是能夠實現窄的半峰全寬(FWHM)光譜,從而獲得高色彩質量和色彩純度的圖像。圖2展示紅色、綠色和藍色像素的全寬最大FWHM值分別為15nm、30nm和18nm。

圖2. JBD的原生彩色RGB屏具有窄FWHM的典型發光光譜

圖3(a)-(d).相同像素位置的多種顏色發光圖像(白,紅,綠和藍),以及(e)、(f)組合而成全彩色圖片

JBD創始人兼首席執行官李起鳴表示,全新發布的“Phoenix系列”單芯片全彩平臺提供了創新解決方案,為沉浸式AR眼鏡打開了大門。

JBD將于2024年上半年發布單片全彩垂直堆疊光引擎的原型,并計劃于2025年投入量產。(來源:JBD)

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