近日，Micro LED微顯示器制造商JBD正式發(fā)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(fā)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(fā)射器相連。
這種獨特的發(fā)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(fā)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(yè)內長期以來所追求研發(fā)的方向，如部分初創(chuàng)企業(yè)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(fā)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(qū)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(tǒng)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(fā)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(fā)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(fā)光光譜
圖3(a)-(d).相同像素位置的多種顏色發(fā)光圖像（白，紅，綠和藍），以及（e）、（f）組合而成全彩色圖片
JBD創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官李起鳴表示，全新發(fā)布的“Phoenix系列”單芯片全彩平臺提供了創(chuàng)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(fā)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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