这家公司发布全彩MicroLED面板，AR眼镜发展有望加速|JBD|同轴排列|Phoenix|晶圆级键合|微透镜
警长按：相比MicroOLED，MicroLED尺寸更小，亮度更高，寿命更长，被广泛认为是AR眼镜能够实现小型化的核心技术，但目前行业内MicroLED仍停留在单色阶段。日前，上海显耀微显示技术有限公司(JBD)宣布其完成了单片全彩MicroLED的样机，该技术可以用于50°以上FOV的光波导，这标志着MicroLED技术取得重大技术突破。随着MicroLED单片全彩技术的成熟和应用，AR眼镜发展有望得到加速。正文如下：
8月28日，JBD（上海显耀显示科技有限公司）宣布其备受期待的单片RGB MicroLED屏幕 Phoenix（凤凰）系列原型机已发货。之前发布且目前已量产的 Hummingbird（蜂鸟）面向 30 度 FOV 应用，而Phoenix 系列则设计用于 50 度以上 FOV 波导。
Phoenix目前的工程样品采用0.22英寸面板，分辨率为2K，子像素间距为2.5um。2X2 子像素阵列组合在具有 4 个独立电流驱动通道的 5um 间距白色像素中。其中三个通道分别与 AlInGaN 蓝色发射器、AlInGaN 绿色发射器和 AlInGaP 红色发射器连接。最重要的是，这些半导体发射器是垂直堆叠并同轴排列的，如图 1 中的截面 SEM 图像所示。这种独特的发射器排列允许在垂直方向上实现高 WPE 和高度会聚的光发射。在未来的生产阶段，JBD将推出0.3英寸面板作为标准产品，具有2微米子像素间距的4K分辨率，相当于4微米白色像素间距的2K分辨率。
迄今为止，使用量子点 (QD) 进行颜色转换仍然是实现单片 RGB屏幕的最常见方法。这种下转换方法目前在可实现的最大亮度和器件寿命方面受到限制，因为随着泵浦通量密度和 MicroLED 结温的增加，QD 寿命会显着降低。集成三种颜色的替代外延技术，如多色外延层、选择性区域外延、再生长、纳米结构和 3D 结构，尚未在 < 10 um 像素间距下产生令人信服的原型。现有的全彩MicroLED屏幕是通过将三个独立的单色红、绿和蓝面板与 X 立方棱镜相结合来实现的。单面板单片 RGB 屏幕是最终首选，因为它可以实现更大的视野和更小的外形尺寸的光引擎。此外，由于AR 眼镜上简化的系统级集成减少了光学损耗，因此可以实现更高的波导准直效率。然而，由于将三种颜色集成到单个晶圆上存在技术挑战，用于 AR 应用的基于 MicroLED 的超细间距（< 5 um）全彩单片面板仍然难以实现。JBD 的 Phoenix 原型展示了使用原生半导体的 5 微米以下节距单片 RGB MicroLED屏幕的可行性，与现有的单面板 MicroOLED屏幕相比，其亮度提高了 2 个数量级以上。由于 AR 眼镜上简化的系统级集成减少了光学损耗，因此可以实现更高的波导准直效率。然而，由于将三种颜色集成到单个晶圆上存在技术挑战，用于 AR 应用的基于 MicroLED 的超细间距（< 5 um）全彩单片面板仍然难以实现。JBD 的 Phoenix 原型展示了使用原生半导体的 5 微米以下节距单片 RGB MicroLED屏幕的可行性，与现有的单面板 MicroOLED屏幕相比，其亮度提高了 2 个数量级以上。由于 AR 眼镜上简化的系统级集成减少了光学损耗，因此可以实现更高的波导准直效率。然而，由于将三种颜色集成到单个晶圆上存在技术挑战，用于 AR 应用的基于 MicroLED 的超细间距（< 5 um）全彩单片面板仍然难以实现。JBD 的 Phoenix 原型展示了使用原生半导体的 5 微米以下节距单片 RGB MicroLED屏幕的可行性，与现有的单面板 MicroOLED屏幕相比，其亮度提高了 2 个数量级以上。
凭借其在晶圆级键合和薄外延技术方面的专业知识，JBD 利用其专有的多层互连技术成功开发了全彩屏幕。原生氮化物和磷化物外延和芯片工艺（例如台面蚀刻、钝化和微透镜）基于JBD 屡获殊荣的“SID 2023 年度屏幕”单色面板（量产状态），从而确保其可制造性、高墙插效率、经过验证的保持了可靠性和窄光束准直。该技术的一个关键特征是总堆叠厚度小于 5 微米，这是迄今为止生产的最薄的厚度，可最大限度地减少腔内的吸收损失。再加上以高通量密度操作本色光源的能力，使用该平台可以实现高达 100 万尼特的白平衡亮度。全原生色彩解决方案的另一个显着特征是能够实现窄半峰全宽(FWHM) 光谱，从而获得高色彩质量和色彩纯度图像。图 2 说明了红色、绿色和蓝色像素分别达到 15 nm、30 nm 和 18 nm的 FWHM。
图 1. (a) 全彩晶圆，(b) 5 um 彩色像素间距阵列的 45 度倾斜 SEM 图像，以及 (c) 多层互连技术、电气连接的聚焦离子束切割和横截面 SEM 图像未显示时间表。
图 2. JBD 原生彩色 5.0 um 节距单片 RGB 屏幕的典型红色、绿色和蓝色电致发光光谱，具有窄 FWHM。
JBD创始人兼首席执行官李启明表示：“感谢JBD科学家和工程师的辛勤工作，我们实现了一项工程壮举”。Polychrome 平台提供了改变游戏规则的创新解决方案，并为沉浸式 AR 眼镜打开了大门。AR 眼镜成为下一个计算平台的前景从未如此光明，我们很高兴能与客户一起踏上这段旅程。”
图3(a)-(d)。相同像素位置的各种颜色发射的光学显微图像，以及（e）、（f）通过 5.0μm像素间距技术显示的光学图像。
🔺垂直堆叠并同轴排列
JBD 将于 2024 年上半年展示原生彩色单片多色光机的原型，并计划于2025 年进行量产。
🔺单片全彩MicroLED屏幕
，图源：JBD往期推荐