近年來由於元宇宙的議題持續發酵，市場對於後續所需要的AR/VR/XR 等虛擬/擴增實境應用的需求逐漸上升，一個具備多功能高解析度的全彩微型顯示器成為各家實況眼鏡所需要的重要組成元素。而此一微顯示器所需要的低功耗、輕重量、廣視角的特色，在在超過目前的顯示科技所能提供的服務，並且形成一個巨大的挑戰。相關在實現全彩顯示螢幕的方法上，我們可以有兩種做法：第一種是利用顏色轉換層(color conversion layer)的方式[1]，例如量子點塗佈之大型陣列，搭配單色藍光微發光二極體矩陣；第二種則是利用半導體為主的微發光二極體(micro LEDs)，將紅藍綠三種顏色實現。在這兩種方法中，利用半導體為主的micro LED 具備高效率以及提供高飽和色彩的能力，受到學界、業界的高度重視。然而，在提升螢幕解析度的時候，元件的大小也需要同時微縮。這個微縮的過程必須要能夠克服許多製程上的障礙，方能在最大程度上維持一定元件效率。

 

Fig. 1 高效率紅光微發光二極體示意圖[1]。

 

台灣大學林建中教授及國立陽明交通大學郭浩中教授團隊於近日發表利用AlGaInP半導體所製作之紅光微發光二極體。此種材料同時具備半導體成熟製程、高效率以及高飽和度色彩的特性。過往研究，對於量子效率以及相關的元件特性，有許多突出的成果。本次的研究，希望在元件尺寸大小上能進一步縮小。該團隊利用製程上的精進，在不同的邊長大小之下，所製作的元件均呈現良好的發光特性。元件的側壁利用電漿增強化學氣相沉積系統(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition)鍍上二氧化矽(SiO2)做為絕緣層，以有效控制電流之走向與分布，並且能夠鈍化小元件相關的非輻射複合反應。透過製程的優化，該團隊完成了二微米、五微米、大到15微米的紅光微發光二極體的製作及量測。這些新穎的微小元件，足以應對高解析度螢幕的要求。根據一般的計算標準，顯示器的解析度由元件的大小、元件之間的距離來決定。而二微米的元件在全彩的螢幕考量之下，大約可以達到5000每英寸像素(pixel per inch)的要求。如果只考慮單一顏色，更可以達到一萬每英寸像素，足以符合未來高解析度微顯示器的要求。

 

Fig. 2 邊長大小為(a)十五微米(b)二微米的紅光微發光二極體[2]。