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

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

Phoenix系列原型目前採用0.22吋面板，解析度為2K，子畫素等效尺寸為2.5um。2×2子畫素組合成一個5um週期的白色畫素，子畫素由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吋面板作為標準產品，其具備4K解析度和2um畫素間距的子畫素，相當於2K解析度和4um畫素間距的白色畫素。

這些半導體發射器垂直堆疊並同軸排列，如圖1中的截面SEM圖像所示。

▲ 圖1：（a）單片全彩晶圓；（b）5um彩色畫素間距陣列；（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。其他基於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，尚未能有畫素間距小於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微顯示螢幕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，由於簡化了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准直效率。

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螢幕的可行性，與現有的單面板Micro OLED螢幕相比，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螢幕。原生氮化物和磷化物外延及晶片製程，如Mesa蝕刻、鈍化和微透鏡，均基於JBD的單色面板（目前正在批量生產），從而確保其可製造性、效率、可靠性和准直度得以保持。

該技術的一個主要特點是疊層總厚度小於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，使用該平台可以實現高達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、綠色和藍色畫素的全寬最大FWHM值分別為15nm、30nm和18nm。

▲ 圖2. JBD的原生彩色RGB螢幕具有窄FWHM的典型發光光譜

▲ 圖3(a)-(d).相同畫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創始人兼首席執行長李起鳴表示，全新發布的“Phoenix系列”單晶片全彩平台提供了創新解決方案，為沈浸式AR眼鏡打開了大門。

JBD將於2024年上半年發布單片全彩垂直堆疊光引擎的原型，併計劃於2025年投入量產。

（來源：JBD）