近日，日本豐田合成公司（Toyoda Gosei）在單片全彩Micro LED顯示器領域取得重要進展。他們採用堆疊式銦鎵氮（InGaN）材料，實現了紅、綠、藍（RGB）三色發光，為未來高亮度、小型化的顯示技術鋪平了道路。

圖1.（a）豐田合成所發展全彩單片式Micro-LED的橫斷面結構示意圖。 （b）沒有子像素間隔設計的子像素的電致發光（EL）影像。 （c） 設計有子像素間隔的子像素的EL圖像。 （d）研究人員所開發單晶片Micro-LED晶片的照片

據悉，目前市面上的微型顯示器多採用OLED 技術，但其亮度較低，在戶外或擴增實境（AR）眼鏡等應用中存在限制。而InGaN Micro LED不僅亮度更高，還能透過單晶片整合簡化製造流程。儘管團隊使用的材料再生長製程增加了製造複雜度，但相比量子點或隧道結等方法，它更符合半導體製造流程，具有更大的產業化潛力。

研究團隊利用金屬有機化學氣相沉積（MOCVD）技術在藍寶石基板上生長Micro LED晶片，並透過蝕刻和電極沉積等步驟實現像素分離。最終，他們製造出96×96 像素的微型顯示屏，總尺寸僅3mm × 3mm，可用於小型顯示設備。

圖2. （a）-（c）為驅動電流在10-200μA的範圍之間時，紅色、綠色和藍色子像素的電致發光光譜。 （d）為上述基於單色Micro-LED所製造顯示器在色度圖上體現的顏色再現能力。 （e）為三種單色Micro-LED裝置的電致發光影像。 （f）三種不同顏色子像素Micro-LED的電流-電壓特性

在測試中，RGB三色像素在不同電流下表現穩定，但紅色像素的效率較低，僅0.2%，遠低於綠光（2%）和藍色逛逛（3%）。此外，顯示器的色域覆蓋NTSC 標準的69.9%，低於團隊先前所實現的95.4%，主要由於Micro LED紅光光波長偏短所致。但研究人員表示，這項問題可以透過優化紅色發光層來改善。

團隊也成功用此微型顯示器播放了一張4-bit灰階的全彩圖片，並透過脈寬調變（PWM）技術優化色彩表現。儘管目前仍存在紅色亮度偏低、晶片外圍區域部分不發光的問題，但這些技術難題正在逐步優化。

圖3. 單片式Micro LED陣列的顯示影像

未來，此技術可望應用於AR眼鏡、虛擬實境（VR）設備及高解析度電子觀景窗等領域，推動微型顯示器邁向更高亮度、更廣色域的發展方向。 （LEDinside Irving編譯）

TrendForce 2024 Micro LED 市場趨勢與技術成本分析
出刊日期: 2024年05月31日 / 11月 30 日
語系: 中文 / 英文
格式: PDF
頁數: 160 頁 / 年