紅色Micro-LED
關注創建者：CINNO 創建時間：2023-03-27
紅色Micro-LED的實例教程
同樣地情況對紅色LED來說，其發光效率會從60%下驟降到1%左右，如此大的降幅正是目前問題癥結所在，而造成這種差異的主要原因在于制造這些器件所用的材料不同。
迄今為止，藍色和綠色LED通常由氮化銦鎵（InGaN）材料制成。不過，當開發商同樣用InGaN材料制造更長波長的紅色LED器件時，材料成分的細微差別會在器件的發光區域產生強烈的偏振場，正是這種偏振場極大降低了發光效率。因此，大多數器件制造商開始選擇使用磷化銦鎵（InGaP）半導體材料來制造紅色LED器件。在Micro-LED應用及其擴展問題出現之前，這種方法一直很有效。
業內一些最有頭腦的人一直在試圖從現有的Micro-LED材料系統中找到解決方案。藍色激光二極管先驅、諾貝爾獎獲得者中村修二和加州大學圣巴巴拉分校的同事正在從這個方向出發，以通過最大限度地減少缺陷效應，來提高InGaN和InGaP材料制成的紅色Micro-LED芯片的性能。Zhe Zhuang和沙特阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學（KAUST）的同事們正在使用一種新的化學處理方法，以提高他們基于GaN材料開發的紅色Micro-LED的發光效率。
實際上，目前全球范圍內的初創企業也都在將精力集中在紅色Micro-LED的制造上。韓國紫外LED制造商Soft Epi正在通過生長工藝的調整，來提高GaN基紅色Micro-LED的發光效率。比利時Imec的衍生公司Micledi最近宣布成功推出了一款發出“法拉利紅”色光的AlInGaP Micro-LED芯片。在英國，劍橋大學的衍生初創公司Porotech開發了多孔GaN晶圓，他們將其稱為PoroGaN，并認為這將是制造可發出各種顏色光Micro-LED芯片的基礎。另外，Porotech最近還與總部位于威爾士的化合物半導體晶圓供應商IQE聯手開發晶圓產品。
展開 CINNO Research產業資訊，MICLEDI是一家生產增強現實智能眼鏡用Micro-LED顯示模組的無晶圓開發商。該公司位于比利時魯汶，于2019年從納米電子學研究中心IMEC分拆出來。近日，該公司對外展示了一款新型GaN基紅色Micro-LED，其發光波長為630nm，光譜半高寬（FWHM）在50nm左右。據介紹，這一技術上的突破讓該公司現在可以直接將高度優化的紅色Micro-LED芯片集成到其全彩色Micro-LED顯示模組中。這里面要提到，在傳統RGB型Micro-LED顯示方案中，紅色Micro-LED一直都是瓶頸。
圖1. MICLEDI推出其新型紅色Micro-LED，將用于RGB型Micro-LED全彩顯示器
MICLEDI表示，其Micro-LED全彩色顯示器圍繞性能提升作了特殊的設計，可以滿足當前AR智能眼鏡的最高性能標準。目前，與室外日光應用環境相比，用于室內或較暗燈光環境下的AR智能眼鏡的發光效率、亮度以及其他總體性能都較低。從市場看，基于透明鏡片設計的高端AR智能眼鏡，既適用室內光線不足的環境，也滿足室外陽光充足的環境，這一點對于AR智能眼鏡滿足消費者的不同環境需求非常重要。通過優化每種顏色Micro-LED顯示器件的化學和物理特性，MICLEDI聲稱他們可以實現市場上任何替代解決方案的最高亮度。
展開 據報道，該公司開發出世界上第一臺基于原生紅色氮化銦鎵(InGaN)的Micro-LED微型顯示器——對角線尺寸為0.55 英寸，分辨率為960×540。
到目前為止，業界還只能使用GaN基發光器件來制造藍色和綠色的Micro-LED微型顯示器。紅色Micro-LED微型發光器件需要用到磷化鋁銦鎵材料，不過這種材料的紅色Micro-LED在AR所需尺寸層面還有很多問題，主要就是這種器件的光效會隨著尺寸的減小而急劇降低。實際上，為了制作出全彩顯示器，業界必須解決紅色Micro-LED的效率問題，進而最終將三者結合起來。
針對此問題，Porotech突破性地開發出一種基于原生氮化銦鎵材料的紅色Micro-LED，他們現在可以結合這三種分別發出紅色、綠色和藍色光的Micro-LED技術開發出全彩微型顯示器。另外，這也意味著現在制造廠商可以利用同一類工具鏈（Tool Chain）——它消除了原來使用不同材料結構制造時所需混合設備的復雜性。
“AR是一種可以改變游戲規則的技術，而Micro-LED技術更是推動AR技術最終商業化的重要因素，”Porotech首席執行官兼聯合創始人博士說，“在傳統的液晶顯示器 (LCD) 中，圖像是利用液晶屏調制和過濾背光所發白光的結果，實際上，這一調制和過濾過程將背光所發光能中很大一部分浪費掉了。除了這種低效率問題之外，LCD顯示器的各種過濾、擴散和調制材料也會也影響整個顯示器的輕薄屬性。
“另一方面，自發光型顯示技術可以自己發出所需的光——對比LCD其光能利用率要高很多。這其中，基于無機發光材料的自發光顯示器更可以以單片方式生產制造。與傳統的LCD或有機半導體顯示器相比，它們更容易縮小像素尺寸，從而制造出更小、更輕、更亮和可靠的高分辨率顯示器。”
展開 CINNO Research產業資訊，
作為
全球領先的化合物半導體器件供應商
，
首爾半導體的子公司首爾偉傲世
近日對外
宣布
，其
和
位于
圣巴巴拉的固態照明與能源電子中心
（
SSLEEC
）
團隊
（
由加州大學諾貝爾物理學獎獲得者中村修二教授領導
）合作
，成功開發出直徑為
1μm
的藍色和綠色
Micro-
LED
。
與此同時，他們還
解決了
很多和小尺寸（小于
70um
）紅色
Micro-LED
相關的問題
，
目前
這些
紅色
Micro-LED
一直受制于
外量子效率
（
E
QE
）的降低
而無法批量生產。
根據外媒Display Daily報告，據介紹，首爾偉傲世目前已開始量產，并有望成為全球顯示行業的游戲規則改變者。
首爾偉傲世和圣巴巴拉SSLEEC團隊合作，克服了Micro-LED外部量子效率和產量下降問題。在此基礎上，首爾偉傲世成功量產應用了兩款70μm紅色Micro-LED 的產品（MC04、MC02）。此外，該公司還準備在2021年下半年發布一款30μm單像素Micro-LED產品，在2022年發布一款10μm單像素Micro-LED產品。
展開 據介紹，JBD公司是Micro-LED顯示技術領域的一家前沿公司，而Porotech將在該合作關系下，為JBD公司提供其專有的多孔氮化鎵(GaN)技術，以助力其開發出改變整個電子顯示行業的技術和產品。
Porotech公司的多孔氮化鎵技術是顯示技術的突破，它意味著在未來，再小的顯示設備也能顯示高亮度、高清晰和更生動的畫面。另一方面，近些年市場上新推出的Micro-LED也是智能手機、智能手表和VR/AR頭戴式設備等產品實現下一個飛躍的潛在技術。相比較于OLED，這種技術可以實現高亮度顯示，它在戶外環境中特別有用——可以提高顯示對比度，傳統顯示技術中，太陽光經過顯示器反射會極大降低顯示器的畫面對比度。
當前的Micro-LED技術有著一個很大的問題，那就是其性能會隨著設備尺寸的減小而惡化。不過，Porotech公司開發出了一種新型多孔GaN半導體材料，并憑借此技術重新定義了Micro-LED的潛力。另外，這種技術也非常適合大規模生產的性能改進，甚至還可以根據個別客戶的需求進行定制設計和生產。
就在去年，Porotech公司推出了全球首款用于Micro-LED 應用的商用原生紅色銦氮化鎵 (InGaN) LED外延片。JBD現在計劃使用Porotech公司的多孔GaN技術來制造InGaN基紅色Micro-LED顯示器，并將其用于VR/AR頭戴式設備、AR智能運動護目鏡和平視顯示器等應用。
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盡管沒有具體提供該器件的電致發光結果，但這里提到的IQE的大幅度提升非常引人注意，因為它將能夠助力更低功耗綠色和紅色Micro-LED的制造和商業化。
如業內所熟知，直接在硅基板上制造藍色LED有很多問題，所以通常需要使用AlN成核層和一些分級AlGaN緩沖層來橋接硅和GaN之間的非常大的熱膨脹失配。
目前，該公司正在增加其晶圓供應，以便支持客戶定制其專有紅色Micro-LED芯片。據O'Brien的估計，這些初始LED器件的外部量子效率約為3%。
圖2. Kubos半導體制作的直徑為50微米的綠色、琥珀色和紅色Micro-LED器件。
近日，該公司對外展示了一款新型GaN基紅色Micro-LED，其發光波長為630nm，光譜半高寬（FWHM）在50nm左右。據介紹，這一技術上的突破讓該公司現在可以直接將高度優化的紅色Micro-LED芯片集成到其全彩色Micro-LED顯示模組中。這里面要提到，在傳統RGB型Micro-LED顯示方案中，紅色Micro-LED一直都是瓶頸。
圖1.
垂直結構AlInGaP（磷化鋁鎵銦）等典型的紅色Micro-LED可以與藍色和綠色InGaN（氮化銦鎵）LED相匹配。基于AlInGaP材料的垂直結構Micro-LED顯示屏，其制造工藝在垂直結構中更具代表性，另外InGaN材料的垂直結構RGB Micro-LED也采用了類似的工藝流程。
此外，InGaN倒裝芯片結構也是一大類，它在制造方面類似于傳統的LED倒裝芯片解決方案。
到目前為止，業界還只能使用GaN基發光器件來制造藍色和綠色的Micro-LED微型顯示器。紅色Micro-LED微型發光器件需要用到磷化鋁銦鎵材料，不過這種材料的紅色Micro-LED在AR所需尺寸層面還有很多問題，主要就是這種器件的光效會隨著尺寸的減小而急劇降低。實際上，為了制作出全彩顯示器，業界必須解決紅色Micro-LED的效率問題，進而最終將三者結合起來。
與此同時，他們還
解決了
很多和小尺寸（小于
70um
）紅色
Micro-LED
相關的問題
，
目前
這些
紅色
Micro-LED
一直受制于
外量子效率
（
E
QE
）的降低
而無法批量生產。
JBD現在計劃使用Porotech公司的多孔GaN技術來制造InGaN基紅色Micro-LED顯示器，并將其用于VR/AR頭戴式設備、AR智能運動護目鏡和平視顯示器等應用。
