微型LED的案例
Ansys Lumerical | 基于氮化物的微型LED
附件下載
聯系工作人員獲取附件
前言
在本例中，我們在Ansys Lumerical MultiphysicsTM中模擬了基于氮化物的藍光發射微型LED（uLED），在CHARGE和MQW（多量子井）求解器之間有一個半耦合工作流。我們利用了幾個新功能，包括1.在MQW求解器中支持高階k.p方法（6×6和8×8），2.支持wurzite晶體結構，以及3.在氮化物中包含材料極化效應以模擬uLED并計算其帶狀圖和自發發射率的腳本解決方案。
綜述
由于其高自發射亮度、高集成密度和更快的響應時間，uLED已成為下一代顯示器的絕佳候選者。基于氮化物的藍色uLED對于實現全彩uLED顯示至關重要。然而，非輻射重組機制和極化誘導的量子限制性斯塔克效應（QCSE）限制了它們的效率。數值模擬可以作為獲得對這些機制的物理洞察力并確定最佳設備運行條件的強大工具。在這個工作流程中，我們使用半耦合CHARGE和MQW求解器來模擬uLED，并演示材料極化對其帶圖和自發發射光譜的影響。
本例中模擬的uLED基于參考文獻[1]。uLED的結構圖如上所示。主動區是無參雜的單量子阱，2納米的In0.2Ga0.8N。兩側分別被N參雜的In0.02Ga0.98N與P參雜的Al0.3Ga0.7N包圍。
步驟1：從CHARGE模擬中提取載流子密度和電場分布
在第一步中，我們使用CHARGE求解器模擬uLED，該求解器自一致地求解漂移-擴散和泊松方程，以返回載流子密度和電場分布。我們進行了兩次模擬，第一次模擬不包括極化效應，而第二次模擬同時考慮了自發和應變誘導的極化。材料極化效應表現為表面電荷密度，使用表面電荷密度邊界條件應用于有源區域的界面。表面電荷濃度的值是通過腳本解決方案預先計算的。
展開 君萬微Micro LED微顯示器進入量產
除了推出單色Micro LED微顯示產品之外，君萬微目前正在積極研究開發全彩Micro LED微型顯示器，加速Micro LED產品在VR/AR等顯示領域的應用。
據了解，君萬微電子是國際領先的Micro LED微型顯示芯片和器件的研發、生產、銷售為一體的企業，也是最早開展Micro LED微型顯示技術研究并嘗試推動其產業化的公司之一，2016年就取得了階段性技術突破，成功開發出國內首款高亮、高分辨率Micro LED微顯示芯片，開始在行業中嶄露頭角。
近年來，隨著Micro LED概念不斷升溫，君萬微電子加大研發投入，攻克了Micro LED微型顯示器關鍵技術和工藝挑戰。據介紹，君萬微電子經過長年的技術攻關，已經掌握了氮化鎵 Micro-LED陣列設計、Micro-LED芯片技術、Micro-LED顯示的驅動背板技術，以及低成本、高良率微顯示器制作工藝等關鍵核心技術，擁有多項專有技術和獨家工藝方案，在行業內建立核心技術壁壘。
在打通關鍵技術節點之后，君萬微電子持續精進，推動Micro LED微顯示器的商業化量產。經過不斷摸索，君萬微電子掌握了Micro LED微顯示器的完整芯片和器件工藝制造能力,已經在我國浙江紹興投建首條Micro LED微型顯示器量產線。據介紹，君萬微電子通過大量的開發驗證，不僅能夠提供滿足工業標準的產品，還突破高良率的批量生產工藝，真正能夠實現Micro LED微型顯示器規模化量產。
但君萬微電子并不滿足于單色Micro-LED量產，還在積極克服全彩化Micro-LED微型顯示器技術瓶頸。如果君萬微電子全彩化Micro-LED微型顯示器能夠量產，Micro-LED微型顯示器將從單色時代進入彩色時代，全面助推元宇宙入口XR設備的突破。
- END -
展開 光遺傳操控末梢神經：解密人體“炎癥”之謎
該裝置主要由以下四部分構成：
■ 折疊于坐骨神經周圍且具有高契合度的環繞型高效微型LED陣列
■ 用于連接微型LED與皮下線纜并削弱局部運動的影響的可伸縮紐帶
■ 經皮下延伸至頭戴式連接器的雙線電纜
■ 集成了多通道刺激、一米以內的無線通訊與藍牙操控以及鋰電池自主供電等功能的輕便緊湊型頭戴式控制設備
圖2 由微型LED陣列組成的無線光電調控設備
圖源：Epineural optogenetic activation of nociceptors initiates and amplifies inflammation.
Nat Biotechnol (2020). Fig. 1d
隨后，研究人員對上述無線光電系統進行了活體植入安全性的檢測中并將微型LED與皮下線纜植入到了小鼠體內。研究人員可以通過藍牙接入設備獲取系統的實時狀態信息并發送遠程指令實現對自由活動小鼠的光遺傳刺激與調控。術后的跟蹤觀察與組織學分析顯示被植入的微型LED陣列與線纜并未引發嚴重的組織變形或排異反應，從而展現了該無線光電系統被植入部分良好的生物兼容性以及整個系統被用于神經生物學實驗的可行性。
圖3 無線光電系統活體植入與運行示意圖
圖源：Epineural optogenetic activation of nociceptors initiates and amplifies inflammation.
Nat Biotechnol (2020). Fig. 1c
在接下來的活體實驗中，研究人員選取了能在痛覺傳入神經上特異性表達通道視紫紅質蛋白-2（Channelrhodopsin-2）的轉基因小鼠（TRPV1-Cre::ChR2）并將無線光電調控設備植入小鼠體內。
展開 蘋果努力擺脫三星供應，自研MicroLED巨量轉移技術達到全球第一？
利用智慧芽研發情報庫可以看到，該方案包括基底、臺面結構、電極、介電層，以及介電層上圍繞臺面結構的導電接地平面，可將電壓施加到微型器件轉移頭和頭陣列以從載體襯底拾取微型器件并將微型器件釋放到接收襯底上。
圖：蘋果技術方案展示（來源：智慧芽研發情報庫）
蘋果全彩顯示技術早有布局
在全彩顯示領域，主要有三條技術路線：RGB三色LED法、波長轉換法和3D納米線法。由于巨量轉移技術限制，以RGB三色芯片來實現全彩化，對Micro-LED顯示技術而言非常困難，因此應用單色紫外光LED或藍光LED搭配色彩轉換材料來達成全彩化是目前比較可行的方式之一。當前業內重點關注的是量子轉換效率和光串擾問題。
白皮書顯示，在通過波長轉換實現全彩化的技術路線中，蘋果公司此前收購的Luxvue早在2013年就有相關的技術布局。
圖：波長轉換實現全彩化技術路線圖
通過智慧芽研發情報庫深入分析該技術方案可知，在微型LED器件上形成波長轉換層波長轉換層可以由玻璃、環氧樹脂、硅膠、亞克力等材料形成，每個波長轉換層包括分散在其中的磷光體顆粒，微型LED器件被設計為發射紫外線或藍光，在微型LED器件周圍形成紅色發射轉換層、綠色發射波長轉換層或藍光發射轉換層。
圖：蘋果技術方案展示（來源：智慧芽研發情報庫）
上述兩大技術領域，目前都正在加速研發攻堅中，距離大規模量產還有一定的差距。蘋果試圖擺脫的三星也正在Micro-LED領域中全力研發，未來或將有更大的技術突破。不過可以確定的是，Micro-LED商業化的明天離我們越來越近了。
展開 
鐳昱半導體 | 獲千萬美元Pre-A輪融資，用于擴產標準全彩色Micro LED
Raysolve創始人兼首席執行官莊永漳博士表示：“憑借GaN基驅動背板技術的進步，Raysolve目前已經在單芯片、全彩色、Micro-LED微型顯示器方面開發了一套世界領先的技術和解決方案。我們的Micro-LED微型顯示器具有超高的效率、對比度和亮度，另外還擁有尺寸小、低功耗和低封裝成本等諸多優勢。”
另外，莊博士還強調，目前大多數Micro-LED微顯示器開發商仍然采用倒裝芯片架構。這種技術一直因為受對準精度和像素尺寸的限制而無法實現高分辨率微型顯示器用超高像素密度。眾所周知，市場上AR等類型智能眼鏡對顯示器的像素分辨率有著天然的需求。作為對比，Raysolve在大尺寸外延片鍵合方面擁有專有技術，它可以保證超高像素密度微型顯示器的高效生產。另外，它還可以進一步提升芯片的性能和能效，正是這些關鍵技術在Raysolve和競爭對手間形成了技術壁壘。
這里需要了解的是，Micro-LED顯示器領域一直存在兩條技術路線。第一種利用巨量轉移技術實現超高像素和分辨率，不過該技術不適用于微型顯示器。第二條路線則采用半導體集成電路技術，即在CMOS驅動背板上直接設計和制造Micro-LED陣列，這可以極大減小像素尺寸和間距。目前全球的Micro-LED微型顯示器仍以單色為主，還沒有完善的單芯片全彩色Micro-LED顯示器解決方案，但Raysolve在第二條技術路線上已經確立了世界領先地位。
“Raysolve專有的全彩色Micro-LED微型顯示芯片可以支持消費級AR眼鏡的實現，并基于此重新定義消費者的體驗”，Chong 博士說。AR技術和智能眼鏡有望在未來十年取代智能手機成為終極交互平臺。在單芯片上實現全彩色Micro-LED微型顯示器設計是消費級AR能夠最終進入商用的關鍵。
展開 Micro LED | IdeaFarm推出Micro LED屏下微型攝像頭方案
開放的像素區域是Micro-LED顯示技術的一個天然優勢。與 OLED 顯示器相比，Micro-LED顯示器可以承受更高的驅動電流密度，所以每個像素的發光面積可以設計得很小，這在很大程度上可以避免面板壽命和分辨率的折衷問題。在集成有微型圖像傳感器芯片的 Micro-LED 顯示器中，沒有顯示亮度均勻性問題，因為這些微型圖像傳感器芯片并不在發光像素的下面，它們不影響像素發光亮度，同時其畫面質量也不會受到發光像素的影響。另一點，這些微型圖像傳感器芯片在設計上可以與 Micro-LED 芯片或載體在同一平面上，所以整個顯示設備的厚度也不會增加。此外，這種顯示器中的圖像傳感器芯片數量可以設計更多些，以方便設備可以根據視頻會議應用的內容自適應地調整攝像機的光軸位置。再延伸一下，這種方案甚至還支持多個攝像機畫面的同步，這在未來可以實現更佳的視頻會議體驗。
Micro-LED顯示器可以不需要單獨使用有源矩陣背板，因為用作有源矩陣和顯示器驅動的電路在巨量轉移過程中就可以實現。對比來看，OLED顯示器則需要使用薄膜有源矩陣驅動背板。理論上，Micro-LED 顯示器可以使用印刷電路板作為驅動背板，而有源矩陣電子器件既可以位于Micro-LED的封裝載體中，也可以位于其他芯片載體中，例如圖像傳感器芯片。OLED顯示器原則上也可以使用薄膜工藝和巨量轉移兩種生產工藝制造，只是這可能過于復雜且成本高昂。與Micro-LED 顯示器一起使用的印刷電路板背板結構在材料以及信號和電源路由方面有很多選擇，因為它在設計時不限于透明或耐高溫，導體或絕緣體等。當然，設計者也可以想象在 OLED 有源矩陣基板上集成透鏡和薄膜光電傳感器陣列。不過迄今為止，薄膜光電傳感器陣列的成像性能在可見光靈敏度、噪聲、最小像素尺寸、響應時間等方面與現代硅基CMOS圖像傳感器相比還差很多。
展開 Micro LED | Kopin與日本廠商共同開發2K全彩色Micro LED顯示器
“我們很高興能夠與新的合作伙伴開展項目合作，他們在彩色Micro-LED微型顯示器的開發領域已經取得了一些重要的里程碑式成果，” Kopin 公司的首席執行官John C. C. Fan博士說：“通過溝通了解，我們發現在圍繞如何克服1英寸（對角線長度）2K x 2K全彩Micro-LED微型顯示器的挑戰方面，在彼此的專業領域技術互補性非常強。眾所周知，亮度接近100,000 尼特的超高分辨率全彩Micro-LED微型顯示器除了可以滿足某些AR和MR 應用的苛刻要求，還可以為微型顯示器開拓新的令人興奮的應用領域。此次合作的Micro-LED 微型顯示器將進一步擴大我們的微型顯示器產品組合，最終可以提升我們產品方案優勢，讓公司成為全球唯一一家基于硅基驅動方案提供所有 LCD、LCOS、OLED 和Micro-LED 微型顯示器方案的供應商。目前，公司廣泛的產品組合已經能夠支持我們針對特定應用為客戶提供最佳的產品解決方案。
展開 寄以厚望的Micro LED面臨大挑戰
倘若能夠掌握此發展契機，3到5年后當Micro LED產值占到臺灣平面顯示器產業的十分之一時，就可創造高達1,000億的產值，是顯示器產業不可忽視的發展趨勢。
技術成熟的mini LED會是大挑戰？
據臺媒digitimes報道，業內人士稱，mini LED技術已經足夠成熟，甚至今年已經進入大量生產，但尚未達到批量生產，報道稱，LCD IPS顯示器的迷你LED背光技術可能會成為行業的改變者。
消息人士稱，采用LED背光技術的LCD顯示屏，在亮度，對比度，色彩還原和節能遠遠優于當今的LCD顯示器，甚至可以與AMOLED競爭，同時還能控制生產成本。由于用于面板背光的LED數量大大增加，新技術還可以在很大程度上改善LCD屏幕的HDR性能。以標準智能手機為例，一個5英寸的手機顯示屏包含大約25個LED單元，而迷你LED背光可以包含9,000到10,000個單元。由于更精細的控制，這將帶來更好的HDR表現。
由于能夠調暗單個像素，目前OLED面板仍然要更好，但迷你LED背光顯示器仍然可以滿足在顯示HDR內容時處理局部調光的極端要求。更好的是，新屏幕在厚度方面也可以與AMOLED顯示器競爭。
展望未來，迷你LED背光面板是將來微型LED背光面板的基礎，后者目前仍然很難生產，原因是修復麻煩，并且需要調整CRI（顯色指數）以匹配當前現有的顯示器。如果這些問題得到解決，微型LED技術最終可以將OLED和LCD的優點集為一身。
來源：工商時報
展開 微顯 | 臺灣工研院推出AR眼鏡用高分辨率全彩微型LED，可面向制造平臺出售
該設計采用了一種與半導體工藝類似的異質集成技術——將Micro-LED芯片、CMOS驅動背板和量子點顏色轉換層結合在一起，最終形成一款具有廣色域的微型顯示器。
據介紹，這款AR智能眼鏡用高分辨率全彩色Micro-LED顯示器，目前正在作為面向系統的行業集成和制造平臺服務出售，可在全球范圍內轉讓。
“ITRI這款AR智能眼鏡用高分辨率全彩色Micro-LED顯示屏具有很高的商業價值，由于其高分辨率、高亮度、設備兼容性、緊湊型尺寸和低功耗，可以非常好地提高用戶體驗。這種高分辨率Micro-LED將幫助全球領先的顯示器廠商充分利用各種新興的Micro LED應用。ITRI已經在先導線和技術轉讓方面為客戶提供了各種服務，這將為車載顯示器和下一代XR智能眼鏡地開發奠定基礎，”工研院電子與光電系統研究實驗室總負責人張世杰博士表示。
據了解，為了將ITRI的Micro-LED技術真正落地到增強現實應用中，并將其從實驗室推向市場，ITRI已經于2016年成立了一個技術聯盟，目標致力于整個產業鏈的橫向整合。該聯盟連接了包括先進材料、半導體工藝和精密設備在內的約50家產業鏈供應商。它可以提供從上游到下游的全面解決方案，以滿足客戶不同驗證、開發和IP許可階段的需求。
關于ITRI
臺灣工業技術研究院（ITRI）是世界領先的技術研發機構之一，其成立旨在為社會創造更美好的未來。該研究院成立于1973年，在將臺灣工業從勞動密集型轉變為創新驅動型方面發揮了重要作用。為了滿足市場需求和全球趨勢，它推出了2030年技術戰略和路線圖，重點關注智能生活、優質健康和可持續環境方面的創新發展。另外，它還努力加強智能化使能技術，以支持多樣化的應用。
多年來，工研院一直致力于初創公司和衍生公司的孵化，目前成功的孵化企業包括UMC和臺積電等。
展開 Ansys Speos / Ansys Lumerical | 聯合 optiSLang 的顯示屏優化設計
在Ansys顯示屏設計解決方案中，我們可以使用Lumerical STACK或FDTD構建OLED或微型LED納米結構，并在像素級模擬光提取效率、角發射和顏色，同時將OLED的結構參數、光提取效率和顯示顏色等這些指標輸入optiSLang優化，最后我們可以使用Speos獲得消費者對顯示屏的視覺感知，并了解這些指標如何影響視覺感知。
設計流程
遵循顯示屏物理模擬工作流，將從Lumerical STACK設計像素的納米結構，使用optiSLang實現工作流的自動化，使用optiSLang的優化器來改變像素層設計，優化像素效率和具有復雜交互的光學性能，再到Speos中具有人眼視覺的感知仿真由這些像素制成的顯示產品。整個流程完全采用自動化設計方式，仿真工具之間的數據傳輸無縫兼容。
1.OLED納米光子像素的設計，并在Ansys Lumerical中詳細介紹優化指標。
像素是顯示屏的基本組成部分，也是我們優化的重點。在OLED或LED設備中，陽極和陰極用于注入帶電載流子，帶正電的空穴由空穴注入層和傳輸層傳輸，電子則相反。它們在發射層相遇，在那里可以重新組合形成光子。當然光學材料的性能和層厚對整體光學性能起著關鍵作用，在不影響電性能的情況下改變這些層的厚度，以便最大化光學指標。
Lumerical STACK多層結構解析求解器，因為可以精確地處理多層厚度，對于設計垂直發射的顯示設備，STACK計算速度非常高效，幾秒鐘直接就完成求解，非常適合用于優化程序嘗試數十萬種設計。
在設計顯示屏時，定量的方法描述顏色是非常重要的，可以通過顏色空間進行幾何處理，展示在CIE 1976顏色空間中的色度圖，將光的實際狀態與視覺感知聯系起來。使用紅色、藍色和綠色作為原色，將它們混合在一起，可以在所謂的設備色域內產生白色和任何其他顏色。
展開 蘋果申請新專利：與可折疊屏幕有關
不只如此，蘋果還投入巨資研究MicroLED技術，這種屏幕技術將微型LED組成屏幕，也許可以用來制造柔性屏。(德克)
本文轉自：新浪科技
LED｜Porotech開發出首款原生紅色氮化銦鎵基Micro LED顯示器
CINNO Research產業資訊，2021 年10月19日——劍橋大學衍生公司Porotech在其微型顯示器技術領域獲得突破，將加速增強現實(AR)智能眼鏡的商業化。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。
展開 郭明錤：京東方將在2022年為蘋果MacBook Air供應Mini LED顯示屏
來源 ：快科技、天風證券
天風證券分析師郭明錤最新研報指出，蘋果將在約2022年中期推出全新設計MacBook Air，此新機型主要賣點之一為采用Mini LED顯示屏，而京東方將是MacBook Air的Mini LED顯示屏新供貨商。
郭明錤認為，此訂單對京東方意義非凡，這是京東方首次取得Apple高單價高端訂單外，對京東方的Mini LED顯示屏設計與生產能力將有顯著貢獻并有利于取得非Apple訂單。相信市場低估規格升級與產品組合/產能優化對京東方在2H21–2022年營收與利潤貢獻。
目前還不確定Mini LED MacBook Air大量生產后，既有的M1 MacBook Air會否結束生產。如果M1 MacBook Air會結束生產，則意味著Mini LED MacBook Air起始價可能會與目前的M1 MacBook Air相同。
如果M1 MAcBook Air不會結束生產，則意味著M1 MacBook Air的售價可能會降低。郭明錤認為無論是哪一種情境，均有助于MacBook Air整體出貨量。
一般來說，mini LED指100~300微米大小的LED芯片，芯片間距在0.1~1mm之間，采用SMD、COB或IMD封裝形式的微型LED器件模塊，可應用于直接顯示和背光兩大場景。
展開 AR-HUD 光波導方案優化難題待解？OAS 光學軟件來破局
此外，針對 AR - HUD 系統中的照明光源，選用高亮度、窄光譜的微型 LED 陣列，單顆 LED 的發光角度為 15°，中心波長為 520nm，輸出功率為 50mW，以滿足系統對亮度與色彩的需求。
模型搭建和參數設置
首先創建光波導板三維模型，精確設置其空間位置與方向；隨后添加耦合光柵模型，確保光柵與波導板的精確對接，實現光束的順利耦合。將微型 LED 陣列光源布置在合適位置，模擬實際照明效果。
完成模型搭建后，對系統參數進行全面配置。設定系統的視野（FOV）目標值為 30°×10°，虛擬圖像深度（VID）為 5m，以此為基準調整各光學元件參數。在光線追跡參數設置中，定義光線數量為 10000 條，追跡精度設為 0.01mm，確保模擬結果的準確性與可靠性。同時，考慮環境因素對系統的影響，設置環境光強度為 10000lux，模擬強光環境下的顯示效果，啟動 OAS 軟件的光線追跡功能，對光束在系統中的傳播過程進行模擬。
（反射投影式）
（直接顯示式）
總結
本案例通過 OAS 光學軟件對 AR - HUD 光波導系統進行全面模擬與分析，充分驗證了光波導技術在解決當前 AR - HUD 技術瓶頸方面的顯著優勢。未來，隨著 OAS 光學軟件功能的不斷完善與光波導技術的持續發展，AR - HUD 系統有望實現更高效、更優質的顯示效果，推動智能駕駛交互技術邁向新的高度。
展開 研究人員發現通過半導體材料中預先存在的缺陷產生光的新方法
反過來，這項工作可能對未來開發由單一材料組成的微型LED陣列有幫助。
LEES的共同作者和首席研究員Silvija Grade?ak博士補充說："我們的發現對環境也有影響。例如，這一突破可能會帶來更迅速地淘汰非固態照明源--如白熾燈--甚至是目前的磷酸鹽涂層藍色InGaN LED，采用全固態混色解決方案，進而導致全球能源消耗的顯著減少。"
SMART首席執行官兼LEES首席研究員Eugene Fitzgerald說："我們的工作還可能對半導體和電子行業產生更廣泛的影響，因為這里描述的新方法遵循標準的行業制造程序，可以被廣泛采用并大規模實施。在更宏觀的層面上，除了InGaN驅動的能源節約可能帶來的生態效益外，我們的發現也將有助于該領域繼續研究和開發新的高效InGaN結構。"
展開 