Vuzix | 可能将最早推出硅基Micro-LED AR产品 CINNO外媒资讯

CINNO外媒资讯，AR（增强现实）智能眼镜制造商Vuzix正在与PlesseySemiconductor和Jasper Display合作开发新的显示设备应用于其AR智能眼镜产品。

从技术发展路线看，Vizux在今年夏季会使用单色显示设备，而在今年年底前会切换成全彩设备，这可能意味着Vizux可能会在2019年推出一款新的智能眼镜产品。

根据技术开发人员的说法，作为光引擎的Micro-LED的尺寸大概只有竞争对手的一半。该Micro-LED显示设备的亮度非常高，而且功耗也很低——这正是下一代AR显示器所需要的属性。

在2018年国际消费电子展（CES）上，我们有机会看到了一款单色的早期原型产品，它是以Micro-LED显示屏为显示源的手持式光波导产品，其显示图像即使在白天也能清晰可见。

Plessey Semiconductor是一家总部位于英国的公司，该公司正使用硅基氮化镓（GaN）技术制造单片Micro-LED微型显示器。像Allos Semiconductor和Aledia一样，Plessey也相信基于硅基板的产品工艺具有巨大的优势，特别是在尺寸、设备成熟度，规模化生产和成本等方面。基于蓝宝石的氮化镓晶圆限于6英寸，而Plessey的硅基氮化镓晶圆可以制造出10英寸的产品。

Plessey于2012年通过收购的方式，从剑桥大学获得硅基氮化镓技术，并于2013年在一系列细分市场中推出用于LED开发的6英寸晶圆。众所周知，随着晶圆尺寸的增加，混合晶圆有可能会因为应力不均而出现翘曲或“马铃薯芯片”问题。Plessey表示已经解决了这个问题，并透露其部分解决方案是采用平面LED的结构。

Plessey可以制作高效的小型设备

在SID 2018显示周的一篇技术论文中，Keith Strickland表示，该公司已经制造出尺寸小至1微米的Micro-LED显示器件。同时，他们在小至4微米的Micro-LED显示器件设计中看到超过20％的外量子效率（EQE）。这很重要，因为随着LED尺寸的减小，EQE也会急剧下降，对于这么小尺寸的Micro-LED显示设备而言，EQE通常小到个位数字。（这可能是因为边缘缺陷，包括法国LETI在内的众多研究人员正在进行的大量研发工作以改善小尺寸Micro-LED器件的性能。）

为了制造Micro-LED，Plessey与Jasper Display合作。Jasper制造出LCOS微型显示器已经有一段时间了，但近年来却一直致力于将其背板技术用作其他应用的平台，其中之一便是Micro-LED显示器。

在用于LCOS微型显示器的背板基础上，Jasper稍微作了设计修改，从而可以为Micro-LED显示器件提供电流驱动。这些修改包括在顶部增加更多金属以应对高达2安培的驱动电流，而单个像素则可以支持从0.2μA到1.0μA的电流驱动。该驱动背板可以在常规CMOS代工厂中以常规方式制造。

在这之后，Plessey负责在其硅基GaN晶圆上制备Micro-LED。Strickland说，与蓝宝石相比，使用硅基板不仅可以实现更大尺寸和低成本生产，还可以极大地改善Micro-LED显示器的特性。

他将硅基氮化镓技术的主要优势描述如下：

更好的散热性能（更低的LED工作温度=更高的可靠性）；

聚焦的发光表面；

均匀度；

例如，你知道硅的导热率比蓝宝石好6倍吗？（硅的导热率= 149W /（m·K），而蓝宝石的导热率= 27W /（m·K））。

如下图示数据就波长均匀性对比了Plessey的硅基GaN晶圆和蓝宝石GaN晶圆的标准偏差。实际上，这种一致性高度依赖于设备和加工工艺，所以这样的对比可能意义不大。第二张图展示了多个混合晶圆的低弯曲数据。

聚焦的光线来自带镜子的平面结构

如上左图为普通基于蓝宝石基板的GaN Micro-LED，而右图为Plessey的基于硅基板的GaN Micro-LED，它沿着有源区域上的镜面层，将Micro-LED设计成上表面具有N和P接触的平面结构。在制作完Micro-LED后，工艺设备会将该混合晶片翻转并与CMOS背板对位，从而形成具有夹在两个硅晶片之间的Micro-LED和有源矩阵的三明治结构。为了制成最终的Micro-LED产品，最后一步还要从硅基GaN侧去除硅晶片以露出最终发光显示的Micro-LED。

这些制程并不简单。在对位两个不透明的硅晶片、接触材料设计选择、平面性保证和硅晶片去除等方面仍然存在很多急需克服的问题，而且所有这些工艺过程都必须在高收益和高效率的前提下完成。

为了支持Vuzix的研发计划，Plessey计划使用Jasper的SP70驱动背板，该背板大小0.7英寸，具有1920 x 1080像素，像素点间距8微米，支持60 fps的帧频。最终单色（蓝色）版本Micro-LED显示器会在今年夏天交付。

为了达到全彩色，Plessey计划在同一显示器上以8微米的间距沉积红色和绿色量子点形成RGGB Pattern，当然，对应蓝色子像素的部分没有量子点沉积。关于这个方案，目前Plessey还没有披露合作伙伴和工艺方面的详细信息。这是一个正在发展的领域，Plessey最终想做出一个960 x 540分辨率的全彩显示屏，产品预计将于2018年年底推出。

第二代Micro-LED显示器计划于2019年6月发布。这个1英寸的显示设备将具有1920 x 1080分辨率，60 fps帧频和11.5微米的全彩色像素间距。Plessey表示，第二代Micro-LED显示器（子像素间距为5.8微米）的架构将是三元组（Triadarrangement）方式的，因此它可能会使用子像素渲染技术。DeepSky也在尝试使用三元组Micro-LED架构结合子像素渲染技术的方案来提高最终的显示分辨率。（CINNO外媒编辑山海观编译）

来源：DisplayDaily

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