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國外一初創(chuàng)企業(yè)稱，在堆疊式Micro LED上獲突破
由香港城市大學Jr-Hau HE教授及其衍生公司 Rayleigh Vision的微顯示研究團隊在 Micro LED 技術(shù)方面取得了重大進展。
他們新推出的兩層微顯示器陣列堆疊技術(shù)，可制作雙層單元，且每層都可以獨立調(diào)制顏色。
值得注意的是，該團隊的堆疊方法已獲得初步驗證，將有望培育出RGB全彩Micro LED。且預(yù)計到2023年底將實現(xiàn)像素密度增加四倍。該產(chǎn)品具有高對比度、高亮度、寬色域、高效率、低功耗和長使用壽命，適用于娛樂、消費電子和專業(yè)行業(yè)。
公開信息顯示，Rayleigh Vision成立于2023年，是一家專注于Micro LED技術(shù)創(chuàng)新解決方案的初創(chuàng)公司，目前在加州、中國香港及中國臺灣均設(shè)有中心。
此前，該團隊推出了多款Micro LED創(chuàng)新產(chǎn)品，如0.55英寸全彩Micro LED微顯示器、像素密度高達3780 ppi的0.38英寸Micro LED微顯示器。此外，Rayleigh Vision還成功培育2.5微米Micro LED像素、并構(gòu)建密度超過10,000 ppi的像素陣列的技術(shù)。
研究團隊2020年的0.55英寸Micro led顯示屏，展示了其標志
《2023元宇宙LED顯示應(yīng)用調(diào)研白皮書》顯示，疊層式 Micro LED 不僅可實現(xiàn)全彩，并且提高了性能，同時也提高了傳輸過程的效率。轉(zhuǎn)移過程中的步驟將其減少了三分之二（就轉(zhuǎn)移步驟數(shù)量而言），同時可以在單個晶圓上完成所有過程；是目前Micro LED 微顯示技術(shù)的關(guān)注技術(shù)之一。
近年頭部廠商和高校科研機構(gòu)正加速投入疊層式Micro LED的研究當中。包括首爾偉傲世、Lumens、Sundiode、諾視科技等國內(nèi)外LED企業(yè)，以及國內(nèi)的清華大學研究團隊、均有研究成果落地。
■ 首爾偉傲世
2022年，首爾偉傲世展示了WICOP Pixel全彩單芯片顯示技術(shù)。
據(jù)悉，WICOP Pixel 實現(xiàn)三個 RGB Micro LED 垂直堆疊，可將Micro LED顯示屏生產(chǎn)工序減少到三分之一，既提高了Micro LED的良率，又降低了制造成本，這種結(jié)構(gòu)不僅可以制造超小型芯片和均勻呈現(xiàn)顏色，還可以再現(xiàn)各種黑色。
今年2月，首爾偉傲世展示了基于WICOP Pixel技術(shù)的Micro LED顯示屏，亮度提高到了4000nits，將Micro LED的應(yīng)用范圍擴大到包括AR、VR在內(nèi)的元宇宙領(lǐng)域。
■ Sundiode
2021年4月，美國Micro LED微顯示公司Sundiode公布了其專有的堆疊式RGB Micro LED像素技術(shù)，可將單晶圓上的疊層式RGB Micro LED像素陣列直接接合到硅基CMOS背板上。
同年11月，Sundiode展示了疊層式RGB Micro LED全彩顯示器，采用主動矩陣硅基CMOS背板驅(qū)動技術(shù)，Micro LED芯片尺寸為100μm，顯示器尺寸為15.4mm×8.6mm，分辨率為200PPI。
今年年初， Sundiode與GaN技術(shù)開發(fā)商Soft-Epi，共同實現(xiàn)在單個藍寶石晶圓上生長單片全InGaN RGB LED結(jié)構(gòu)。
而后5月，Sundiode與KOPTI（韓國光子技術(shù)研究所）合作開發(fā)一種具有“堆疊”結(jié)構(gòu)、不同的制造Mini/Micro LED方法，可為Micro LED提供RGB三色疊加、且不并排的像素。
目前，Sundiode計劃進一步開發(fā)，未來將在硅 CMOS 背板上使用堆疊 RGB 像素技術(shù)的Mini/Micro LED顯示器。
■ Lumens
今年初，韓國LED開發(fā)商Lumens宣布，已開發(fā)用于Micro LED生產(chǎn)的RGB外延片Monolithic。
據(jù)悉，單個外延片產(chǎn)品是由RGB三光色外延片堆疊而成。在紅光LED材料上，Lumens改用與藍光、綠光相同的氮化銦鎵材料，更易于疊層式芯片的加工與生產(chǎn)。
8月16日，Lumens 在K-Display（韓國顯示器工業(yè)展覽會）首次對外推出 RGB 單芯片 Micro LED。（詳情閱讀）
■ 諾視科技
2022年底，國內(nèi)Micro LED技術(shù)開發(fā)商諾視科技成功點亮0.39英寸的Micro LED微顯示屏，產(chǎn)品采用WLVSP™ (Wafer Level Vertically Stacked Pixels，晶圓級垂直堆疊像素）技術(shù)方案開發(fā)。
據(jù)諾視科技官微信息，其在與湖南大學產(chǎn)學研合作中，逐步實現(xiàn)了大尺寸硅基集成電路工藝和VSP技術(shù)方案的統(tǒng)一，未來湖南大學持續(xù)保持在Micro LED技術(shù)開發(fā)方面展開多層次合作。
■ 數(shù)字光芯
今年3月，數(shù)字光芯在企查查披露了“采用堆疊式封裝的Micro-LED微顯示芯片”的專利申請，該專利已進入授權(quán)階段。
本發(fā)明公開了一種采用堆疊式封裝的Micro LED微顯示芯片，該Micro LED微顯示芯片將數(shù)據(jù)存儲電路與Micro LED像素及驅(qū)動電路獨立為兩個芯片，并使用芯片堆疊技術(shù)將數(shù)據(jù)存儲芯片與Micro LED像素及驅(qū)動電路芯片堆疊封裝，有效的降低了Micro LED微顯示芯片的面積。
4月2日，數(shù)字光芯與諾視科技共同成功點亮0.12英寸 Micro LED微型顯示屏，該微型顯示屏亮度可達數(shù)百萬尼特，像素尺寸3.75μm。
■ 清華大學
2021年5月，清華大學電子工廠系研究團隊開發(fā)了基于疊層式紅、綠、藍三色（RGB）的Micro LED器件陣列設(shè)計。
據(jù)悉，該設(shè)計通過外延剝離和轉(zhuǎn)移印刷的方法，將基于不同無機III-V族單晶半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的薄膜式Micro LED，包括銦鎵磷基（InGaP）紅光LED、銦鎵氮基（InGaN）綠光和藍光LED（尺寸~100μm2，厚度~5μm）異質(zhì)集成，形成垂直堆疊結(jié)構(gòu)。同時，通過設(shè)計具有波長選擇透過的光學薄膜作為Micro LED之間的界面層，提高了器件的發(fā)光效率和輻射性能。
與傳統(tǒng)并排放置的RGB器件結(jié)構(gòu)相比，在同等器件尺寸下，疊層結(jié)構(gòu)比并排結(jié)構(gòu)可將顯示分辨率提升三倍，不僅提高了器件的發(fā)光性能，也降低了制備過程中對加工精度的要求。
■ Youngwoo DSP
2021年，韓國半導(dǎo)體設(shè)備廠Youngwoo DSP獲得政府項目，負責開發(fā)基于超小RGB堆疊層的新型Micro LED制造技術(shù)，項目持續(xù)至2024年底。
據(jù)Youngwoo DSP表示，這項技術(shù)有助于提高巨量轉(zhuǎn)移的對準精度、提升像素點密度，同時還能節(jié)省制造時間、降低成本；相關(guān)產(chǎn)品可應(yīng)用到智能手表、汽車以及AR設(shè)備等。
■ KAIST
2020年，韓國高等科學技術(shù)研究院（KAIST）的研究團隊開發(fā)了一種生產(chǎn)高分辨率Micro LED顯示器的方法。
值得注意的是，該團隊將紅綠藍LED有源層堆疊在3D空間之后使用半導(dǎo)體圖案化工藝，并通過具有濾光片特性的絕緣膜，消除紅、藍光色干擾。最終，顯示器擁有每英寸超過6萬像素的高分辨率。
去年7月，KAIS宣布，由電氣電子工程學院的Sang-Hyun Kim教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊利用單片式3D集成技術(shù)，成功研發(fā)了1600 PPI等效Micro LED顯示器。
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總結(jié)
綜上來看，頭部廠商和高校科研機構(gòu)在堆疊結(jié)構(gòu)Micro LED領(lǐng)域的研發(fā)進展，為Micro LED在中小尺寸領(lǐng)域的應(yīng)用選擇提供了更多的方向。
不過，一個技術(shù)的發(fā)展無外乎市場與技術(shù)的配合。隨著市場上終端大廠紛紛投入，技術(shù)上多種方案百花齊放，相信將加速推動堆疊結(jié)構(gòu)Micro LED技術(shù)的落地及應(yīng)用。
