近日，MicroLED 技術的全球領導者 JBD 宣布推出備受期待的單片式 RGB MicroLED 微顯示屏 Phoenix（鳳凰）系列原型機。之前發布並正在量產的 Hummingbird（蜂鳥）系列針對 30°FOV 應用，但 Phoenix 系列設計用於 50° FOV 波導。
Phoenix 目前的工程樣品採用 0.22 英寸面板，具有 2K 解析度和 5.2um 子像素間距。一個 2X2 的子像素陣列組合成一個 5um 間距的白色像素，具有 4 個獨立的電流驅動通道。其中三個通道分別與 AlInGaN 藍色發射器、AlInGaN 綠色發射器和 AlInGaP 紅色發射器連接。最重要的是，這些半導體發射器垂直堆疊並同軸排列，如圖 1 中的截面 SEM 圖像所示。這種獨特的發射器排列允許在垂直方向上實現高 WPE 和高度聚光。在未來的生產階段，JBD 計劃將 0.3 英寸面板作為標準產品，具有 4K 解析度和 2um 子像素間距，相當於 2K 解析度，白色像素間距為 4um。
圖1：（a）全彩晶圓；（b）5um彩色像素間距陣列的45度傾斜SEM圖像；（c）多級互連技術的聚焦離子束切割和橫截面SEM圖像，未顯示電氣連接時間表
迄今為止，使用量子點（QD）進行顏色轉換仍然是實現單片 RGB 顯示的最常用方法。這種向下轉換方法目前在可實現最大亮度和器件壽命方面受到限制，因為 QD 壽命會隨著泵浦通量密度和 MicroLED 結溫的增加而顯著降低。其他基於外延的三色集成技術，例如多色外延層、選擇性區域外延、再生、納米結構和 3D 結構，尚未在像素間距小於 10um 的情況下生產出更好的原型。
現有的全彩色 MicroLED 顯示器是通過將三個獨立的紅色、綠色和藍色面板與 X 立方體稜鏡相結合來實現的。單面板單片 RGB 微型顯示器最終是首選，因為它可以實現更大的視野和更小的光引擎外形。此外，由於簡化的系統級集成到 AR 眼鏡上減少了光學損耗，因此可以實現更高的波導準直效率。然而，由於將三種顏色集成到單個晶圓上相關的技術挑戰，用於 AR 應用的基於 MicroLED 的超細間距（
利用其在晶圓級鍵合和薄外延技術方面的專業知識，JBD 使用其專有的多層互連技術成功開發了全彩顯示器。原生氮化物和磷化物外延以及晶片工藝（如 Mesa 蝕刻、鈍化和微透鏡），基於 JBD 屢獲殊榮的「SID 2023 年度顯示器」單色面板（目前正在批量生產），從而確保其可製造性、高插座效率、可靠性和窄光束準直得以保持。該技術的一個關鍵特點是總堆疊厚度小於 5um，這是有史以來最薄的，可以最大限度地減少腔內的吸收損耗。再加上能夠以高通量密度操作原生彩色光源的能力，使用該平台可以實現高達100 萬尼特的白平衡亮度。全原生色彩解決方案的另一個顯著特點是能夠在半峰全寬（FWHM）光譜下實現，從而獲得高色彩質量和色彩純度的圖像。圖2 顯示了分別針對紅色、綠色和藍色像素實現的 15nm、30nm 和 18nm FWHM 值。
圖2：JBD的原生彩色5.0um間距單片式RGB屏具有窄FWHM的典型紅、綠、藍電致發光光譜。
JBD 創始人兼首席執行官李啟明表示：「由於 JBD 科學家和工程師的辛勤工作，我們取得了這一工程壯舉。Polychrome 平台提供改變遊戲規則的創新解決方案，並為沉浸式 AR 眼鏡打開大門。AR 眼鏡成為下一個計算平台的前景從未如此光明，我們很高興能與客戶一起踏上這段旅程。」
JBD 將於 2024 年上半年展示原生彩色單片多色投影儀的原型。這些面板計劃於 2025 年投入量產。
