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发挥氮化镓特性,Porotech攻克红光Micro LED技术瓶颈

近年来Micro LED技术不断突破,加上元宇宙、车用领域带动次世代显示技术的需求,商用化这一目标仿佛近在咫尺。其中,红光Micro LED芯片一直是技术瓶颈,但英国Micro LED公司却将材料的劣势化为优势,甚至有效缩短制程、降低成本,这到底怎么做到?《科技新报》特地专访Porotech执行长兼创办人朱彤彤,来了解该公司的技术独到之处。

近年来Micro LED技术不断突破,加上元宇宙、车用领域带动次世代显示技术的需求,商用化这一目标仿佛近在咫尺。其中,红光Micro LED芯片一直是技术瓶颈,但英国Micro LED公司却将材料的劣势化为优势,甚至有效缩短制程、降低成本,这到底怎么做到?《科技新报》特地专访Porotech执行长兼创办人朱彤彤,来了解该公司的技术独到之处。

Micro LED技术提供商Porotech成立于2018年4月、2019年11月从剑桥大学分拆,Porotech执行长朱彤彤表示,过去在剑桥大学常做磊晶相关材料,一开始做雷射、量子光源,没特定选做Micro LED,但因了解材料的优点、缺点和本身问题,深知如何发挥材料特性,发现通过“纳米波谱架构”可有效发挥氮化镓特性,这个材料跟硅基、CMOS结合后优势更强,经过技术、市场潜力等多方位评估后,决定从Micro LED切入。

因为深刻了解氮化镓的材料特性,Porotech去年发表全球第一套氮化铟镓(InGaN)基的红光、蓝光、绿光的Micro LED显示器,打破红、绿、蓝必须通过不同材料的瓶颈,有效解决红光Micro LED必须混合多种材料系统的问题,且不再受限于任何基板,可有效降低成本问题。

▲ 全球第一套氮化铟镓(InGaN)基的红光显示器。(Source:Porotech)

朱彤彤指出,这项技术会尽快实现产品化,目前已经与面板厂合作,提供材料和芯片来供巨量转移和面板制程,终端市场主要是大尺寸屏幕和手机。

而Porotech主要技术聚焦于“动态画素调整”,顾名思义是可动态调整颜色。朱彤彤解释,只要通过一颗芯片、同一个像素,就能散发任何人眼所见的任何色彩,通过电流密度、电压驱动,让氮化镓实现所有颜色,“只要给它一个讯号,就能改变颜色,按一下钮就是绿色,也可以是蓝色、红色”。

不过,“动态画素调整”不光是LED问题,需要特制背板和驱动方式,寻找供应链及合作厂商,提供客户做自己的Micro Display,所以需要长时间布局。朱彤彤也透露,今年下半年会展示真正的动态调光、多色显示模块,预计8月底、9月初会有第一批样机。

由于这项技术通过驱动方式决定颜色亮度,材料端必须固定规格,确认电流密度、电压的数值可调成何种颜色;此外,要将三种颜色整合在一颗芯片上,也是较困难的部分。

▲ 通过不同数值驱动,可以展现不同颜色。(Source:Porotech)

朱彤彤指出,由于没有传统子像素(sub pixel),这种技术有助于在同样分辨率条件下,Micro LED发光区域较大、芯片尺寸也较大、效率也高,系统端在整合时无须考虑材料间的匹配程度,也不需要让红色、绿色、蓝色各磊晶长一次,或垂直堆栈。此外,在消除Micro LED关键制造障碍后,还能解决修复功能,提高产量,并降低生产成本和上市时间。

朱彤彤表示,“氮化镓有这种特性,单色颜色纯度会飘移,颜色会跟着密度动,所以我们利用材料体系特性,反而可以将单色做得非常纯,只要将材料限制和导致颜色不纯的因素去掉,同时利用颜色飘移,将它做到最大化,就能实现全彩。”

研究Micro LED必须用半导体思维

在被问及Micro LED最大瓶颈,朱彤彤认为,过去传统LED与半导体有各自的生态,但Micro LED不一样,必须将两个结合在一起,从材料、思维、产线甚至整个产业,都要像半导体的思维迈进,“必须考虑良率和后续硅基背板,加上系统整合,在Micro LED产业中,不是最亮才是效率最好,还要考虑到后续芯片、驱动方式和SOC匹配程度。”

他认为,现在最大问题是要做到跟半导体一样的精度、质量、良率,才能跟硅基进行匹配和整合,“不是LED归为LED、半导体归为半导体,两者必须结合,除了有半导体的强势表现,还必须发挥氮化镓LED特性。”

Micro LED不再是传统LED,而是必须以半导体思维执行。朱彤彤认为,Micro LED未来不光是“显示要求”,长远必须将Micro LED做到终端SOC上面,在沟通效率、功能性上改进,目前芯片太多仍不是最终端的解决方案。也因此,朱彤彤希望Porotech成为系统整合解决方案的提供商,从原本做材料、外延片,到后来芯片、Micro Display,下一步是光学,最后是提供光模块(Optical Module)解决方案。

至于最大竞争对手,朱彤彤开玩笑说道,“目前最大竞争对手就是OLED!”,希望以开放合作的心态,与其他Micro LED公司一起做事、学习。他认为,Micro LED是现在唯一一次机会,值得大家尝试,做到跟半导体一样做到达12英寸。此外,也希望通过Micro LED这个机会,将化合物半导体上升一个档次,与硅基对齐,当做到12英寸时,Micro LED功能性和应用场景将有更好的发挥。

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