總部位于香港的Jade Bird Display Ltd（JBD）最近展示了一款有源矩陣Micro-LED（AM-uLED）顯示面板。據(jù)稱(chēng)，該面板的像素間距已經(jīng)達(dá)到破紀(jì)錄的2.5微米。

這款像素間距只有2.5微米的AM-uLED顯示面板的制造使用到了JBD專(zhuān)有的混合集成技術(shù)。在混合集成工藝中，JBD首先使用MOCVD在其襯底（例如藍(lán)寶石和GaAs）上生長(zhǎng)超薄的InGaN（用于藍(lán)色和綠色發(fā)光芯片）和AlInGaP（用于紅色發(fā)光芯片）外延層。緊接著，他們將完整的外延層片與襯底晶片分離，并在低于350℃的溫度下鍵合到CMOS晶片上。這種在晶圓層面實(shí)現(xiàn)外延轉(zhuǎn)移的方案規(guī)避了單顆芯片大量轉(zhuǎn)移鍵合帶來(lái)的問(wèn)題，它明顯提高了像素芯片的產(chǎn)率，以及均勻性和整個(gè)制造產(chǎn)量。

在外延層轉(zhuǎn)移之后，他們進(jìn)一步通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的光刻和蝕刻技術(shù)將外延層薄片轉(zhuǎn)換成CMOS背板晶片上的發(fā)光像素陣列。隨后，研究人員通過(guò)光刻，鈍化和金屬化幾個(gè)循環(huán)步驟制作電接觸。

在將晶片切割成芯片之前，研究人員在上述單片晶圓層面，還會(huì)在發(fā)光像素上制造諸如微透鏡和反射器陣列等光學(xué)元件。為了獲得所需準(zhǔn)直度的發(fā)光效果，這些發(fā)光像素的臺(tái)面直徑大約被設(shè)計(jì)為像素間距的三分之一。對(duì)于2.5μm像素間距，也就是說(shuō)其發(fā)光像素的臺(tái)面直徑將小于1μm，如上面圖1中的掃描電子顯微鏡圖像所示。

除了進(jìn)一步做小單色發(fā)光像素的尺寸以外，該公司還在探索多色Micro-LED顯示器面板的開(kāi)發(fā)制作。這些多色Micro-LED面板是通過(guò)堆疊多片空白外延層和CMOS背板晶片來(lái)制造的。在堆疊了這些外延層之后，研究人員會(huì)繼續(xù)進(jìn)行剩下的III-V 化合物半導(dǎo)體薄膜的制作流程。如上述，因?yàn)樵摲桨敢?guī)避了單顆芯片鍵合帶來(lái)的大量轉(zhuǎn)移問(wèn)題，研究人員便可以實(shí)現(xiàn)期望的像素產(chǎn)率和均勻性。

與DLP和LCOS相比，AM-uLED顯示面板不需要額外的照明光源。III-V 氮化物化合物半導(dǎo)體的發(fā)光和CMOS基板的數(shù)字圖像控制被集成在了0.5mm厚的芯片中。這種混合集成明顯降低了VR或AR設(shè)備中光學(xué)系統(tǒng)的復(fù)雜性。此外，與OLED的發(fā)光像素相比，化合物半導(dǎo)體發(fā)光像素可以輸出更高的光強(qiáng)度。

展示了在晶片層面點(diǎn)燈測(cè)試一塊雙色像素陣列的SEM圖像，這塊陣列產(chǎn)品具有40μm的間距，該光學(xué)顯微鏡下的像素點(diǎn)亮圖像用于概念驗(yàn)證。（圖片來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng)）

例如，JBD的2.5μm像素間距AM-uLED顯示面板在625nm的波長(zhǎng)下可以輸出100萬(wàn)尼特的光亮度，這比OLED的發(fā)光性能高出幾個(gè)數(shù)量級(jí)。此外，AM-uLED顯示面板無(wú)需任何移動(dòng)部件且不含有機(jī)材料，可在較寬的溫度范圍（-50℃至100℃）和極其惡劣的環(huán)境（振動(dòng)和紫外線輻射）下使用，具有非常高的可靠性和很長(zhǎng)的壽命。

JBD成立于2015年，目前正在從研發(fā)階段過(guò)渡到制造和銷(xiāo)售階段。2019年4月，JBD發(fā)布了5μm間距系列的Micro-LED產(chǎn)品。該系列包含分辨率為1280×720的單色面板。這里的2.5μm間距系列產(chǎn)品計(jì)劃于2020年底發(fā)布。隨著其在上海的試驗(yàn)工廠的成立，JBD將繼續(xù)擴(kuò)大其制造能力和他們的開(kāi)發(fā)工作以支持它的客戶(hù)。