CINNO外媒資訊，AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）智能眼鏡制造商Vuzix正在與PlesseySemiconductor和Jasper Display合作開發(fā)新的顯示設(shè)備應(yīng)用于其AR智能眼鏡產(chǎn)品。

從技術(shù)發(fā)展路線看，Vizux在今年夏季會(huì)使用單色顯示設(shè)備，而在今年年底前會(huì)切換成全彩設(shè)備，這可能意味著Vizux可能會(huì)在2019年推出一款新的智能眼鏡產(chǎn)品。

根據(jù)技術(shù)開發(fā)人員的說(shuō)法，作為光引擎的Micro-LED的尺寸大概只有競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的一半。該Micro-LED顯示設(shè)備的亮度非常高，而且功耗也很低——這正是下一代AR顯示器所需要的屬性。

在2018年國(guó)際消費(fèi)電子展（CES）上，我們有機(jī)會(huì)看到了一款單色的早期原型產(chǎn)品，它是以Micro-LED顯示屏為顯示源的手持式光波導(dǎo)產(chǎn)品，其顯示圖像即使在白天也能清晰可見。

Plessey Semiconductor是一家總部位于英國(guó)的公司，該公司正使用硅基氮化鎵（GaN）技術(shù)制造單片Micro-LED微型顯示器。像Allos Semiconductor和Aledia一樣，Plessey也相信基于硅基板的產(chǎn)品工藝具有巨大的優(yōu)勢(shì)，特別是在尺寸、設(shè)備成熟度，規(guī)?；a(chǎn)和成本等方面。基于藍(lán)寶石的氮化鎵晶圓限于6英寸，而Plessey的硅基氮化鎵晶圓可以制造出10英寸的產(chǎn)品。

Plessey于2012年通過(guò)收購(gòu)的方式，從劍橋大學(xué)獲得硅基氮化鎵技術(shù)，并于2013年在一系列細(xì)分市場(chǎng)中推出用于LED開發(fā)的6英寸晶圓。眾所周知，隨著晶圓尺寸的增加，混合晶圓有可能會(huì)因?yàn)閼?yīng)力不均而出現(xiàn)翹曲或“馬鈴薯芯片”問題。Plessey表示已經(jīng)解決了這個(gè)問題，并透露其部分解決方案是采用平面LED的結(jié)構(gòu)。

Plessey可以制作高效的小型設(shè)備

在SID 2018顯示周的一篇技術(shù)論文中，Keith Strickland表示，該公司已經(jīng)制造出尺寸小至1微米的Micro-LED顯示器件。同時(shí)，他們?cè)谛≈?微米的Micro-LED顯示器件設(shè)計(jì)中看到超過(guò)20％的外量子效率（EQE）。這很重要，因?yàn)殡S著LED尺寸的減小，EQE也會(huì)急劇下降，對(duì)于這么小尺寸的Micro-LED顯示設(shè)備而言，EQE通常小到個(gè)位數(shù)字。（這可能是因?yàn)檫吘壢毕荩ǚ▏?guó)LETI在內(nèi)的眾多研究人員正在進(jìn)行的大量研發(fā)工作以改善小尺寸Micro-LED器件的性能。）

為了制造Micro-LED，Plessey與Jasper Display合作。Jasper制造出LCOS微型顯示器已經(jīng)有一段時(shí)間了，但近年來(lái)卻一直致力于將其背板技術(shù)用作其他應(yīng)用的平臺(tái)，其中之一便是Micro-LED顯示器。

在用于LCOS微型顯示器的背板基礎(chǔ)上，Jasper稍微作了設(shè)計(jì)修改，從而可以為Micro-LED顯示器件提供電流驅(qū)動(dòng)。這些修改包括在頂部增加更多金屬以應(yīng)對(duì)高達(dá)2安培的驅(qū)動(dòng)電流，而單個(gè)像素則可以支持從0.2μA到1.0μA的電流驅(qū)動(dòng)。該驅(qū)動(dòng)背板可以在常規(guī)CMOS代工廠中以常規(guī)方式制造。

在這之后，Plessey負(fù)責(zé)在其硅基GaN晶圓上制備Micro-LED。Strickland說(shuō)，與藍(lán)寶石相比，使用硅基板不僅可以實(shí)現(xiàn)更大尺寸和低成本生產(chǎn)，還可以極大地改善Micro-LED顯示器的特性。

他將硅基氮化鎵技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)描述如下：

更好的散熱性能（更低的LED工作溫度=更高的可靠性）；

聚焦的發(fā)光表面；

均勻度；

例如，你知道硅的導(dǎo)熱率比藍(lán)寶石好6倍嗎？（硅的導(dǎo)熱率= 149W /（m·K），而藍(lán)寶石的導(dǎo)熱率= 27W /（m·K））。

如下圖示數(shù)據(jù)就波長(zhǎng)均勻性對(duì)比了Plessey的硅基GaN晶圓和藍(lán)寶石GaN晶圓的標(biāo)準(zhǔn)偏差。實(shí)際上，這種一致性高度依賴于設(shè)備和加工工藝，所以這樣的對(duì)比可能意義不大。第二張圖展示了多個(gè)混合晶圓的低彎曲數(shù)據(jù)。

聚焦的光線來(lái)自帶鏡子的平面結(jié)構(gòu)

如上左圖為普通基于藍(lán)寶石基板的GaN Micro-LED，而右圖為Plessey的基于硅基板的GaN Micro-LED，它沿著有源區(qū)域上的鏡面層，將Micro-LED設(shè)計(jì)成上表面具有N和P接觸的平面結(jié)構(gòu)。在制作完Micro-LED后，工藝設(shè)備會(huì)將該混合晶片翻轉(zhuǎn)并與CMOS背板對(duì)位，從而形成具有夾在兩個(gè)硅晶片之間的Micro-LED和有源矩陣的三明治結(jié)構(gòu)。為了制成最終的Micro-LED產(chǎn)品，最后一步還要從硅基GaN側(cè)去除硅晶片以露出最終發(fā)光顯示的Micro-LED。

這些制程并不簡(jiǎn)單。在對(duì)位兩個(gè)不透明的硅晶片、接觸材料設(shè)計(jì)選擇、平面性保證和硅晶片去除等方面仍然存在很多急需克服的問題，而且所有這些工藝過(guò)程都必須在高收益和高效率的前提下完成。

為了支持Vuzix的研發(fā)計(jì)劃，Plessey計(jì)劃使用Jasper的SP70驅(qū)動(dòng)背板，該背板大小0.7英寸，具有1920 x 1080像素，像素點(diǎn)間距8微米，支持60 fps的幀頻。最終單色（藍(lán)色）版本Micro-LED顯示器會(huì)在今年夏天交付。

為了達(dá)到全彩色，Plessey計(jì)劃在同一顯示器上以8微米的間距沉積紅色和綠色量子點(diǎn)形成RGGB Pattern，當(dāng)然，對(duì)應(yīng)藍(lán)色子像素的部分沒有量子點(diǎn)沉積。關(guān)于這個(gè)方案，目前Plessey還沒有披露合作伙伴和工藝方面的詳細(xì)信息。這是一個(gè)正在發(fā)展的領(lǐng)域，Plessey最終想做出一個(gè)960 x 540分辨率的全彩顯示屏，產(chǎn)品預(yù)計(jì)將于2018年年底推出。

第二代Micro-LED顯示器計(jì)劃于2019年6月發(fā)布。這個(gè)1英寸的顯示設(shè)備將具有1920 x 1080分辨率，60 fps幀頻和11.5微米的全彩色像素間距。Plessey表示，第二代Micro-LED顯示器（子像素間距為5.8微米）的架構(gòu)將是三元組（Triadarrangement）方式的，因此它可能會(huì)使用子像素渲染技術(shù)。DeepSky也在嘗試使用三元組Micro-LED架構(gòu)結(jié)合子像素渲染技術(shù)的方案來(lái)提高最終的顯示分辨率。