研究人員正在開(kāi)發(fā)一種用于 VR 和 AR 耳機(jī)的 MicroLED 的新制造工藝。新一代顯示器即將出現(xiàn)嗎？

美國(guó)密歇根大學(xué)宣布在MicroLED研究方面取得突破，首次成功生產(chǎn)出硅片尺寸小于一微米的高性能、高穩(wěn)定性MicroLED。預(yù)計(jì)這將主要受益于超高分辨率彩色顯示器，其制造困難也可以很快通過(guò)新工藝解決。

MicroLED：混合現(xiàn)實(shí)顯示器的未來(lái)？

LED自七十年代推出以來(lái)，已經(jīng)取得了相當(dāng)大的進(jìn)展，最初僅用作信號(hào)燈，隨著發(fā)展，LED已應(yīng)用于與照明有關(guān)的一切領(lǐng)域，取得這一突破的原因是2000年代中期引入了高效的藍(lán)光和白光LED，以實(shí)現(xiàn)廣泛的顏色光譜。

如今，LED幾乎安裝于每個(gè)屏幕，并以更先進(jìn)的MicroLED形式被認(rèn)為是混合現(xiàn)實(shí)頭顯的未來(lái)。MicroLED可提供比LC或OLED顯示器更好的體驗(yàn)，并具有更高的像素密度、更快的響應(yīng)時(shí)間、更豐富的對(duì)比度和更強(qiáng)烈的亮度。

高昂生產(chǎn)成本阻礙了這一突破

目前科技行業(yè)投入了大量資金研發(fā)MicroLED，蘋(píng)果、Meta、谷歌等巨頭正在收購(gòu)MicroLED 初創(chuàng)企業(yè)以獲得其產(chǎn)品的獨(dú)家許可權(quán)。然而，MicroLED有一個(gè)缺點(diǎn)：超級(jí)顯示器難以制造用于混合現(xiàn)實(shí)設(shè)備。

MicroLED的單個(gè)像素尺寸小于一微米，這需要復(fù)雜的生產(chǎn)過(guò)程，另?yè)?jù)專(zhuān)家介紹，生產(chǎn)的所有顯示器中有50%以上存在缺陷，這導(dǎo)致了額外的成本。

因此，對(duì)于混合現(xiàn)實(shí)應(yīng)用，MicroLED必須體積小且高度穩(wěn)定和高效，而要適用于VR一體機(jī)，低功耗也很重要。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，MicroLED是在硅晶片上制造的。

與傳統(tǒng)的藍(lán)寶石晶圓相比，硅實(shí)現(xiàn)了更好的可擴(kuò)展性和可集成到小型設(shè)備中。然而，這里也有一個(gè)問(wèn)題：使用硅會(huì)導(dǎo)致晶格參數(shù)不匹配，因?yàn)榫w結(jié)構(gòu)不同。

密歇根大學(xué)教授Zetian Mi表示，制造非常高效的大面積藍(lán)色LED和大面積紅色LED已經(jīng)成為可能，但制造非常高效的大面積綠色LED則非常困難。Zetian Mi指出，無(wú)論如何，將設(shè)備縮小到一微米左右都是一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)。

首款基于硅片的高性能、高穩(wěn)定性綠色MicroLED

為了克服這些挑戰(zhàn)，Zetian Mi和他的研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了由亞微米III氮化物制成的綠色MicroLED，這使用了納米線陣列，每個(gè)納米線的直徑只有100到200 nm，相隔幾納米。

“我們使用納米線結(jié)構(gòu)來(lái)濾除由氮化物材料和硅襯底之間的晶格失配引起的螺紋位錯(cuò)?！?/p>

研究人員提出了更有效制造MicroLED的前景

Zetian Mi表示：“紅、綠、藍(lán)三種顏色的穩(wěn)定發(fā)射非常重要，這樣才能實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的顯示屏，對(duì)于未來(lái)的制造和集成過(guò)程，直接在硅片上植入小型、穩(wěn)定的LED尤為重要?！?/p>

早在今年5月，研究人員就成功開(kāi)發(fā)出紅色MicroLED，其表面積比之前的模型小近三倍。

因此，所缺少的只是藍(lán)色，以實(shí)現(xiàn)自 2000 年代中期以來(lái) LED 發(fā)展可能最重要的進(jìn)步。

Zetian Mi透露，“我們的目標(biāo)是下一步直接在硅片上實(shí)現(xiàn)集成，這對(duì)制造工藝來(lái)說(shuō)將是一個(gè)巨大的進(jìn)步?！?/p>

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