JBD正式发布LED微显示FOV光波导方案的AR眼镜

近日，MicroLED微显示器制造商上海显耀显示科技Jade Bird Display（以下简称“JBD”）正式发布单片全彩垂直堆叠Micro LED微显示屏Phoenix（凤凰）系列原型。此前发布并正在量产的Hummingbird（蜂鸟）系列主要针对30°FOV采用光波导方案的AR眼镜应用，而Phoenix系列则设计用于50°以上FOV光波导方案的AR眼镜。

Phoenix系列原型目前采用0.22英寸面板，分辨率为2K，子像素等效尺寸为2.5um。具体来说，2×2子像素组合成一个5um周期的白色像素，子像素由4个独立的电流通道驱动。其中三个通道分别与AlInGaN蓝光、AlInGaN绿光和AlInGaP红光发射器相连。最重要的是，这些半导体发射器垂直堆叠并同轴排列，如图1中的截面SEM图像所示。这种独特的发射器排列方式可在垂直方向上实现高WPE和高度聚光。在未来的生产阶段，JBD计划将0.3英寸面板作为标准产品，其具备4K分辨率和2um 像素间距的子像素，相当于2K分辨率和4um像素间距的白色像素。

单片全彩MicroLED是业内长期以来所追求研发的方向，如部分初创企业所使用量子点（QD）进行色彩转换从而实现彩色化MicroLED，但是这种色彩转换方法的最大亮度和器件寿命都有很大限制，原因是量子点寿命会随着激发光通量密度和MicroLED结温的增加而显著降低。其他基于外延的三色集成技术，如多色外延层、选择性区域外延、再生长、纳米结构和3D结构等技术路径，尚未能有像素间距小于10um的原型展示。

现有已经量产的全彩MicroLED光引擎是通过将三个独立的红、绿、蓝单色面板与X-cube棱镜组合而成。与之相比，单片式RGB全彩MicroLED微显示屏将在未来具备更广泛的应用价值，因为它能做到更大的视场角和更小的光引擎外形。此外，由于简化了AR眼镜的系统级集成，减少了光学损耗，因此可实现更高的波导准直效率。JBD的Phoenix原型展示了使用原生半导体实现5um以下间距单片RGB MicroLED屏的可行性，与现有的单面板Micro-OLED屏相比，亮度提高了2个数量级以上。

凭借其在晶圆级键合和薄外延技术方面的专长，JBD利用其专有的多层互连技术成功开发出了全彩显示屏。原生氮化物和磷化物外延及芯片工艺，如Mesa蚀刻、钝化和微透镜，均基于JBD获奖的SID 2023“Display of the Year”的单色面板（目前正在批量生产），从而确保其可制造性、效率、可靠性和准直度得以保持。该技术的一个主要特点是叠层总厚度小于5um，是其迄今为止生产的最薄的叠层，可最大限度地减少腔体内的吸收损耗。加上原生外延材料能够发出高通量密度的光，使用该平台可以实现高达100万尼特的白平衡亮度。全原生色彩解决方案的另一个显著特点是能够实现窄的半峰全宽（FWHM）光谱，从而获得高色彩质量和色彩纯度的图像。图2展示了红色、绿色和蓝色像素的全宽最大FWHM值分别为15nm、30nm和18nm。

 图1：（a）单片全彩晶圆；（b）5um彩色像素间距阵列；（c）横截面图像展示了垂直堆叠和多级互连技术。

 图2. JBD的原生彩色RGB屏具有窄FWHM的典型发光光谱。

JBD创始人兼首席执行官李起鸣表示：“感谢JBD科学家和工程师们的辛勤工作，我们才能实现了这一工程壮举。全新发布的‘Phoenix系列’单芯片全彩平台提供了革命性的创新解决方案，为沉浸式AR眼镜打开了大门。AR眼镜成为下一个计算平台的前景变得更加光明，我们很高兴能与客户一起踏上这一征程。”

 图3(a)-(d).相同像素位置的多种颜色发光图像（白，红，绿和蓝），以及（e）、（f）组合而成全彩色图片。

JBD将于2024年上半年发布单片全彩垂直堆叠光引擎的原型，并计划于2025年投入量产。