2022年北京冬奧會開幕式上,LED顯示屏的大規模應用,再度引發了全球對LED顯示技術的高度關注。事實上,早在業內,LED顯示技術的未來屬于微間距幾乎已成共識。而伴隨行業朝向微間距時代推進,LED顯示的應用領域逐步拓展,隨之而來的問題就是,如何解決微間距LED顯示的規模化量產和商業化應用。
由于微米級Micro LED的制備已經脫離常規LED工藝而進入IC制程,而大尺寸硅襯底氮化鎵(GaN)晶圓具有低成本、兼容IC制程、易于襯底剝離等優勢,因此已成為Micro LED制備的主流技術路線。當前,包括Aledia、Plessey、ALLOS 、STRATACACHE等在內的許多公司都在專注于硅襯底Micro LED的開發。
Micro LED的規模化應用必定要基于高良率和高光效的紅綠藍三基色Micro LED芯片。當前綠光和藍光氮化鎵材料體系已經成熟,并可滿足Micro LED制程開發需求。但紅光方面,傳統的紅光磷化鋁銦鎵(AlInGaP)體系由于材料較脆且側壁非輻射復合嚴重,因而在良率和光效方面仍面臨重大技術瓶頸。因此,開發基于大尺寸硅襯底的高效紅光氮化鎵芯片,就成為當前破解Micro LED規模量產的首要問題。
正因如此,近年來,許多公司相繼加大了在紅光氮化鎵領域的研發投入,并陸續有相關研發成果問世。譬如,2021年9月,晶能光電宣布已成功制備紅、綠、藍三基色硅襯底氮化鎵基Micro LED陣列,像素點間距為25微米,像素密度為1000PPI,在10A/cm2電流密度下的峰值波長分別為650nm、531nm、和445nm。InGaN紅光芯片的外量子效率(36mil,650nm峰值波長)為3.5%,EL的半高寬為70nm。
Porotech于2021年推出的0.55英寸紅光氮化鎵Micro LED顯示器
同年10月,多孔氮化鎵材料平臺開發商Porotech公司(由劍橋大學拆分出來)宣布,開發出全球首款基于原生紅光氮化鎵(InGaN)LED的Micro LED微型顯示器。其具有0.55英寸對角線面板,分辨率為960×540。Porotech表示,其能夠提供比目前使用的磷化鋁銦鎵(AlInGaP)紅光LED更高的效率。用氮化鎵芯片開發RGB微型顯示器還將提供更容易的驅動和工藝設計。就在日前,Porotech再度宣布在A輪融資中籌集了2000萬美元,用于旗下Micro LED產品的大規模生產及品牌全球影響力的提升。
國內方面,同樣在2021年,AET阿爾泰在9月舉辦的2022新品發布會期間透露,公司自主研發的100微米RGB 3D LED芯片即將實現量產,同樣是自研的氮化鎵紅光芯片也已成功點亮。同時,公司在標準控制架構、全新光電材料研發、標準架構下控制IC和驅動IC研發與傳輸協議的標準化、新封裝技術的開發等諸多層面,為Micro LED的商業化應用同步推進。
在顯示科技領域,重大技術節點的推進往往都與材料科學的進展密不可分。在以Micro LED為代表的微間距顯示未來規模巨大的市場機遇(可能是千億級,甚至是萬億級)面前,全球企業都在加緊以紅光氮化鎵為代表的新材料、新技術路線的開發和優化。伴隨研發進程的逐步推動,2022年微間距的規模量產和商業化應用也有望迎來新的突破。