美韩相继开发出垂直堆叠MicroLED技术

继韩国成功开发出垂直堆叠MicroLED技术后，麻省理工大学（MIT）近期发表在《Nature》上发表论文显示，正在开发采用垂直堆叠的 MicroLED 技术，将像素密度推高到 5000 PPI。

这项研究由 Jeehwan Kim 领导，他是一位专门制造超薄高性能膜的工程学教授。该团队在过去的科研成果基础上，在二维膜材料上制造红色、绿色和蓝色子像素的膜。

接下来从刚性基层上剥离薄膜，然后将它们堆叠在一起，形成了只有 4 微米宽的垂直全彩色像素。

论文第一作者Jiho Shin解释说道，“对于VR来说，现在市场中显示屏的真实程度是有限的。有了我们的垂直MicroLED，你就可以拥有一个完全沉浸式的体验，而且无法区分虚拟和现实。”

除了垂直堆叠LED之外，该团队还使用了一种新的制造技术，旨在让LED“生长”在晶圆上，然后将它们剥离出来进行堆叠。他们声称这比竞争对手的方法要更快，尽管单个像素的尺寸为4微米。

不过，目前这项技术只在小范围内得到了验证。而且，理论上MicroLED能够实现的像素密度的大屏幕显示仍然是一个未解决的问题。“你需要一个系统来分别控制2500万个LED，”Shin解释说，“在这里，我们只是部分地证明了这一点。有源矩阵操作是我们需要进一步研究的技术。”

"LED发出的光的颜色（能量）取决于LED的带隙--蓝色LED的带隙最宽（因此蓝光的能量最高），红色LED的带隙最小（能量最低）。"一种材料不会吸收能量小于带隙的光（光子），因此红光和绿光将穿透蓝色LED层而不被吸收，这就是为什么我们按照R（底部）、G（中部）、B（顶部）的顺序垂直堆叠这些层。

此前在2022年柏林国际IFA展会上，首尔半导体旗下光半导体设备制造企业Seoul Viosys宣布推出了基于层压结构的多层microLED技术，可用于制造对角线尺寸在100-200英寸之间的4K高分辨率显示屏。

这一技术的特别之处在于，它使用显示红色、绿色和蓝色(R/G/B)的三个芯片垂直堆叠，而不是通常的水平阵列。它与传统microLED的主要区别是，堆叠结构中的R/G/B LED通过完美的颜色混合（包括白色）发出颜色，就像它们构成了一个像素。

（图片来源：Seoul Viosys）

目前，研究人员还不清楚在堆叠中发生了多少光吸收，以及是否必须通过使更深的层变得更硬来解决这个问题。

Seoul Viosys公司表示，他们使用一种成型技术来控制莫尔条纹（Moiré pattern）现象，并使用低反射技术来创造出深黑色形成高对比度，有助于在光线下浏览microLED显示屏。同时，从像素内部向外发射结合了R/G/B的颜色，因此无论从哪个方向看，都不会产生失真，可以欣赏到清晰的图像。

本次IFA展会上，Seoul Viosys将展示两款microLED显示器，包括一款54英寸高分辨率、间距0.625mm (P0.625)的显示器和一款81.5英寸、间距0.9375mm (P0.9375)的显示器。另外，包含其microLED核心生产工艺的各种产品也将亮相。

与此同时，首尔Viosys还将展示与microLED技术相配套的显示LED技术，如控制莫尔条纹现象并突出黑色细节的成型技术、在光线下实现鲜艳色彩和高对比度的低反射技术、可以轻松安装和更换微显示器，并可以改变大小的自由形状定制设计机柜显示器等。

现代显示屏的每个彩色像素由3个或更多的子像素组成，这些子像素通常是红色、绿色和蓝色。通过改变每个子像素的光输出，可以控制整个像素的颜色。但这样做必须把三个子像素并排放在一起，这就限制了一个像素的大小。

审核编辑 ：李倩