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Micro LED技術(shù)

（映維網(wǎng)Nweon?2023年01月28日）繼Meta Materials的調(diào)光技術(shù)之后，近眼顯示技術(shù)專家卡爾·古塔格（Karl Guttag）正繼續(xù)分享自己的CES之旅。本次的分析對(duì)象是Porotech。

延伸閱讀：顯示專家Guttag CES分享：Meta Materials的突破性調(diào)光技術(shù)

Porotech是一家Micro LED技術(shù)開發(fā)商。團(tuán)隊(duì)目前專注于商業(yè)化自家的DynamicPixelTuning（DPT） Micro LED顯示器解決方案。據(jù)介紹，DPT技術(shù)可以令單個(gè)Micro LED二極管能夠在整個(gè)可見光譜（包括白色）中發(fā)射波長。

這家公司指出，不再有“RGB子像素”，不再有濾鏡，不再有顏色轉(zhuǎn)換器，有了DPT技術(shù)，Micro LED顯示器廣泛普及的性能和制造限制已經(jīng)消失，并可實(shí)現(xiàn)從智能視頻墻到輕量化和低功耗AR、VR眼鏡等所有領(lǐng)域的變革性技術(shù)。下面是古塔格的博文整理：

引言

我正要寫一篇將數(shù)個(gè)重要技術(shù)組合在一起的文章，但由于我需要更多關(guān)于每一項(xiàng)的信息，所以時(shí)間一直推遲。我同時(shí)可以看到，將公司組合在一起并不會(huì)給每個(gè)公司帶來應(yīng)有的回報(bào)，因?yàn)槊考夜緦?duì)AR/MR的不同方面都十分重要。所以，我決定將一篇文章分成多篇短文。第一篇是從Meta Materials的調(diào)光技術(shù)開始，因?yàn)槲艺J(rèn)為它具有即時(shí)影響，是我多年來一直渴望看到的技術(shù)。

Porotech則提供了我在CES大會(huì)看到的最令人印象深刻的技術(shù)。自從我六個(gè)月前看到他們的技術(shù)以來，團(tuán)隊(duì)已經(jīng)取得了重大進(jìn)展。

應(yīng)該注意到，Jade Bird Displays（JBD）已經(jīng)在向客戶提供單色綠色Micro LED，包括Vuzix。但真正的賽道是盡可能做到全彩。JBD在單一設(shè)備實(shí)現(xiàn)全彩的路線圖尚不清楚。我同時(shí)不喜歡JBD在AWE 2021大會(huì)展示的X-cube方法。我在與SadlyItsBradley的AWE 2022視頻中討論了我的保留意見。TCL在CES 2023用頭顯展示了JBD的方案。遺憾的是，我沒有親眼看到，但我得到的報(bào)告顯示圖像質(zhì)量非常糟糕（正如預(yù)期的那樣）。

Porotech的Micro LED

我研究Micro LED技術(shù)已有六年時(shí)間，而Porotech擁有迄今為止我見過的最有趣的Micro LED技術(shù)。

盡管這項(xiàng)技術(shù)尚不成熟，但Porotech依然在公開和私下證明他們擁有業(yè)界領(lǐng)先的Micro LED技術(shù)，并且它是可行的。他們的CES 2023演示表明，自2022年6月我訪問位于英國劍橋的Porotech以來，他們進(jìn)展迅速。

自從我在2022年6月份拜訪他們以來，Porotech最大的突破是大大提高了紅色的效率，這是迄今為止GaN中最難看到的顏色。根據(jù)Insight Media的克里斯·欽諾克（Chris Chinock），Porotech的“多孔GaN”使得他們能夠在GaN中實(shí)現(xiàn)出如此高效的紅色（和綠色）。

Porotech一直在開發(fā)基于單個(gè)二極管/發(fā)射器技術(shù)的非常高性能和高效的單色Micro LED及其獨(dú)特的多色組合。

極高效率單色Micro LED

Porotech表示，他們正在實(shí)現(xiàn)70%的藍(lán)色、50%的綠色和15%的紅色單色Micro LED的EQE。數(shù)字看起來非常好。

EQE是從材料中產(chǎn)生的光子的效率，而不是總的WPE。Porotech表示，他們的WPE并不比EQE百分比低多少，但無法給出確切的數(shù)值。

上面是CES 2023大會(huì)的0.26英寸1280x720p、3.5um像素的手持拍照照片（沒有完全對(duì)焦）。Porotech測(cè)量為藍(lán)色為700K尼特，綠色為300萬尼特，紅色為700K尼特。不同顏色之間的差異可能是由于鍵合問題和LED與LED之間的差異。圖片從上到下的變化是由于相機(jī)快門快于LED的脈寬調(diào)制，而不是LED的問題。

需要注意的是，對(duì)于給定的白點(diǎn)，逆需要大約68%的綠色、28%的紅色和4%的藍(lán)色尼特（這取決于每種顏色的波長和所需的白點(diǎn)）。尼特（和流明）是基于人類的主觀分析和人眼，而不是瓦特，瓦特是光能的量度。

上面的圖表顯示了以瓦特為單位的光功率與流明之間的關(guān)系。請(qǐng)注意，相對(duì)于綠色，每藍(lán)色瓦特的流明（和尼特）有多少。

單發(fā)射器（動(dòng)態(tài)像素調(diào)整）是Porotech與眾不同的原因

Porotech是我見過的唯一一家開發(fā)具有單發(fā)射器LED的Micro LED的公司，它可以產(chǎn)生所有可見（和部分不可見）的光顏色，他們將這項(xiàng)技術(shù)稱之為DynamicPixelTuning（DPT）。所有其他Micro LED都需要三個(gè)發(fā)射器，并排或堆疊，以產(chǎn)生紅色、綠色和藍(lán)色。但對(duì)于Porotech，每個(gè)LED都會(huì)根據(jù)電流水平改變顏色，驅(qū)動(dòng)持續(xù)時(shí)間控制強(qiáng)度。

單發(fā)射器Micro LED的優(yōu)點(diǎn)包括：

• 由于光發(fā)射區(qū)域來自單個(gè)發(fā)射器，因此光耦合效率更高

• 更小的像素

• 只有兩個(gè)觸點(diǎn)，而全彩像素只有六個(gè)觸點(diǎn)

• 要生產(chǎn)的二極管只需1/3

對(duì)于Porotech的單一發(fā)射器，驅(qū)動(dòng)起來相當(dāng)復(fù)雜。對(duì)于三個(gè)發(fā)射器的全彩器件，你要么是電流要么是脈沖寬度控制亮度。對(duì)于Porotech的LED，你必須同時(shí)控制電流和脈沖寬度。這意味著驅(qū)動(dòng)硅背板將更加復(fù)雜和難以開發(fā)。但我非常喜歡的是，Porotech正在解決根本問題，并將復(fù)雜性轉(zhuǎn)移到一個(gè)最終會(huì)解決的“領(lǐng)域”。

目前尚不清楚DPT是否會(huì)像單個(gè)單色LED一樣高效或明亮。Porotech表示，他們正在快速處理DPT LED的效率和亮度，并且已經(jīng)看到了“兩位數(shù)”的效率結(jié)果。

因?yàn)槟壳吧袥]有硅背板可以驅(qū)動(dòng)他們的設(shè)備，所以他們?cè)趩为?dú)的演示中展示了不同的功能。在一個(gè)演示中，他們通過對(duì)紅色、綠色和藍(lán)色進(jìn)行快速時(shí)間排序來產(chǎn)生白色（和其他顏色）。令人印象深刻的是，他們采用了一個(gè)1280×720像素的LCOS背板，以顯示一個(gè)移動(dòng)位圖顯示器。在那里，他們可以將所有“點(diǎn)亮”像素設(shè)置為任何一種顏色，并可以隨意更改顏色。遺憾的是，我沒有時(shí)間在CES錄制一個(gè)合適的視頻。

像素位移

在討論Micro LED的均勻性和顏色問題時(shí)，像素位移（甚至亞像素位移）的概念經(jīng)常出現(xiàn)。Micro LED的開關(guān)時(shí)間通常非?？欤ㄍǔ榧{秒），所以會(huì)比其他技術(shù)更擅長于像素位移。像素位移已用于提升數(shù)碼相機(jī)和前投式投影儀的分辨率，而它同樣可以用于Micro LED并發(fā)揮關(guān)鍵作用。主要用途包括：

• 將多個(gè)LED移動(dòng)到同一位置以平均其亮度，并校正任何不亮像素，從而大大提高yield。Porotech的當(dāng)前樣品，以及我見過的每一款Micro LED都顯示出LED到LED的高度不均勻。與其他顯示技術(shù)相比，Micro LED可能更需要像素位移才能獲得可接受的yield。

• 將空間顏色子像素（紅色、綠色和藍(lán)色）移動(dòng)到同一位置以實(shí)現(xiàn)全色像素（作為Porotech單發(fā)射器實(shí)現(xiàn)所有顏色的替代方案）。這將是一種減少像素有效大小的方法，并應(yīng)對(duì)由更大的空間顏色像素引起的光學(xué)擴(kuò)展量問題。如果證明更有效，我希望Porotech的技術(shù)能夠允許他們?cè)谥С挚臻g顏色方面具備優(yōu)勢(shì)

• 與相機(jī)類似，這將是一種提高分辨率的方法。Micro LED發(fā)射面積通常比像素之間的間距小得多，所以在開關(guān)時(shí)可能沒有重疊，并因而提供了全分辨率優(yōu)勢(shì)。這種技術(shù)可以采用更少的像素和電連，但在可以實(shí)現(xiàn)的最大亮度方面存在折衷。

以上任何或全部都可能以某種組合方式使用，從而獲得多種好處。

相較于Porotech的DPT，位移空間顏色存在眾多可能的利弊?？臻g像素的yield，效率和亮度可能更好。與控制電流以改變DPT像素的顏色相比，設(shè)計(jì)控制時(shí)間順序空間像素的背板更簡單。

當(dāng)我第一次看到Porotech的DPT技術(shù)時(shí)，我就想“這一定能贏”，但隨后你必須意識(shí)到，與其放棄他們既有的方案，廠商會(huì)尋求諸如像素位移等替代方案，而這樣做的結(jié)果可能更好，可能不會(huì)更好。但從長遠(yuǎn)來看，我不認(rèn)為具有多個(gè)組件或空間顏色，但沒有亞像素位移的X-Cube對(duì)AR有效。

其他用途

Porotech的目標(biāo)是成為LED制造商，而不是顯示模組制造商。所以，Porotech的目標(biāo)是向從微型顯示器到手表、手機(jī)和大型顯示器的所有產(chǎn)品銷售Micro LED。最終，將由其他人開發(fā)背板和生產(chǎn)LED到背板的傳輸和連接過程。

Porotech表示，可見光Micro LED只是其多孔GaN技術(shù)預(yù)期應(yīng)用的一小部分。團(tuán)隊(duì)聲稱，他們的技術(shù)可以徹底改變整個(gè)GaN器件領(lǐng)域。

總結(jié)

簡而言之，Porotech擁有迄今為止最高效的單色、紅色、綠色和藍(lán)色GaN技術(shù)，并且似乎最有潛力為Micro LED提供全彩色方法（無論是使用DPT技術(shù)還是選擇使用空間彩色像素）。

盡管Pototech在開發(fā)Micro LED方面取得了快速進(jìn)展，但他們遠(yuǎn)沒有接近于量產(chǎn)。他們依然需要提高其器件的光量和均勻性，并且必須有人開發(fā)出將LED轉(zhuǎn)移到驅(qū)動(dòng)基板的高容量工藝。這可能包括像素移位技術(shù)的發(fā)展。

作為一名前CPU架構(gòu)師（在我擔(dān)任德州儀器研究員的時(shí)候）和LCOS背板設(shè)計(jì)師，我看到了這兩個(gè)難題，但同時(shí)相信Porotech所需的復(fù)雜背板驅(qū)動(dòng)器最終會(huì)被開發(fā)出來。

在看了六年的Micro LED發(fā)展之后，我對(duì)Micro LED進(jìn)展緩慢感到沮喪，尤其是在全彩色方面。但是，Porotech的技術(shù)重新激發(fā)了我的熱情。

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