微顯示技術(shù)商Porotech，在CES 2023期間展示了最新的MicroLED顯示模組。近期，AR/VR光學(xué)領(lǐng)域的知名博主Karl Guttag深度分析了該公司的微顯示技術(shù)，并指出Porotech帶來了他見過最有趣的MicroLED技術(shù)。

Guttag表示：Porotech是本屆CES上給我留下最深印象的公司，我曾在6個月前體驗過其技術(shù)，而現(xiàn)在該公司在微顯示技術(shù)上又取得了重大進展，有效性也進一步得到驗證。

近年來，市面上出現(xiàn)了越來越多的MicroLED顯示方案，比如JBD，其曾向Vuzix提供淡綠色MicroLED模組。Guttag指出，彩色MicroLED是未來的發(fā)展方向，但JBD在全彩色MicroLED的技術(shù)路徑尚不清晰，僅展示過一些還不成熟的彩色顯示技術(shù)。比如在2021年時，JBD曾與WaveOptics合作，展示了一種彩色3D AR方案，但Guttag認為該方案效果不理想。此外，TCL也在CES 2023上展示了基于JBD彩色3D方案的AR眼鏡，不過據(jù)稱圖像質(zhì)量有待提升。

關(guān)于Porotech

Porotech的技術(shù)特點是采用單個發(fā)射器顯示所有顏色，宣稱可提高RGB MicroLED的產(chǎn)量和可靠性。Guttag表示：Porotech的MicroLED技術(shù)還不成熟，需要復(fù)雜的驅(qū)動來實現(xiàn)場序色彩變化，盡管如此它依然展示了領(lǐng)先行業(yè)的顯示技術(shù)，并且足夠有效。

據(jù)了解，Porotech一直在開發(fā)高性能、高效率的單色MicroLED，并利用單二極管/發(fā)射器來實現(xiàn)多色彩顯示。

對比6個月前，Porotech獲得的最大進展是提升了紅色的效率。紅色是MicroLED的GaN工藝中最難制造的可見光，而Porotech的多孔GaN工藝可制造出高效的紅色和綠色。

細節(jié)方面，其MicroLED的外部量子效率（EQE）分別為：藍色70%、綠色50%、紅色15%，相比于市面上其他技術(shù)，其效率已經(jīng)相當高。我們知道，EQE是從材料中產(chǎn)生的光子的效率，并非功率轉(zhuǎn)換效率（WPE）。據(jù)Porotech指出，其MicroLED的WPE值不會比EQE低很多，但具體數(shù)值還不能公開。

在CES 2023期間，Guttag對該公司的技術(shù)進行實測，發(fā)現(xiàn)其MicroLED方案的藍色亮度達到70萬尼特，綠色亮度300萬尼特，而紅色則達到70萬尼特。他使用相機手持拍攝了微距照片，從中可以明顯看出紅、綠、藍之間的亮度差距。而這種差異可能源自粘合問題，或是LED之間的差異。

值得注意的是，在顯色白色時，屏幕需要68%綠色、28%紅色和4%藍色，因此對紅色亮度的要求比藍色更高。

基于單芯片方案

Porotech貌似是唯一一家采用單芯片LED的MicroLED廠商，其擁有一種名為DynamicPixelTuning（DPT）的MicroLED工藝，特點是通過單芯片，來產(chǎn)生所有的可見光和不可見光。相比之下，傳統(tǒng)的MicroLED采用三個芯片，分別產(chǎn)生紅、綠和藍色，它們通常采用并排或堆疊的結(jié)構(gòu)。而Porotech不需要三管陣列，只需要一個LED就可以根據(jù)電流水平改變顏色，以及根據(jù)電流驅(qū)動時間來控制亮度。

單芯片MicroLED的優(yōu)勢如下：

• ◎ 發(fā)光區(qū)域來自單管，因此有更好的光耦合效率（降低光學(xué)擴展量）；

• ◎ 更小尺寸的像素；

• ◎ 只需兩個觸點即可實現(xiàn)RGB顯示；

• ◎ 二極管數(shù)量是傳統(tǒng)方案的三分之一。

缺點：

• ◎ 驅(qū)動更復(fù)雜；

• ◎ LED依賴于對電流和脈沖寬度的同時控制，相比之下，傳統(tǒng)三管MicroLED單獨控制電流，或脈沖寬度來控制亮度；

• ◎ 這意味著Porotech的硅基驅(qū)動面板更難開發(fā)。

也就是說，現(xiàn)在Porotech還沒有能驅(qū)動MicroLED的硅背板，因此正在嘗試將復(fù)雜的驅(qū)動問題轉(zhuǎn)移到更容易解決的領(lǐng)域。

另外，現(xiàn)在還不能確定DPT方案顯示的單色，能否和單色LED一樣高效或一樣明亮。Porotech稱，其正在著手完善DPT的單色效率和亮度，現(xiàn)階段其效率已經(jīng)達到兩位數(shù)水平（至少10%）。

在CES活動中，該公司展示了通過時間排列RGB三色來生成白色等其他顏色的效果。

Porotech改裝了一個1280x720分辨率的LCoS背板，來模擬單發(fā)射器切換RGB色彩的效果。

像素位移MicroLED

當我們討論MicroLED的均勻性和顏色問題時，卻很少討論像素位移（或次像素位移）。MicroLED的響應(yīng)速度極快（通常達納米級），因此比其他顯示技術(shù)的像素位移更快。實際上，像素位移已經(jīng)應(yīng)用于數(shù)碼相機、前置投影儀，可用于提升分辨率。在MicroLED屏幕中，像素位移主要有以下幾種用途：

• ◎ 將多顆LED移動到同一位置，讓屏幕亮度更均勻，并校正不亮的像素，從而提升良率；

• ◎ 將紅、綠、藍三色次像素集中在相同位置，來實現(xiàn)RGB顯示；這種方式可減少像素/面板的尺寸，從而繞過由較大的空間顏色像素引起的光學(xué)擴展量問題；

• ◎ 可用來提高分辨率，原理類似相機；通常，MicroLED發(fā)光區(qū)域比像素間距小得多，因此像素響應(yīng)過程可能沒有重疊，可以發(fā)揮完整的分辨率優(yōu)勢，但是最大亮度會有所犧牲。

值得注意的是，DPT可變的空間彩色雖然在產(chǎn)量、效率和亮度方面有優(yōu)勢，但通過控制電流改變像素顏色很復(fù)雜，比通過背板控制時序空間像素更難。盡管如此，Guttag還是認為從長遠來看，沒有次像素位移的光機并不適用于AR。

結(jié)論

整體來講，Porotech擁有市面上最高效的單紅、單綠、單藍色GaN技術(shù)，并有潛力實現(xiàn)RGB MicroLED（通過DPT工藝）。該公司致力于成為LED技術(shù)供應(yīng)商，未來除了應(yīng)用于AR/VR領(lǐng)域，其技術(shù)還可以用于微顯示器、手表、手機、大型顯示器等場景。

雖然該公司在MicroLED制造工藝上取得快速進展，但還沒有可直接生產(chǎn)的產(chǎn)品，仍需提升設(shè)備良率和均勻性，此外還需要LED巨量轉(zhuǎn)移工藝。

Guttag認為，MicroLED技術(shù)在過去6年進展緩慢，尤其是RGB顯示方面，而Porotech卻給他留下了很深的印象，讓他重新燃起了對MicroLED的希望。參考：KG