圖2.封裝好的紅色，綠色和藍色有源矩陣microLED微顯示器。

這些首批的單色紅色，綠色和藍色微顯示器制備成了VGA格式，具有640像素×480像素的標準清晰度顯示分辨率。綠色和藍色microLED采用InGaN/GaN基材料制成，而AlInGaP/GaAs基材料則用于紅色microLED。所有這些LED都具有圓形幾何形狀，直徑僅為6μm，且它們形成20μm像素間距的微顯示器，這對應于每英寸1,270像素的分辨率。在每個像素20μA的峰值電流情況下，該顯示器中的綠色LED的亮度可超過5×105尼特，這是現(xiàn)有基于OLED的自發(fā)光微顯示器的500倍以上。

為了構建全彩色微顯示器，我們可以將三個單色microLED微顯示器與外部光學器件組合，例如交叉雙色（X-cube）棱鏡。雖然這種選擇似乎會導致整個顯示器的尺寸和體積增加，但情況不一定如此，因為我們的技術能夠?qū)崿F(xiàn)非常小的microLED微顯示器。

除了我們目前首先進行的這種方法，我們正在考慮使用多次外延轉(zhuǎn)移工藝，這樣就能夠在同一驅(qū)動IC基板上的不同層中，形成不同顏色的microLED陣列。如果我們要實現(xiàn)這種方式，我們期望使用比我們的單色顯示器更大的像素間距，因為具有不同顏色的microLED陣列的像素將必須彼此相鄰地排列。另一個潛在的缺點是亮度會降低，因為光可能被這種結構所阻擋。

圖3.有源矩陣microLED微顯示器上的20μm間距像素陣列。

為了將我們的核心技術單色微顯示器商業(yè)化，我們正在尋求分布式的制造策略。我們從傳統(tǒng)的LED芯片制造商那里購買我們制造microLED用的LED外延片。只要在外延晶圓與背板晶圓結合后可以成功地去除襯底，就可以使用具有不同襯底的外延晶圓來制造我們的顯示器。在大多數(shù)情況下，這可以通過對制造工藝進行微小的改變就可以實現(xiàn)。

對于背板，我們將驅(qū)動器IC的設計外包給在該領域具有豐富專業(yè)知識的公司，而驅(qū)動器IC背板晶圓的批量流片則通過代工廠服務在標準的8英寸CMOS線上進行。我們使用4英寸LED外延片進行演示。為了適應它們的尺寸，我們將8英寸CMOS IC晶圓切割為4英寸，以便進行后續(xù)器件工藝。這部分生產(chǎn)工藝是在我們的一個戰(zhàn)略合作伙伴所運營的試驗工廠中完成的（見圖4）。請注意，通過切換到更大的LED外延片，可以輕松地將生產(chǎn)擴展到大于4英寸直徑上。

圖4. 采用JBD單片混合集成技術制造的4英寸有源矩陣microLED微顯示芯片的晶圓。

我們制造工藝的一個主要好處是其高度的靈活性。我們可以根據(jù)外延片可用性，IC設計能力以及CMOS代工廠所提供服務，來進行選擇。最終，通過外包，我們降低了資本投資相關的成本。

繼2016年底我們在microLED上的初步成功之后，我們在兩個關鍵領域取得了進一步的進展：亮度和分辨率。兩個方面的成功分別提高了我們的技術在投影儀和增強現(xiàn)實方面的競爭實力。

microLED微顯示器的重要市場機會之一是各種形式的投影儀，包括便攜式投影儀和背投電視機。對于這些應用，微顯示面板的高亮度是至關重要的。對于microLED微顯示器，要滿足這一要求非常有挑戰(zhàn)性，并且障礙來自多種因素，包括LED外延質(zhì)量，microLED像素的特定器件結構以及制造工藝。

憑借我們在半導體行業(yè)的深厚研發(fā)經(jīng)驗，我們已經(jīng)進行了廣泛的工作，考慮了諸如器件結構的改進，制造工藝的優(yōu)化以及高亮度LED外延片的選擇。這些勞動的成果包括減少了載流子泄漏和microLED的光損失，以及它們的光提取效率優(yōu)化。得到的這些器件亮度更高，效率更高，并且使我們的微型顯示器上綠色LED的亮度增加到超過106尼特，這是在與初始演示時相同的驅(qū)動器背板上制造的。對于紅色，綠色和藍色microLED陣列，外部量子效率分別為9％，12％和18％。

與此同時，我們仔細研究了microLED的空間發(fā)光特性，研究是否有可能提高投影應用的亮度。許多形式的LED具有固有的大發(fā)散角，這會使投影系統(tǒng)的光學效率降低。對于許多microLED，這種低效率的根本原因是從器件發(fā)出的大部分光，都位于投影系統(tǒng)的接收角之外，所以就被浪費了。然而，采用我們的新技術，我們克服了這些問題。這是因為我們的技術并沒有覆蓋microLED陣列的生長襯底。相反，微光學陣列加到了microLED陣列的頂部，用來減少發(fā)光的發(fā)散和增強光的投影效率。

使用這種方法，我們已經(jīng)制造出了具有微反射器和微透鏡陣列的微顯示器。這些改進使法線方向的亮度增加了六倍，推動綠光亮度超過3×106尼特（見圖5）。