材料缺點成突破口!英新創 Porotech 翻轉氮化鎵特性,克服 Micro LED 單色瓶頸

作者 | 發布日期 2022 年 08 月 19 日 8:30 | 分類 光電科技 , 材料、設備 Telegram share ! follow us in feedly


近年 Micro LED 技術不斷突破,加上元宇宙、車用領域帶動次世代顯示技術的需求,商用化這一目標彷彿近在咫尺。其中,紅光 Micro LED 晶片一直是技術瓶頸,但英國 Micro LED 公司卻將材料的劣勢化為優勢,甚至有效縮短製程、降低成本,這到底怎麼做到?《科技新報》特地專訪 Porotech 執行長兼創辦人朱彤彤,來了解該公司的技術獨到之處。

Micro LED 技術提供商 Porotech 成立於 2018 年 4 月、2019 年 11月從劍橋大學分拆,Porotech 執行長朱彤彤表示,過去在劍橋大學常做磊晶相關材料,一開始做雷射、量子光源,沒特定選做 Micro LED,但因了解材料的優點、缺點和本身問題,深知如何發揮材料特性,發現透過「奈米波譜架構」可有效發揮氮化鎵特性,這個材料跟矽基、CMOS 結合後優勢更強,經過技術、市場潛力等多方位評估後,決定從 Micro LED 切入。

因為深刻了解氮化鎵的材料特性,Porotech 去年發表全球第一套氮化銦鎵(InGaN)基的紅光、藍光、綠光的 Micro LED 顯示器,打破紅、綠、藍必須透過不同材料的瓶頸,有效解決紅光 Micro LED 必須混合多種材料系統的問題,且不再受限於任何基板,可有效降低成本問題。

▲ 全球第一套氮化銦鎵(InGaN)基的紅光顯示器。(Source:Porotech)

朱彤彤指出,這項技術會盡快實現產品化,目前已經與面板廠合作,提供材料和晶片來供巨量轉移和面板製程,終端市場主要是大尺寸螢幕和手機。

▲ 這款顯示器已於今年 Touch Taiwan 展出。(Source:科技新報)

而 Porotech 主要技術聚焦於「動態畫素調整」,顧名思義是可動態調整顏色。朱彤彤解釋,只要透過一顆晶片、同一個像素,就能散發任何人眼所見的任何色彩,透過電流密度、電壓驅動,讓氮化鎵實現所有顏色,「只要給它一個訊號,就能改變顏色,按一下鈕就是綠色,也可以是藍色、紅色」。

不過,「動態畫素調整」不光是 LED 問題,需要特製背板和驅動方式,尋找供應鏈及合作廠商,提供客戶做自己的Micro Display,所以需要長時間佈局。朱彤彤也透露,今年下半年會展示真正的動態調光、多色顯示模組,預計 8 月底、9 月初會有第一批樣機。

由於這項技術透過驅動方式決定顏色亮度,材料端必須固定規格,確認電流密度、電壓的數值可調成何種顏色;此外,要將三種顏色整合在一顆晶片上,也是較困難的部分。

▲ 透過不同數值驅動,可以展現不同顏色。(Source:Porotech

朱彤彤指出,由於沒有傳統子像素(sub pixel),這種技術有助於在同樣解析度條件下,Micro LED 發光區域較大、晶片尺寸也較大、效率也高,系統端在整合時無須考慮材料間的匹配程度,也不需要讓紅色、綠色、藍色各磊晶長一次,或垂直堆疊。此外,在消除 Micro LED 關鍵製造障礙後,還能解決修復功能,提高產量,並降低生產成本和上市時間。

朱彤彤表示,「氮化鎵有這種特性,單色顏色純度會飄移,顏色會跟著密度動,所以我們利用材料體系特性,反而可以將單色做得非常純,只要將材料限制和導致顏色不純的因素去掉,同時利用顏色飄移,將它做到最大化,就能實現全彩。」

研究 Micro LED 必須用半導體思維

在被問及 Micro LED 最大瓶頸,朱彤彤認為,過去傳統 LED 與半導體有各自的生態,但 Micro LED 不一樣,必須將兩個結合在一起,從材料、思維、產線甚至整個產業,都要像半導體的思維邁進,「必須考慮良率和後續矽基背板,加上系統整合,在 Micro LED 產業中,不是最亮才是效率最好,還要考慮到後續晶片、驅動方式和 SOC 匹配程度。」

他認為,現在最大問題是要做到跟半導體一樣的精度、品質、良率,才能跟矽基進行匹配和整合,「不是 LED 歸為 LED、半導體歸為半導體,兩者必須結合,除了有半導體的強勢表現,還必須發揮氮化鎵 LED 特性。」

▲ Micro LED 產業必須將半導體、LED 特色結合。(Source:shutterstock)

Micro LED 不再是傳統 LED,而是必須以半導體思維執行。朱彤彤認為,Micro LED 未來不光是「顯示要求」,長遠必須將 Micro LED 做到終端 SOC 上面,在溝通效率、功能性上改進,目前晶片太多仍不是最終端的解決方案。也因此,朱彤彤希望 Porotech 成為系統整合解決方案的提供商,從原本做材料、外延片,到後來晶片、Micro Display,下一步是光學,最後是提供光模組(Optical Module)解決方案。

至於最大競爭對手,朱彤彤開玩笑說道,「目前最大競爭對手就是OLED!」,希望以開放合作的心態,與其他 Micro LED 公司一起做事、學習。他認為,Micro LED 是現在唯一一次機會,值得大家嘗試,做到跟半導體一樣做到達 12 吋。此外,也希望藉由 Micro LED 這個機會,將化合物半導體上升一個檔次,與矽基對齊,當做到 12 吋時,Micro LED 功能性和應用場景將有更好的發揮。

本文與LEDFORUM 2022 Micro/ Mini LED顯示技術論壇合作

由TrendForce集邦科技主辦的LEDFORUM 2022將於9月13日登場,來自全球關鍵廠商的主講人與產業分析師,將在這場一年一度最大的Micro LED論壇中從技術、設備、市場、應用等多元的維度出發,全方位地剖析作為終極顯示技術Micro LED的現在與未來。

(首圖來源:Porotech

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