MicroLED с монолитными вертикально интегрированными пикселами
По предложенной Lumens технологии слои светоизлучающих кристаллов в матрице можно выращивать один над другим, поскольку для формирования красных светодиодов используется не арсенид галлия, а тот же нитрид индия-галлия, что и для зеленых и синих.
Южнокорейская компания Lumens, до сих пор специализировавшаяся на системах светодиодной подсветки для ЖК-видеопанелей, разработала и предполагает вскоре начать производство матриц MicroLED с монолитными вертикально интегрированными пикселами. Традиционная же планарная компоновка (см. верхнюю правую часть рисунка) предполагает для формирования пиксела размещение рядом синего, зеленого и красного субпикселов.
Красные, зеленые и синие светодиоды в рамках классической технологии сперва изготавливают по отдельности стандартными методами на полупроводниковых пластинах, которые затем разрезают на индивидуальные субпикселы. После субпикселы трех базовых цветов размещают, чередуя три базовых цвета, на основе будущей экранной матрицы, где к каждой монтажной позиции подведены необходимые шины управления и питания (верхняя левая часть рисунка). Процедура эта длительная, многостадийная и крайне трудозатратная, особенно с учетом очень малых габаритов MicroLED.
Предложенная Lumens технология предполагает перенос на основу экранной матрицы уже монолитных вертикально интегрированных пикселов (нижняя левая часть рисунка). На матрице-заготовке методом эпитаксии – последовательного наращивания одного кристаллического материала на другом – формируют синий, зеленый и красный слои светоизлучающих полупроводниковых кристаллов. Затем заготовку разрезают на отдельные пикселы и размещают их на матрице-основе уже как монолитные элементы (красный слой оказывается внизу, что обусловлено технологической спецификой процедуры переноса, которая выполняется с переворотом укладываемого на основу элемента на 180°).
В результате значительно снижаются затраты труда и времени на создание готовой матрицы, причем каждый отдельный вертикально интегрированный ее пиксел занимает лишь около трети пространства, приходящегося на традиционную планарную укладку субпикселов (нижняя правая часть рисунка).
Новаторство Lumens заключается в том, что ее инженеры сумели создать красные микроскопические светодиоды, используя не арсенид галлия (GaAs), который применяется для этой цели традиционно, а индиево-галлиевый нитрид (InGaN). Тот же InGaN используют для формирования зеленых и синих светодиодов, а поскольку кристаллические структуры всех трех слоев однотипны, это и позволяет выращивать такие слои один над другим эпитаксиальным методом – что в случае материалов с существенно различными кристаллическими решетками чрезвычайно затруднено, если не вовсе невозможно.
Предполагается, что сверхкомпактные дисплеи MicroLED с монолитными вертикально интегрированными пикселами найдут широкое применение в устройствах дополненной, виртуальной и смешанной реальностей.