从单管单色到单管RGB，这项MicroLED工艺不可忽视

微显示技术商Porotech，在CES 2023期间展示了最新的MicroLED显示模组。近期，AR/VR光学领域的知名博主Karl Guttag深度分析了该公司的微显示技术，并指出Porotech带来了他见过最有趣的MicroLED技术。

Guttag表示：Porotech是本届CES上给我留下最深印象的公司，我曾在6个月前体验过其技术，而现在该公司在微显示技术上又取得了重大进展，有效性也进一步得到验证。

近年来，市面上出现了越来越多的MicroLED显示方案，比如JBD，其曾向Vuzix提供淡绿色MicroLED模组。Guttag指出，彩色MicroLED是未来的发展方向，但JBD在全彩色MicroLED的技术路径尚不清晰，仅展示过一些还不成熟的彩色显示技术。比如在2021年时，JBD曾与WaveOptics合作，展示了一种彩色3D AR方案，但Guttag认为该方案效果不理想。此外，TCL也在CES 2023上展示了基于JBD彩色3D方案的AR眼镜，不过据称图像质量有待提升。

关于Porotech

Porotech的技术特点是采用单个发射器显示所有颜色，宣称可提高RGB MicroLED的产量和可靠性。Guttag表示：Porotech的MicroLED技术还不成熟，需要复杂的驱动来实现场序色彩变化，尽管如此它依然展示了领先行业的显示技术，并且足够有效。

据了解，Porotech一直在开发高性能、高效率的单色MicroLED，并利用单二极管/发射器来实现多色彩显示。

对比6个月前，Porotech获得的最大进展是提升了红色的效率。红色是MicroLED的GaN工艺中最难制造的可见光，而Porotech的多孔GaN工艺可制造出高效的红色和绿色。

细节方面，其MicroLED的外部量子效率（EQE）分别为：蓝色70%、绿色50%、红色15%，相比于市面上其他技术，其效率已经相当高。我们知道，EQE是从材料中产生的光子的效率，并非功率转换效率（WPE）。据Porotech指出，其MicroLED的WPE值不会比EQE低很多，但具体数值还不能公开。

在CES 2023期间，Guttag对该公司的技术进行实测，发现其MicroLED方案的蓝色亮度达到70万尼特，绿色亮度300万尼特，而红色则达到70万尼特。他使用相机手持拍摄了微距照片，从中可以明显看出红、绿、蓝之间的亮度差距。而这种差异可能源自粘合问题，或是LED之间的差异。

值得注意的是，在显色白色时，屏幕需要68%绿色、28%红色和4%蓝色，因此对红色亮度的要求比蓝色更高。

基于单芯片方案

Porotech貌似是唯一一家采用单芯片LED的MicroLED厂商，其拥有一种名为DynamicPixelTuning（DPT）的MicroLED工艺，特点是通过单芯片，来产生所有的可见光和不可见光。相比之下，传统的MicroLED采用三个芯片，分别产生红、绿和蓝色，它们通常采用并排或堆叠的结构。而Porotech不需要三管阵列，只需要一个LED就可以根据电流水平改变颜色，以及根据电流驱动时间来控制亮度。

单芯片MicroLED的优势如下：

◎ 发光区域来自单管，因此有更好的光耦合效率（降低光学扩展量）；

◎ 更小尺寸的像素；

◎ 只需两个触点即可实现RGB显示；

◎ 二极管数量是传统方案的三分之一。

缺点：

◎ 驱动更复杂；

◎ LED依赖于对电流和脉冲宽度的同时控制，相比之下，传统三管MicroLED单独控制电流，或脉冲宽度来控制亮度；

◎ 这意味着Porotech的硅基驱动面板更难开发。

也就是说，现在Porotech还没有能驱动MicroLED的硅背板，因此正在尝试将复杂的驱动问题转移到更容易解决的领域。

另外，现在还不能确定DPT方案显示的单色，能否和单色LED一样高效或一样明亮。Porotech称，其正在着手完善DPT的单色效率和亮度，现阶段其效率已经达到两位数水平（至少10%）。

在CES活动中，该公司展示了通过时间排列RGB三色来生成白色等其他颜色的效果。

Porotech改装了一个1280x720分辨率的LCoS背板，来模拟单发射器切换RGB色彩的效果。

像素位移MicroLED

当我们讨论MicroLED的均匀性和颜色问题时，却很少讨论像素位移（或次像素位移）。MicroLED的响应速度极快（通常达纳米级），因此比其他显示技术的像素位移更快。实际上，像素位移已经应用于数码相机、前置投影仪，可用于提升分辨率。在MicroLED屏幕中，像素位移主要有以下几种用途：

◎ 将多颗LED移动到同一位置，让屏幕亮度更均匀，并校正不亮的像素，从而提升良率；

◎ 将红、绿、蓝三色次像素集中在相同位置，来实现RGB显示；这种方式可减少像素/面板的尺寸，从而绕过由较大的空间颜色像素引起的光学扩展量问题；

◎ 可用来提高分辨率，原理类似相机；通常，MicroLED发光区域比像素间距小得多，因此像素响应过程可能没有重叠，可以发挥完整的分辨率优势，但是最大亮度会有所牺牲。

值得注意的是，DPT可变的空间彩色虽然在产量、效率和亮度方面有优势，但通过控制电流改变像素颜色很复杂，比通过背板控制时序空间像素更难。尽管如此，Guttag还是认为从长远来看，没有次像素位移的光机并不适用于AR。

结论

整体来讲，Porotech拥有市面上最高效的单红、单绿、单蓝色GaN技术，并有潜力实现RGB MicroLED（通过DPT工艺）。该公司致力于成为LED技术供应商，未来除了应用于AR/VR领域，其技术还可以用于微显示器、手表、手机、大型显示器等场景。

虽然该公司在MicroLED制造工艺上取得快速进展，但还没有可直接生产的产品，仍需提升设备良率和均匀性，此外还需要LED巨量转移工艺。

Guttag认为，MicroLED技术在过去6年进展缓慢，尤其是RGB显示方面，而Porotech却给他留下了很深的印象，让他重新燃起了对MicroLED的希望。参考：KG