丰田合成采用堆叠InGaN材料，开发全彩MicroLED微显示屏

近日，日本丰田合成公司（Toyoda Gosei）在单片全彩Micro LED显示屏领域取得重要进展。他们采用堆叠式铟镓氮（InGaN）材料，实现了红、绿、蓝（RGB）三色发光，为未来高亮度、小型化的显示技术铺平了道路。

图1.（a）丰田合成所开发全彩色单片式Micro-LED的横截面结构示意图。（b）没有子像素间隔设计的子像素的电致发光（EL）图像。（c） 设计有子像素间隔的子像素的EL图像。（d）研究人员所开发单片式Micro-LED芯片的照片

据悉，当前市场上的微型显示屏多采用 OLED 技术，但其亮度较低，在户外或增强现实（AR）眼镜等应用中存在局限。而 InGaN Micro LED不仅亮度更高，还能通过单片集成简化制造工艺。尽管该团队使用的材料再生长工艺增加了制造复杂度，但相比量子点或隧道结等方法，它更符合半导体制造流程，具有更大的产业化潜力。

研究团队利用金属有机化学气相沉积（MOCVD）技术在蓝宝石基板上生长Micro LED芯片，并通过刻蚀和电极沉积等步骤实现像素分离。最终，他们制造出 96×96 像素的微型显示屏，总尺寸仅3mm × 3mm，可用于小型显示设备。

图2. （a）-（c）为驱动电流在10-200μA的范围之间时，红色、绿色和蓝色子像素的电致发光光谱。（d）为上述基于单色Micro-LED所制造显示器在色度图上体现出来的颜色再现能力。（e）为三种单色Micro-LED器件的电致发光图像。（f）三种不同颜色子像素Micro-LED的电流-电压特性

在测试中，RGB三色像素在不同电流下表现稳定，但红色像素的效率较低，仅为 0.2%，远低于绿光（2%）和蓝逛逛（3%）。此外，显示屏的色域覆盖NTSC 标准的 69.9%，低于团队此前所实现的95.4%，这主要由于Micro LED红光光波长偏短所致。但研究人员表示，这一问题可以通过优化红色发光层来改善。

该团队还成功用该微型显示屏播放了一张4-bit灰度的全彩图片，并通过脉宽调制（PWM）技术优化色彩表现。尽管当前仍存在红色亮度偏低、芯片外围区域部分不发光的问题，但这些技术难题正在逐步优化。

图3. 单片式Micro LED阵列的显示图像

未来，该技术有望应用于AR眼镜、虚拟现实（VR）设备及高分辨率电子取景器等领域，推动微型显示屏迈向更高亮度、更广色域的发展方向。（LEDinside Irving编译）

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