赛富乐斯深入产业，因市场需求开发了一种“NPQD™全彩转换技术”，能解决被誉为“下一代显示革命”的Micro-LED技术在生产制备上的大问题，让包括三星、苹果、LG、Google 在内的知名厂商“视若珍宝”。

8月12日，赛富乐斯发布其《NPQD® R系列显示用Micro LED芯片白皮书》，其中详细讲解了该Micro LED芯片的优势与应用方向。

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挑战

Micro LED显示技术能解决OLED和LED-LCD的缺陷问题，实现颠覆性的显示方案。为了实现所有显示应用都由Micro LED驱动的终极场景，一些关键问题需要解决，包括：红光效率、巨量转移，以及特定场合背景下的亮度表现。

红光效率问题

AllInGaP由于其低成本、高亮度和可靠性的优势，在照明和显示应用中得到广泛应用。然而，当接近微米级尺寸时，AlInGaP基Micro LED的效率降低了一个数量级，导致红光效率成为了Micro LED应用普及的一大阻碍。微米级LED尺寸越小，由于侧壁缺陷处的非辐射复合导致的载流子损失越大，效率也越低。低红光效率最终影响了显示屏整体亮度和能耗。

特定色域/使用条件下的亮度问题

生动的色彩和高亮度是HDR显示的关键要求。人眼具有非常广的动态范围，能覆盖绝对高亮（10000尼特）到极端黑暗场景（0.005尼特）。

Rec-2020是现有显示色域参数中最广的。目前最好的消费显示屏只能覆盖色域的60%-80%。而Micro LED却能够开发出HDR的全部潜力，实现10,000尼特的峰值亮度和100% Rec-2020色域覆盖。

然而，由于当前的AlInGaP红光Micro LED效率低，制备的屏幕存在高耗能和低可靠性的问题，很难在使用场景下实现1,000尼特的亮度。

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创新

NPQD®技术原理

NPQD®代表“纳米孔-量子点”。通过电化学刻蚀，我们在氮化镓LED内部制备出纳米孔结构，注入红光和绿光量子点并通过蓝光激发，最终在单芯片上实现单独可控的R-G-B像素集成。

技术特点（与其他量子点技术相比）

散射效应：数微米厚量子点层即可实现高光效

强烈的蓝光散射效应增加有效光程，只需几微米厚度的量子点层就可实现高达99%色彩纯度和优越的光转换效率。

蓝光光场重组：增强量子点的可靠性

通过将光场分散到各个纳米孔间，发光总面积增加了40倍，使得单个量子点受到的光辐照下降8倍，大幅加强了量子点的光稳定性。

多孔氮化镓：提升热稳定性

相比基于光刻工艺的量子点色彩转换（光阻材料的热导值K约为0.2W/m-K），纳米孔氮化镓的K值能达到100W/m-K，散热机制更佳，极大地提升了量子点热稳定性。

色彩转换：降低生产成本

通过结合纳米孔氮化镓和量子点，将低成本的蓝光LED转换为高价的红光或RGB Micro LED，降低芯片生产成本及库存成本。

波长一致性：波长分布高度一致

量子点波长可精准调控，晶圆内及晶圆间波长分布一致性可达到±0.5nm。

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优势

1、 性能优势

AlInGaP目前被广泛应用在红光Micro LED制备中。但是，一些关键问题亟待解决。

AlInGaP基Micro LED芯片的整体量子效率（EQE）和外部量子效率（WPE）较低，导致系统能耗高。当芯片尺寸降低时，由于固有缺陷，EQE下降更为剧烈。在低电流和相对较高占空比下，AlInGaP的光输出功率受到限制。此外，在使用温度达到100°C时，AlInGaP的热衰减高达35%。

而NPQD®技术能解决上述AlInGaP基红光LED芯片的问题。

R系列产品采用氮化镓材料体系，与蓝绿光芯片具有相同的驱动电压，RGB峰值效率一致。

小尺寸下更高效率

因氮化镓材料体系蓝光在极小电流密度下即可达到峰值效率，小电流下效率远高于AlInGaP体系红光芯片。

@ 0.1mA(0.5A/cm2), NPQD® R系列 LED 比 AlInGaP LED 的 LOP 最大可高出10倍。

半峰宽漂移：在不同的使用情况下，较小的半峰宽漂移和热降解可以提供更好的颜色准确性。

由升温导致的效率下降更少

更好的WLD均匀性(WLD探测重复性±0.5nm)：NPQD®技术大幅改善R系列芯片的波长一致性，在显示端可提供更优的色准度。

2、生产优势

与AlInGaP红光LED相比，氮化镓基R系列芯片制造成本更低，良率更高。另外，NPQD®晶圆级集成技术与现有LED制造工艺和生产线兼容。

色彩均匀性：采用NPQD®技术的R系列芯片可以将色彩偏移控制在2纳米以内，满足大多数客户需求。此外，它的良率更高，生产成本更低。

芯片强度：在传统AlInGaP红光LED生产工艺中，材料固有的脆性加大了生产中芯片破裂的风险，影响了整体芯片良率。而采用NPQD®氮化镓材料体系制备红光芯片，不仅增强了芯片耐用性，还大幅降低了芯片破裂风险。因此，生产效率和产品质量显著提升，产出更稳定。

环评因素：在AlInGaP红光LED芯片的生产过程中使用了高毒性的砷化镓材料。对有毒物质的处理为制造单位带来了环保方面的挑战，同时还增加了生产工艺复杂性。这些因素都间接地限制了生产良率的提升及成本的进一步下降。

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导入量产

NPQD®是指基于纳米孔结构（Nanopores）的量子点（Quantum Dot）芯片集成技术。纳米孔结构具有独特的散射效应，能够大幅增加有效光径，提高光转换效率，并增强量子点可靠性。

此番，由利亚德与Saphlux联合开发并投入量产的NPQD® R1 Micro LED芯片，不仅解决了传统芯片的冷热效应、分Bin难、效率低、良率低和成本高等问题，更通过结合量子点材料色域广、色彩稳定且一致性好的优势，实现更优的显示效果。

红光NPQD®  Micro LED光引擎可在48万尼特的亮度下，实现5.4%的WPE，并在亮度增至74万和93万尼特时，仍保持4.2%和3.5%的WPE。其芯片的综合红-蓝能量色转换效率达到48%，红-蓝光子转换效率达到67%，并通过了3000小时的第三方上屏可靠性测试，真正将高效、高亮度、高可靠性的红光NPQD Micro LED推到商用阶段。

同时，NPQD® Micro LED红光的半峰宽达到23nm，色域超越DCI-P3，接近Rec. 2020标准。据悉，Saphlux目前正和多家业界龙头企业合作，为下一代AR显示提供NPQD®红色及全彩Micro LED光引擎解决方案。

最后

NPQD™ 代表纳米孔量子点，是 LED 内部的一种纳米结构。赛富乐斯开发的纳米孔是一种具有创造性的纳米结构，该结构可以在 LED 内部制作形成用以容纳量子点。由于光在纳米孔内具有强烈的散射效应，在传播过程中的有效光径被大大增强，从而提高量子点的光转换效率。

该技术在 2019 年的 SID Display Week 展会上发布后，引起了行业及客户的极大关注。在发布会现场，包括三星、苹果、LG、Google 在内的众多国际知名厂商闻风而至，于现场咨询洽谈，均表示了合作的兴趣。LEDinside 预估，在 2025 年中大尺寸 Micro-LED 显示器市场规模将达到 19.8 亿美元， 占整个应用的 68％ 。大尺寸公用显示器、Micro-LED TV 等领域或将需要 3 - 5 年的开发及产业化发展期。而对显示技术的期待，也需要 Micro-LED 取得突破性发展，才能真正落实到我们的日常生活中。

文章来源： ​DeepTech深科技，行家说Display，OLEDindustry