차세대 마이크로 LED 마이크로 디스플레이의 색상

차세대 마이크로 LED 마이크로 디스플레이의 색상 (By George Powch and Ajay Jain)

(George Powch와 Ajay Jain 기자)  2017.6월 영문 기사 번역본임을 밝혀드립니다.

차세대 마이크로 LED의 색상이 Why is it Important왜 중요하죠?

Micro-displays in wearables, whether Augmented Reality (AR), Smartwatches, Smartphones or other applications of the near future are not bright enough to readily see images on a bright, sunlit day, nor efficient enough to give mobile devices much loiter time – better technology is needed, particularly as pixel sizes shrink in next gen micro-displays현재의 Augmented Reality (AR, 증강현실장치) 나 스마트워치(Smartwatches), 스마트폰(Smartphone) 또는 가까운미래에 적용 가능할 수 있는, 착용이 가능한(웨어러블) 어떤 신 제품에 적용될 마이크로 디스플레이는 현재의 상태로는 햇볕이 잘드는 밝은날정도만 되더라도 이미지를 쉽게 볼 수 없을 정도로 밝지가 않고 로이터 타임도 충분하지가 않습니다. 기술이 더 진보가 되어야 하며, 특히 픽셀사이즈는 특히나 더 작아져야 합니다.

Micro-display technologies have typically used reflective, transmissive or transreflective architectures relying on color filters with white light or phosphors, increasingly now including Quantum Dot (QD) enhancement, much like larger displays, monitors and TVs, but scaled down.마이크로 디스플레이 기술이라는 것이 지금까지는 보통 대형 디스플레이, 대형 모니터 및 대형TV 등과 같은 것들에 사용이 될 때, 요즘 특히 사용이 증가되고 있는 퀀텀닷을(QD) 포함하여, 백색광 또는 형광체 재료의 컬러 필터를 사용하는 반사 형, 투과형 또는 반 사면 형 아키텍처를 사용하는 것이 일반적 이었습니다. For applications with larger pixels (eg >>20 µm), tethered to wall power, where ambient background lighting is not high and lower efficiency tolerable, these have worked reasonably well.

큰 픽셀 (예 : >> 20 μm)을 사용하는 제품들, 특히 배경조명이 높지않고 효율이 낮은, 벽을 통해 전원을 연결하는 제품들은 아주 잘 작동함을 알 수 있었습니다.

방출 형 AMOLED 기술이 빠르게 채택되고 있지만, 아직까지도 태블릿 및 휴대폰과 같은 현재의 모바일 장치에서도 여전히 LCD 기술이 많이 사용됩니다. But all such display technologies are generally difficult to see at high noon on a bright day, and who hasn't bemoaned a low battery indication on their mobile device?그렇지만 이런 모든 현재 사용되는 디스플레이 기술들이 낮에는 잘 보이지 않을 정도의 수준입니다.

AMOLED micro-displays are also the default technology for today's Virtual Reality (VR) applications, whether smartphone based, or any of the Head Mounted Displays (HMDs) coming from HTC Vive, Oculus, Microsoft, and many others … But VR is a markedly different application in presenting a direct view, self-contained world to the observer, where ambient lighting is controlled, and overall display brightness can be low vis-à-vis the dynamic range of the human eye, which can be greater than 106:1!AMOLED 마이크로 디스플레이는 스마트 폰 기반의 제품인든,  아니면 HTC Vive 나 Oculus, 또는 Microsoft 등과 같이 다른 많은 헤드 장착 디스플레이 (HMD)의 형태를 띠는 오늘날의 VR (Virtual Reality 증강현실) 제품등에 들어가는 기본 기술 이기도 하긴 하지만, VR은 다른 응용제품들과는 완전히 다른 제품입니다. 주변 조명이 제어될 수 있고, 자기가 가지고 있는 화면(세계)를 이용자에게 직접적으로 보여주고, 전반적으로 디스플레이 밝기는 106 : 1정도 되는 사람 눈의 동적 범위와 비교할 때 낮을 수 있습니다.

Indeed, the dark-adapted eye has been shown to detect a single photon, but in display applications, the issue is not absolute sensitivity as much as contrast sensitivity. 실질적으로 어둠에 적응 된 눈은 단일 광자를 검출하는 것으로 밝혀졌지만, 디스플레이 애플리케이션에서의 이 문제는 콘트라스트 감도만큼 절대적인 감도는 아닙니다. Against a bright background, the displayed image must be sufficiently bright for contrast or it will melt into the background.밝은 배경과 대비하여 디스플레이된 이미지는 대비가 충분히 밝거나 배경에 자연스럽게 녹아들어가 있어야 합니다. For this reason, you can't see your cellphone screen in the sun at noon on a bright day, and why AR content today is typically demonstrated against dimly lit backgrounds.이런 이유로 밝은 날 햇볕이 쨍한 날에 휴대 전화 화면을 태양 아래에서 자세히 볼 수 없는 것입니다. 그리고 AR 콘텐츠를 시연할때 일반적으로 어두운곳에서 데모를 하는 이유가 뭐겠습니까?

While older technologies such as LCOS or variations of DLP based approaches have been used in AR-type systems, particularly for military, HUDs and professional uses, the current crop of AR systems, especially consumer oriented HMDs all tend to use self-emissive OLED micro-displays at their core, typically, for example, as following leading examples indicate:LCOS 나 DLP에 기반을 둔 구형 기술의 제품들이 군대나 HUD 및 전문가 용 AR 시스템에서 사용이 되긴했지만 현재의 AR 시스템, 특히나 소비자 중심의 HMD는 모두 자체 발광 OLED 마이크로를 사용하는 경향이 있습니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

The Problems

지금까지의 문제점

OLED 마이크로 디스플레이는 위에 부분적으로 언급했다시피 큰 쟁점을 가지고있습니다. They are not nearly bright enough, especially in blue: increasing brightness requires more current and/or larger sized pixels, limiting resolution and/or increasing power consumption (mobile device battery life), while driving blue harder severely curtails already short lifetimes of OLED emitters, with poor color balance.특히 밝기가 충분히 만족할 만큼 밝지가 않습니다. 밝기를 증가 시키려고 하면 더 많은 전류가 또는 더 큰 픽셀이 필요하고 이로 인해 해상도가 제한되거나 전력 소비가 증가하게 됩니다 (모바일 장치의 배터리 수명이 짧아지겠죠). 파란색을 더 강하게 한 OLED는 색상균형도 좋지 않을 뿐더러 수명도 더 짧아지게 됩니다.

 If used to first create white, as is common, then filtered for RGB colors, over 66% of the white light is lost for each color, a very inefficient approach.

만약 화이트색을 구현할 경우, 일반적으로 RGB 색상을 필터링하게되면, 각 색상별로 화이트가 66 % 이상이 손실이 발생하여, 매우 비효율적적으로 됩니다. OLED emitters are also not particularly narrow spectrally, nor at all directional, requiring a backside reflector to emit in at least a half-sphere. OLED발광체는 스펙트럼이 좁은 것도 아니고 방향성이 전혀 없기 때문에 적어도 패키지 렌즈의 절반에서라도 방출을 하기 위해서 후면 리플렉터가 필요합니다.

Many of the leading developers of next generationAR systems also proposeto use sophisticated diffractive/ holographic waveguide elements to transfer an image from the location of micro-display (which can be remote) onto the viewer's field-of-view. 차세대 AR 시스템의 주요 개발자중 다수는 정교한 회절 / 홀로그래픽 도파관 요소를 사용하여 마이크로 디스플레이 (원격 가능)가 있는 위치에서 뷰어, 사용자의 시야까지 이미지를 전송할 것을 제안합니다. The efficiencies of these optical elements tend to be extremely sensitive to the angle and spectra of input light, for which narrow spectral widths and confined cone angles of light from a micro-display will play an increasingly important role. 이러한 광학 요소의 효율성은 입력 광의 각도와 스펙트럼에 극도로 민감한 경향이 있습니다. 좁은 스펙트럼 폭과 마이크로 디스플레이로부터의 제한된 앵글이 점진적으로 아주 중요한 역할을 하게 될겁니다.

MicroLED Micro-displays: Wave of the Future MicroLED를 이용한 마이크로 디스플레이 : 미래의 물결이라 말할 수 있습니다.

A better, brighter, more efficient display technology with high dynamic range is needed for all these reasons and more.

바로 위에서 언급했던 그러한 이유들 때문에 더 밝고 더 효율적인 디스플레이 기술이 필요한겁니다. Many players recognize the challenges and have been working on solutions, some quietly, others less so.많은 관련자들이 이 문제를 정확히 인지하고 해결책을 찾으려 하고 있습니다. 일부는 조용하게 아니면 이슈를 만들어내면서 계속 연구중입니다. Some are also exploring Virtual Retinal Displays (VRD) with very low power RGB lasers scanning images directly into the eye.

또한 연구진들은 매우 낮은 전력의 RGB 레이저 스캔을 통해 이미지를 눈으로 직접 보여주는 가상 레티나 디스플레이 (VRD)도 연구하고 있습니다. Others (Ostendo) attempt to integrate 3D heterogeneous electroluminescent LED layers for the different RGB colors, with major manufacturability challenges.또다른 그룹은 (Ostendo) RGB 레벨에서 3D헤데토지니어스 전계 발광 LED 레이어를 통합하려고 시도하고 있습니다. But leading among potential solutions may be inorganic microLEDs or the same familiar GaN /InGaN LED technology broadly used in solid state lighting (SSL), but scaled down to microscale sub-pixels (RGB sub-pixels/pixel). 그러나 잠재적 인 솔루션 중 가장 선두기술은 무기 microLED이거나 고체 조명 (SSL)에 널리 사용되는 동일 크기의 마이크로 픽셀 (RGB 서브 픽셀 / 픽셀)로 축소 된 우리에게 친숙한 GaN / InGaN LED 기술 일 수도 있습니다. Such LED technology brings significant advantages: it is intrinsically some 103 brighter (hence so much more efficient) than OLEDs, and far more environmentally robust, a long lived, fully inorganic structure switching at semiconductor speeds (ns). 이러한 LED 기술은 사실 상당한 장점 이 많습니다. 본질적으로 OLED보다 더 밝고 (훨씬 효율적이기 때문에) 훨씬 더 환경 친화적이며 수명이 깁니다. 반도체 속도 (ns)면에서 완변한 무기구조 스위칭이 이뤄집니다. And importantly, it is well known, accepted core technology … but it also has significant manufacturing challenges. 그리고 중요한 것은, 잘 알려진 중요한 핵심 기술이긴 하지만 제조상의 어려움이 있습니다.

At larger pixel sizes (>50 µm), individual micro-die from separate epitaxial wafers (eg R,G,B) can be rapidly assembled using one of several massively parallel approaches, as depicted below:픽셀 크기가  (> 50μm)크면, 각각의 에피웨이퍼 (예 : R, G, B)에서 개별적인 마이크로칩은 아래에 묘사 된 것처럼 여러 개의 대규모 평행 접근법 중 하나의 방법을 이용하여 신속하게 조립할 수 있습니다.

This is an approach pioneered by LuxVue (acquired by Apple), for example, variations of which pursued by X-celeprint, as well as ITRI, CEA-LETI, SONY and others.이것은 LuxVue (Apple에 인수 된 회사임)가 개발한 방식입니다.

예를 들면, X-celeprint 뿐아니라 ITRI, CEA-LETI, SONY 등이 추구하는 다양한 변형이 있을 수 있습니다. The enormous challenge of all these approaches, aside from integrating different material sets, is ensuring 100% placement, since missing a sub-pixel in a small display is unacceptable.

서로 다른 재료들끼리 통합하려 하려는것 이외에도 작은 디스플레이들끼리라도 하위 픽셀 누락은 용인 될 수 없기 때문에 100 % 완벽한 배열 보장할 수 없는 엄청난 모험입니다. Finally, these approaches tend to impracticality when sub-pixel sizes get smaller (<10 µm), limiting range of applications to smartphone or perhaps smartwatch displays, but not AR which may ultimately require sub-pixels << 10 µm.

마지막으로, 이러한 접근법은 서브 픽셀 크기가 작아지면 (10μm 미만) 비현실적 인 경향 이있어 서 스마트 폰이나 스마트 워치 디스플레이등의 응용 범위에 제한이 됩니다. 그러나 10μm 이하의 서브 픽셀을 요구할 수있는 AR에서는 적용이 되지 않습니다.

For next gen VR / AR, micro-displays will evolve toward microLED technology with PPI's > 1500 and sub-pixel sizes <<10 µm, and with sophisticated optics to transfer the image onto a user's field-of-view. 차세대 VR / AR의 경우는, 마이크로 디스플레이가 PPI가> 1500이고 서브 픽셀 크기가 10μm 미만이 될것이며 사용자의 시야로 이미지를 전송할 수있는 정교한 광학 기능을 갖춘 microLED 기술로 진화 하게 될 것입니다. As pixel sizes shrink <20 µm, the entire micro-display will have to be manufactured at wafer-scale as a monolithic structure, save perhaps for “hybridization” or interconnecting to the Active Matrix CMOS backplane with the switching and control circuitry, a thorny problem in itself as sub-pixel sizes shrink. 픽셀 크기가 20μm 미만으로 축소되면 전체 마이크로 디스플레이가 "하이브리드 화" 가 되거나 스위칭 및 제어 회로가 있는 액티브 매트릭스 CMOS 백플레인과의 상호 연결을 제외하고 모놀리 식 구조의 웨이퍼 크기로 제조되어야 합겁니다 서브 픽셀 크기가 줄어들면 다음과 같은 문제 자체도 줄어든다. The evolution of sub-pixel sizes vs. pixel density (PPI) for different applications may be depicted as follows:

서로다른 애플리케이션에 대한 서브 픽셀 크기 대 픽셀 밀도 (PPI)의 진화는 다음과 같이 묘사 될 수있을 겁니다

(per Yole Développement with permission): (Yole Développement ) :

The inherent advantages (and acceptance) of GaN /InGaN-based LED technology has already led to much work to apply it cost effectively to self-emissive displays vis-à-vis OLED displays; GaN / InGaN 기반 LED 기술의 내재적 인 장점 (및 수용성)은 이미 OLED 디스플레이에 비해 자체 방출 형 디스플레이를 통해 비용면에서효율성이고 이를 위해 지금껏 많은 노력을 해왔습니다.

 it is already used for very large displays: stadium scoreboards, billboards, etc. and has been occasionally sighted at trade shows for TVs (see Sony's CLEDIS technology).경기장 스코어 보드, 빌보드 등 매우 큰 디스플레이에 이미 사용이 되고 있으며 TV 전시회장 (Sony의 CLEDIS 기술 참조)에서도 가끔 발견됩니다. Many are working on scaling microLED technology to micro-displays for broader consumer markets, with manufacturing challenges looming large.

많은제조업체들이 대형 소비자마켓을 타겟으로 microLED 기술을 이용한 마이크로 디스플레이로의 확장을 꿈꾸지만 제조상의 어려움이 커지고 있는 실정 입니다. A comparative summary of the leading micro-display technologies might look like this, where how you get color is a common issue, since GaN /InGaN-based LED technologies tend to be monochrome (blue/violet) emitters:

GaN / InGaN 기반 LED 기술은 단색 (파란색 / 보라색)이 ​​기본이 됩니다.

각각의 디스플레이들이 어떻게 색상을 얻는지 아래를 통해 살펴보겠습니다.

Color Conversion Challenges 색상 변환 문제

While far brighter, long lived and efficient than OLEDs, GaN /InGaN-based LEDs are (with some exceptions) monochrome, typically blue/violet emitters, and must be down-converted to Green and Red for multi-color (RGB) or white light. GaN / InGaN 기반의 LED는 OLED보다 훨씬 밝고 수명이 길며 효율적인 반면 단색, 일반적으로 블루 / 보라의 발광이 기본이며, 다른색 (RGB) 또는 흰색을 구현해야 할 경우에는 녹색 및 적색으로 다운 컨버전을 해야합니다.

빛. For LEDs in lighting applications, this is typically done with Phosphors.조명 어플리케이션의 LED의 경우 일반적으로 형광체를 사용합니다. Quantum Dots (QDs) also play an increasing role, both in sharpening the spectral response of traditional phosphors or altogether replacing them in certain applications; 퀀텀 닷 (QD)은 전통적인 형광체의 스펙트럼 응답을 반응을 예리하게 하거나 특정 응용 분야에서 스펙트럼을 대체 할 때도 점차 중요한 역할을하고는 있습니다. however, major issues come into play as pixels shrink <20 µm and even larger, rendering both impractical … 그러나 픽셀이 20 μm 미만으로 작아지게 되면 커다란 문제가 생기고 심지어 커지더라도 문제가 생깁니다…어쩔 수 없이 둘 다 비실용적입니다 ...

In a micro-display for AR / VR applications, the system level design considerations for color conversion are very distinct from those in a general purpose, direct view, lighting or display application.AR / VR 애플리케이션을위한 마이크로 디스플레이에서 고려해야할 사항은, 색상 변환을 위한 시스템 레벨 설계시 고려하는 일반적인 디스플레이의 목적이나, 다이렉팅 뷰, 일반조명 또는 다른 디스플레이 애플리케이션의 것의 고려사항과는 매우 다릅니다. The practical question is how much of the color converting media is needed above a sub-pixel to ensure enough of the blue/violet pump light is absorbed for good color conversion, since even one bad sub-pixel can render the entire micro-display unusable.

현실적으로 고려해 할 문제는 단 한 개의 bad 불량 하위 픽셀조차도 전체 마이크로 디스플레이를 사용할 수 없게 만들어 버릴 수 있기 때문에, 충분한 색 변환을 위한, 충분한 양의 블루 / 보라색 펌프 광이 잘 흡수되도록 하위 픽셀 위에 얼마나 많은 색 변환 매체가 필요한지를 고려해야 한다는 겁니다 .

For example, the absorption coefficient for traditional phosphors and nanophosphors (eg used for SSL) is some 2-3 orders of magnitude smaller than that for a direct bandgap semiconductor in the visible. 예를 들어,

전통적인 형광체와 나노 형광체 (예 : SSL에 사용)의 흡수 계수는 visible영역에서 직접적인 밴드 갭 반도체보다 2-3 배 정도 작습니다. This implies that to absorb equivalent input light, a traditional phosphor layer will be some 100x to 1000x thicker than the direct bandgap semiconductor. 이는 동일한 입력 광을 흡수하기 위해 전통적인 형광체 층이 직접 밴드 갭 반도체보다 약 100 배에서 1000 배 더 두껍다는 것을 의미합니다. It becomes quickly apparent that a column at least 100-300 µm thick would be needed above a 10 µm sub-pixel!

적어도 100-300 μm 두께의 컬럼이 10 μm 서브 픽셀 위에 필요할 것이라는 것도 명백하게 밝혀졌습니다. While an efficient “On-Chip” solution for SSL, the necessary layer thickness, scattering, and inability to pixelate preclude traditional phosphors or nanophosphors as a viable solution for high resolution microLED micro-displays.

SSL을 위해서는 "온칩 (On-Chip)"솔루션 이 효율적인 반면 필요한 픽셀 두께, 산란 및 픽셀 화 불가능으로 고해상도 microLED 마이크로 디스플레이에 적합한 솔루션으로는 전통적인 사용되어온 형광체 또는 나노 형광체 사용은 배제가 됩니다.

Similarly, while semiconductors, a review of existing QD technology indicates they need to be >> 7 µm to absorb most light. 마찬가지로 반도체로써, 기존의 퀀텀닷 QD 기술에 대한 리뷰에 따르면 대부분의 빛을 흡수하려면 7μm가 필요하다고 합니다. More critically, however, most QDs in use today are temperature sensitive and cannot handle high optical flux, so are typically used only in “remote” configurations or where optical flux density is low. 그러나 오늘날 사용되는 대부분의 QD는 온도에 민감하여 높은 광속을 처리 할 수 ​​없기 때문에 일반적으로 "원격"으로 구성을 하거나 광속 밀도가 낮은 곳에서만 사용이 됩니다. However, the optical power density in microLED micro-displays is far greater than in typical SSL applications, potentially >100 W/cm ² , far higher than QDs are known to tolerate at present.

그러나 microLED를 이용하는 마이크로 디스플레이의 광 출력 밀도는 현재 SSL 애플리케이션보다 훨씬 높으며 잠재적으로 QD보다 높은 100W / cm2를 초과 할 수도 있습니다. And questions regarding fine pitch pixelation, uniformity, the practicality and uniformity of dispensing over local vs. global areas, and costs, also remain unanswered.

미세한 피치 픽셀, 균일 성, 지역성, 전체 영역에서의 분배의 실용성 및 균일 성 그리고 비용에 관련된 질문에 대해서는 아직 명확한 답변이 없는 상태입니다.

A potential solution is to use Quantum Wells (QWs) rather than QDs: they are approximate analogs of each other, the QW a 2D version of a monolayer of QDs.잠재적 인 해결책으로는 퀀텀 닷QD을 사용하기 보다는 퀀텀 웰 QW (Quantum Wells)를 사용하는 것일겁니다.

둘다 서로간에 대략적인 아날로그이며,  QW는 QD의 단층의 2D 버전입니다. Both rely on quantum confinement effects /bandgap engineering to tailor the output wavelength (color), using the thickness of the QW vs. diameter of the QD.

QW의 두께 VS QD의 직경을 이용, 출력 파장 (색상)을 맞추기 위해 양자 구속 효과 / 밴드 갭 엔지니어링에 둘다 의존합니다. While the appeal of QDs is that they can be made inexpensively using liquid colloidal chemistry, the appeal of QWs is that are wholly inorganic semiconductors with better thermal properties, and can be made wafer scale in a vacuum chamber with the better uniformity, consistency, and repeatabilityneeded for micro-display applications. QD의 매력은 액체 콜로이드 화학을 사용하여 저렴하게 만들 수 있는 거지만, QW의 매력은 보다 우수한 열적 성질을 갖는 전체 무기 반도체라는 것이며 보다 균일하고 일관성있는 진공 챔버에서 웨이퍼 스케일을 만들 수 있다는 것입니다 그리고 마이크로 디스플레이 애플리케이션을 위한 반복성이 필요합니다.

The same basic system considerationsas with QDs remain, however: you still need sufficient thickness to ensure near full absorption of input light and a method to pixelate the QWs into RGB pixels overlaying the microLED pump array, while preventing inter-pixel crosstalk.

그렇지만 QD가 가지고 있는 같은 기본시스템 고려 사항은 여전히 ​​남아 있습니다. 입력 광을 거의 완벽하게 흡수를 할 수 있을 만큼 충분한 두께가 필요하고 픽셀 간 누화를 방지하면서 QW를 microLED 펌프 어레이를 오버레이하는 RGB 픽셀로 픽셀 화하는 방법이 필요합니다. Since QWs are continuous 2D films of inorganic semiconductor materials, however, patterning and pixelation can be readily done with existing, conventional technology. 그러나 QW는 무기 반도체 재료의 연속 2D 필름이기 때문에 기존의 기술로 패터닝 및 픽셀 화를 쉽게 수행 할 수는 있습니다.

The principal approaches can be summarized as follows:주요 접근법은 다음과 같이 요약 할 수 있습니다.

Finally, there is still another technology for color conversion, a variation to the QW approach for microLED micro-displays with sub-pixels <<10 µm.마지막으로,

10μ 이하의 서브 픽셀을 가진 microLED 마이크로 디스플레이를위한 QW 접근법의 변형 형태인색 변환을위한 또 다른 기술이 있습니다. It gets around the principal challenges, yet may be easiest to implement and scale, while bringing some unique advantages, principally in raw conversion efficiency as well as offering some control over the output spectra and directionality, both of which also enhance system efficiency and color quality.

주요 도전 과제를 해결하면서도 구현 및 확장이 가장 쉬울뿐 아니라 원시 변환 효율 및 출력 스펙트럼 및 방향성에 대한 몇 가지 고유 한 이점도 제공하며 시스템 효율성 및 색상 품질도 향상시킵니다 .

Branded Chromover™ technology by its creator, VerLASE Technologies (Bridgewater, NJ), it obviates the complex QW stack otherwise needed in the QW approach by integrating a much thinner, simpler QW layer with a novel resonator which lets the input light be near fully absorbed in the thinner QW stack. VerLASE Technologies (Bridgewater, NJ)의 Branded Chromover ™ 기술은 훨씬 얇고 단순한 QW 레이어를 새로운 공진기와 통합하여 QW 방식에서 필요한 복잡한 QW 스택을 없애고 입력 광을 완전히 흡수 할 수있게끔 합니다.

더 얇은 QW 스택에서At the same time, the resonator is designed to also meet output resonance conditions selecting for color /spectral width. 동시에 가능하도록, 공진기는 색상 / 스펙트럼 폭을 선택할 수 있는 출력 공진 조건을 충족 시키도록 설계되었습니다.

The emission can be in half-sphere, but depending on the application, the resonator can be designed to also confine the output within a narrower cone angle; 방출은 반구형 일 수 있지만, 애플리케이션에 따라, 공진기는 좁은 원추 각으로 출력을 제한하도록 설계 될 수 있습니다. ie the output can be made a highly directional, low étendue source. 즉 출력은 방향성이 좋고 낮은 엥치로의 두 소스가 될 수 있습니다. In the extreme, if the input is a laser, the downconverted output can even be designed to also lase; 극단적으로 입력이 레이저 인 경우에는 다운 컨버팅 된 출력은 레이저로도 설계 될 수 있습니다. ie as an optically pumped VCSEL, even enabling such arrays in the visible. 즉 광학적으로 펌핑 된 VCSEL로서, 심지어 가시적으로 어레이를 가능하게 합니다. The structure presents as a monolithic thin film sandwich < 5 µm thick atop a carrier substrate as follows:

이 구조는 다음과 같이 캐리어 기판 위에 <5 μm 두께의 모 놀리 식 박막 샌드위치 형태로 제공됩니다.

A thin film, monolithic chiplet, it is made wafer scale using widely available, conventional processes. 얇은 필름, 모놀리식 칩렛은 널리 사용되는 기존의 공정을 사용하여 웨이퍼 스케일로 제조됩니다. For RGB, demo QWs have been made using the same II-VI materials as the best QDs: ZnSe/ZnCdSe/ZnSe, which are well proven, although the resonator technology is materials agnostic and can be designed for III-Vs or any other material set, including for applications in UV or NIR.

RGB의 경우, 공진기 기술이 재료에 구속력 이 없고 III-V 또는 다른 재료 용으로 설계 될 수 있음에도 불구하고 현재 까지 입증 된 가장 우수한 QD : ZnSe / ZnCdSe / ZnSe와 동일한 II-VI 재료를 사용하여 QW데모를 제작 하였습니다.

UV 또는 근적외선 응용 프로그램을 포함하여 설정이 가능합니다.

Two QW layers are used in a red / green color converting layer married to an underlying blue microLED display, with pixelation accomplished through conventional patterning processes. 2 개의 QW 층은 기본 블루 마이크로 LED 디스플레이와 결합 된 적색 / 녹색 색 변환 층에 사용되며, 픽셀 화는 종래의 패터닝 공정을 통해 달성됩니다. The structure is engineered for a given micro-display, and there are benefits from close integration with the microLED manufacturing process flow;

이 구조는 마이크로 디스플레이 용으로 설계되었으며 microLED 제조 공정 흐름과의 긴밀한 통합의 이점이 있습니다. however, the key Chromover™ layers must be grown separately. 그러나 주요 Chromover ™ 레이어는 별도로 성장해야합니다.

VerLASE' business model is to work with the microLED manufacturers to customize the color converting layer to their particular requirements. VerLASE의 비즈니스 모델은 microLED 제조업체와 협력하여 색상 변환 레이어를 특정 요구 사항에 맞게 사용자 정의하는 것입니다. For example, key concerns in all approaches is maximizing the input light into the color converting layer, maximizing extraction efficiency, and mitigating inter-pixel crosstalk.

예를 들어 모든 접근 방식에서 주요 관심사는 색 변환 레이어로의 입력 광을 최대화하고 추출 효율을 극대화하며 픽셀 간 누화를 완화하는 것입니다. MicroLEDs tend to emit Lambertian (wide angle) light, potentially illuminating adjacent pixels, while efficiency can be enhanced with lower divergence (collimated) pump light, with various schemes being pursued by the microLED developers.

MicroLED는 인접한 픽셀을 조명 할 수있는 Lambertian (광각) 빛을 방출하는 경향이 있으며, microLED 개발자가 추구하는 다양한 방식으로 펌프 발산을 낮춰 발산 효율을 높일 수도 있습니다.

For example, inter-pixel cross talk depends highly on the placement of the color converter layer (proximity to the pump light source), or whether it can be directly bonded to the microLED array. 예를 들어, 픽셀 간 혼선은 컬러 변환기 층의 배치 (펌프 광원에 근접) 또는 마이크로 LED 어레이에 직접 결합 될 수 있는지 여부에 따라 크게 달라집니다. When not directly bonded, there are two potential sources of inter-pixel cross talk noise: (1) where input light strikes the color converter region of an adjacent pixel, thus illuminating it (Out-of-Plane inter-pixel crosstalk), or (2) where down converted light from one lit pixel walks into adjacent pixels (In-Plane inter-pixel crosstalk).

직접 결합되지 않은 경우, 두 가지 잠재적 인 픽셀 간 혼선 잡음원이 있습니다.

(1) 입력 광이 인접 픽셀의 색상 변환기 영역에 도달하여 이를 비춥니 다 (평면 외부 픽셀 간 누화).

(2) 하나의 점등 된 픽셀로부터의 하향 변환 된 광이 인접한 픽셀로 진행하는 (In-Plane inter-pixel crosstalk). In the first case, the resonator architecture has a narrower acceptance angle (eg ±15°), preventing pump light at higher angles from being absorbed by adjacent pixels; 첫 번째의 경우, 공진기 구조는 더 좁은 수용 각 (예 : ± 15 °)을 가지므로 높은 각도의 펌프 광이 인접한 픽셀에 흡수되는 것을 방지합니다. it is instead waveguided to the edge. 대신 에지로 도파가 됩니다. In the second case, black masks or pixel definition layers are used to mitigate this type of in-plane pixel cross-talk.

두번째는, 블랙 마스크 또는 픽셀 정의 층은 이러한 유형의 면내 픽셀 크로스 토크를 완화 시키는데 사용된다.

Other Considerations: Directionality and Color기타 고려해야 할 사항 : 방향성 및 색

Directionality in emitted output is stressed again, since various specifications tend to ignore its importance, dwelling only on conversion efficiency of the color converter, but the more accurate figure of merit is the net useful light delivered to where it is needed.색상 변환기의 변환 효율에만 중점을 두고 있기 때문에 방출 된 출력의 방향성도 다시 강조되기는 하지만 더 정확한 성능 지수는 필요한 곳으로 전달되는 순수한 유용한 빛입니다. Most downconverting media emit omnidirectionally, unless some reflecting scheme is used to redirect light, which introduces cost and complexity. 대부분의 하향 변환 매체는 빛의 방향을 재 지정하기 위해 일부 반사 방식을 사용하지 않는 한 무 지향성으로 방출되므로 비용과 복잡성이 높아집니다. Merely concentrating light from an omnidirectional emitter to a solid angle of one Steradian (Ω) represents approximately a 12x improvement; 무 지향성 빛을 스테레오 디언 (Ω)의 입체각으로 집중시키는 것만으로도 약 12 배의 개선 효과를 나타냅니다. the novel Chromover™ resonator is the only known scheme that can intrinsically concentrate emitted light within approximately such cone angle (although other mechanisms based on how it works reduce the effective gain to about 4-5x depending on spectral width, etc). 새로운 Chromover ™ 공진기는 근본적으로 그러한 원추 각으로 방출 된 빛을 본질적으로 집중시킬 수있는 유일한 체계입니다 (작동 원리에 기반한 다른 메커니즘은 스펙트럼 폭 등에 따라 약 4-5 배 까지 유효 이득을 감소시킵니다).

As previously mentioned, next gen VR /AR HMDs will use sophisticated new diffractive waveguides to convey the color converted microLED micro-display image onto a user's field-of-view. 앞서 언급했듯이, 차세대 VR / AR HMD는 정교한 새로운 회절 도파관을 사용하여 색상 변환 된 마이크로 LED 마이크로 디스플레이 이미지를 사용자의 시야로 전달됩니다. The efficiencies of these waveguides are extremely sensitive to input angles and spectra, as the following chart suggests, making imperative some control of output directionality and spectral characteristics. 이 도파관의 효율성은 다음 차트에서 알 수 있듯이 입력 각과 스펙트럼에 매우 민감하므로 출력 지향성과 스펙트럼 특성을 제어해야합니다. Similarly, the manufacturing tolerances on the optical waveguides can be reduced: 유사하게, 광 도파관상의 제조 허용 오차는 감소 될 수는 있습니다 

Finally, if output color /spectral width is precisely controlled, not only is color saturation improved, but less power is needed for the same perceived brightness vis-à-vis color sensitivity of the human eye:마지막으로 출력 컬러 / 스펙트럼 폭을 정밀하게 제어하면 색의 채도가 향상 될뿐만 아니라 사람 눈의 색 감도와 도일한 정도의 밝기를 만드는데 필요한 전력이 줄어 듭니다.

For example, the preceding chart, taken from the projector industry but just as applicable to displays shows that if red were at 615 nm instead of the 642 nm commonly available, 66% less power would be still be perceived as the same brightness; 예를 들어, 프로젝터 산업에서 통계를 낸 위의 차트는 디스플레이에 적용 할 수있는, 일반적으로 사용할 수있는 642 nm 대신 615 nm의 경우 66 % 적은 전력이 동일한 밝기로 여전히 인식됩니다. similarly, for green at 546 compared to 532 nm, some 10% less power would be needed. 유사하게, 532 nm와 비교 된 546의 녹색의 경우, 약 10 % 적은 전력이 필요한 것입니다.

Summary 요약

In sum, current micro-displays are neither sufficiently bright or efficient (low enough power consumption for untethered mobile apps) for next generation wearables, particularly for emerging stylish AR “eyewear.” Only emerging microLED technology, on the order of 10 ³ intrinsically brighter than incumbent micro-OLED technology can meet the requirements for next gen micro-display; 결론적으로, 현재의 마이크로 디스플레이는 차세대 웨어러블, 특히 세련된 증강현실 AR "아이웨어 (eyewear)"를 위해 충분히 밝거나 효율적이지 않습니다. (자유로운 모바일 애플리케이션을위한 충분한 전력 소모가 적지 않고 많습니다).

103보다 근본적으로 더 밝은 빛을 내는 마이크로 LED 기술 만이 기존의 마이크로 OLED 기술을 능가하는 차세대 마이크로 디스플레이로 채택될 요구 사항을 충족시킬 수 있습니다. 그러나 RGB 색상을 얻으려면 하향 변환이 필요한 단색 (파란색 / 보라색)으로 많이 emitting해야 합니다..

기술적 인 이유로 다양한 산업 분야에서 SSL을 사용하는 기존의 컬러 다운 컨버팅 방식과 형광체 또는 QD와 같은 대형 디스플레이는 서브 픽셀 축소, 특히 <10 μm의 축소로는 작동하지 않습니다. QW 만이 근본적인 문제에 대한 실용적인 솔루션을 제공하지만 몇 가지 제조상의 어려움이 있습니다.

그러나 QW 방식을 새로운 공진기와 결합하면 제조 과정을 포함하여 문제를 단순화하고 microLED 마이크로 디스플레이 위에 겹치거나 통합 된 매우 얇은 색 변환 층에서 기본 microLED 광을 거의 완전히 흡수 할 수 있습니다. 이 Chromover ™ 기술은 출력 파장 및 스펙트럼 너비를 선택하고 방향을 제어 할 수있는 유일한 방법으로 더 좁은 원뿔 각도 내에서 출력을 제한하는 기능을 제공합니다.

입력 각 및 스펙트럼에 민감한 마이크로 디스플레이 이미지를 전달하는 정교하고 새로운 홀로그램 및 회절 도파관 구조의 출현할 수 있는 이런 기술 만이 현재 각광받는 microLED 마이크로 디스플레이에서 효과적인 색상 변환을위한 솔루션을 제공 할 수 있습니다.Combining the QW approach with a novel resonator, however, simplifies matters, including in manufacturing, and allows near full absorption of the underlying microLED light in a very thin color converting layer overlaying or integrated with the microLED micro-display.

그러나 QW 방식을 새로운 공진기와 결합하면 제조 과정을 포함하여 문제를 단순화하고 microLED 마이크로 디스플레이 위에 겹치거나 통합 된 매우 얇은 색상 변환 층에서 기본 microLED 광을 거의 완전히 흡수 할 수는 있습니다. This Chromover™ technology is further the only known scheme that can select for output wavelength and spectral width, and control directionality, offering the ability to confine the output within a narrower cone angle.

이 Chromover ™ 기술은 출력 파장 및 스펙트럼 너비를 선택하고 방향을 제어 할 수있는 유일한 방법으로 더 좁은 원뿔 각도 내에서 출력을 제한하는 기능을 제공합니다.

With the advent of sophisticated new, holographic and diffractive waveguide structures to convey micro-display imagery, sensitive to input angle and spectra, only such technologies can offer a solution for efficient color conversion in emerging microLED micro-displays. 입력 각과 스펙트럼에 민감한 마이크로 디스플레이 이미지를 전달하는 정교하고 새로운 홀로그램 및 회절 도파관 구조의 출현으로 이러한 기술 만이 떠오르는 microLED 마이크로 디스플레이에서 효율적인 색상 변환을위한 솔루션을 제공 할 수 있습니다.