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用于AR的MicroLED
（Nweon 2025年03月27日）近眼显示技术专家卡尔·古塔格（Karl Guttag）正继续自己的分享。日前，他讨论了用于AR的MicroLED：
介绍
2025 SID Display Week（DW）将于5月11日至16日在美国加州圣何塞举行。我的上一篇文章讨论了我在Display Week 2024看到的LCOS技术，而本文将介绍一系列的MicroLED技术。在我定期参加的大会中，Display Week是我在同一个地方发现最多MicroLED公司信息的活动。
例如，我第一次听说Jade Bird Display（JBD）是在2019年的DW。我已经写过关于JBD的博文，但在JBD之外尚有一系列的其他MicroLED公司有待介绍。但在进一步讨论之前，我想分享一张我在近六年前第一次看到JBD时所拍摄的照片。在2019年，JBD有一个小小的单桌展位，而到了2024年DW，他们已经有了一个大大的展位。
就介绍公司的顺序而言，我将根据实现颜色的方式进行分组。类别包括原生单色、多波长单二极管发射器和量子点转换。在同一个类别中，我将把我以前没有讨论过的公司放在第一位。
1. 单色（绿色）与全色尼特
当你听到原生单色绿色有数百万尼特，而全彩绿色和全色QD颜色转换通常“只有”150K到300K尼特时，你可能会想知道发生了什么。造成这种数量级差异的原因很多。我将在本节中讨论数个关键原因，并将特定细节移到附录中。我只想说，量子点的转换效率并不是主要原因。
1.1 原生LED全彩
原生（非颜色转换）MicroLED厂商谈论的是令人印象深刻的数百万尼特输出，而他们谈论的是单一颜色，通常是绿色。绿色Micro LED通常（到目前为止）具有最高的每瓦电量。由于人类的视觉反应，蓝色LED具有更高的“墙壁插头效率”（通常指电能从电源插座/墙壁插头传输到用电设备过程中的能量转换或利用效率），但只贡献数个尼特。由于LED造得小，原生红色LED的效率会急剧下降，通常是Micro LED最成问题的颜色（有点讽刺的是，大LED的红色最容易制造）。所以，即便忽略在单个组件或与光学元件组合颜色的所有复杂性，蓝色和红色都会显著增加功耗，而增加的尼特相对较少。电力消耗和热量（以及热量的影响）将限制光输出。
然后，在组合颜色时存在效率损失的问题。使用X-Cube来组合三个单色MicroLED最昂贵，并且存在光学损耗。随着分辨率的提高，它会以三维的方式增长，因为像素大小无法进一步缩放。原生MicroLED的空间（RGB并排）颜色存在大量的技术问题。空间颜色令给定像素的发光面积更大，这意味着用于部分准直光以从像素的相同流明输出产生更多尼特的微透镜将由于延迟而效率较低。将红色、绿色和蓝色LED外延层堆叠在一起会导致严重的光损失问题，因为层会相互阻挡，并在工艺复杂性的基础之上导致热问题。
1.2 量子点全彩
量子点（QD）吸收波长较短的光，发射波长较长的光，从蓝色到绿色和红色，或者从UV到红色、绿色和蓝色（可能有其他颜色，包括白色）。然后，QD- MicroOLED具有单个LED晶体层（蓝色或UV），并以空间模式打印QD以产生颜色。如上所述，蓝色/UV MicroLED的WPE比绿色或红色高得多，即便在QD转换中有一定的损失，它们在输入/流明/尼特输出方面都具有更高的净效率。
单一颜色的量子点转换，蓝色或UV，导致一个单层单晶的一个简单LED结构。蓝色和UV的WPE比绿色和红色要好得多。即便在转换损失之后，产生红色和绿色都比使用原生红色或绿色MicroLED更有效。
QD颜色子像素通常并排排列，或者通常在一个含有两个绿色子像素（有时是白色或其他颜色子像素）的2×2矩形中，称为“空间颜色”。如前所述，空间彩色像素较大，光学扩展量较差。所以，微透镜在准直/收集光以增加尼特方面不太有效。任何生产全彩的方法都有显著的损耗。
QD MicroLED依然存在蓝光仅贡献约4%的问题，而红光贡献约30%（见附录）。所以，红色和蓝色（取决于不同的波长）贡献功率，而仅增加约34%的组合尼特。
与较大的直接视图显示器相比，非常小的LED会给量子点带来额外的问题。由于MicroLED的特征尺寸非常小，量子点层需要非常薄。在薄层中吸收和转换所有蓝光（或UV）非常困难。任何没有吸收并以新颜色重新辐射的蓝光（或UV）都是浪费的能量，要么令颜色降低饱和度，要么需要用滤色器阻挡，而这将导致进一步的损失。如果量子点转换UV，一个额外的要求是阻挡所有的紫外线，这样它就不会伤害眼睛。
QD的另一个问题是隔离子像素之间的光，这样，照亮红色亚像素的蓝光（或UV）就不会部分照亮相邻的绿色亚像素，从而令颜色去饱和。任何蓝光泄漏都会降低整体对比度。每个亚像素之间必须有一定的光阻挡结构，以防止严重的颜色交叉污染。这种光阻会导致光发射面积减少，吸收一定的光，造成光损失。我尚未看到QD MicroLED具有我认为足够好的色彩控制，但我看到的是原型，而不是最终产品。
2. 原生（单色）MicroLED
原生单色microled，主要是JBD，目前主导着AR眼镜类设备。大多数轻量级AR眼镜只使用绿色，少数使用X-Cube光学（例如TCL）。相比之下，其他人使用波导（例如Meta Orion）将三个JBD单色MicroLED组合在一起以产生全彩色。原生MicroLED非常耐用，可以产生数百万尼特的高亮度。然而，用原生LED生产单片全彩是一个非常困难的问题，并且不可避免地会带来显著的亮度损失。
2.1 QubeDot
QubeDot展示了他们的GaN红、绿、蓝MicroLED组件。这家公司主要提供GaN MicroLED的设计和代工服务。
2.2 VueReal
我在过去数年间里多次见到这家公司，并且有讨论过他们。VueReal既生产单色微型显示组件（目前像素间距为5.2微米），又生产单色和多色Singulated和Transferred MicroLED Displays显示器，即VueReal所谓的“MicroSolid”显示器，像素间距从~50微米到~450微米或更大。
尽管我把VueReal归入“单一原色类别”，但他们有通过磷涂蓝色LED来产生白色和其他颜色，以及量子点，以用于更大的MicroLED MicroSolid显示器。
VueReal的MicroSolid“墨盒打印工艺”采用经过测试的Singulated LED来制作相对较小和需要有限放大倍率的显示器，以及可以在很大程度上透明的直视显示器。
大于150微米的像素间距通常用于没有光学器件的直视显示器或具有简单光学器件的VR头显。对于更大的像素尺寸，LED分散得很远，以至于VueReal可以制造透明的显示器。它们可以层压成各种用途的玻璃，而VueReal声称可以将LED之间的间隙用于太阳能电池。
VueReal使用荧光粉涂层来制作透明的白色显示器。他们同时可以在MicroSolid工艺中使用量子点。MicroSolid工艺可以生产非常大像素的显示器，并用于制造可以显示简单信息的汽车尾灯（下图右图）。人们可以在类HUD显示屏看到这类组件，或可以在Uber/Lyft的显示屏看到，它们可以在接车时显示乘客的姓名或其他信息。
VueReal目前拥有5.2微米像素、超过100万尼特（绿色）的单色单芯MicroLED微型显示器。与JBD似，他们使用GaN作为蓝色和绿色，（我认为）使用AlInGaP作为红色LED。尽管这可能对波导显示头显有用，但我没有看到有在原型中使用。
与波导一起使用的典型AR微型显示器（LCOS，MicroLED， Micro-OLED和DLP）的像素间距从3到12微米，150微米及以上通常用于直视显示器和VR。VueReal同时展示了一种“tweener”像素大小的微显示器，像素间距57微米，160×90像素，0.42″（9.1 x 5.1 mm），峰值亮度为10,000尼特。对于波导而言，它不够亮，而且像素尺寸太小，无法直接显示。组件的目标是相对低成本的“数据零食（少量、高频、按需）”型AR。
2.3 JBD
JBD目前是AR领域的主导MicroLED厂商。他们的产品已在支持十几款AR眼镜。我见过的每一款纯绿色AR眼镜都使用了JBD的MicroLED。
3. 单发射器多颜色MicroLED
3.1 Q-Pixel
初创公司Q-Pixel正在展示他们的多色Micro像素，这是一种可以控制发出不同波长的二极管。他们展示了6800ppi/~3.7微米像素间距，并在现场演示了一个设备的工作原理（如下图）。有关Q-Pixel技术的更多信息可以访问官网。
单一LED发射器支持所有颜色的概念具有显著的技术优势，可以产生比空间颜色（单独的红、绿、蓝子像素）更小的像素，并且有更好的延迟，可提高光学效率。多家公司已经展示了单发射器支持多种颜色技术的实验室原型，包括Porotech。但它存在技术障碍，包括：
