Micro LED商业化开展AR身先士卒

时间: 2023-03-30 02:20:17 |   作者: 半岛体育

  尽力推动Micro LED运用于干流消费电子或许是个「美丽的泡沫」,纸面功能迟迟不能完成,证明或许存在某些底子性的妨碍。另一边Micro LED运用于VR/AR,开展喜人。

  假如问鉴定哪款AR眼镜最能勾起普通用户的消费欲,上一年12月展现的OPPO Air Glass 2 ,最少让国内一众没见过世面的科技媒体形象深入。

  OPPO Air Glass 2 定制光波导树脂原料镜片,眼镜全体分量38g,声称自研的Spark微型光机体积比上一代减小了40%,均匀入眼亮度高达1400 nits。OPPO Air Glass 2 能够用于信息提示、翻译、导航、提词器以及语音转文字等,VR陀螺在线验真机后这样描绘,

  “OPPO 二代 Spark 微型光机体积巨细只要 0.5cc,不到一颗绿豆巨细。无论是从眼镜正面仍是旁边面看,形状、分量几乎与正常眼镜无异,戴上眼镜外出几乎不会被发觉是一款AR智能眼镜。”

  太轻浮了!OPPO Air Glass 2 几乎展现了消费级AR眼镜最理想形状。

  这一代要害改善,在选用了树脂原料光波导镜片和锂镁合金镜框?并非。树脂原料乃至塑料光波导镜片早有台湾和韩国厂商推出,资料折射率低光功率不高几乎没人用,OPPO Air Glass 2 最大的前进在于:担任AR图画光生成、调制、投射的最要害组件光引擎,超乎幻想的纤细且强壮,这得益于超低功耗+超高亮度+超小体积的JBD 单绿色Micro LED面板。

  来自JBD官方的说法,JBD一向保持着MicroLED微显现器范畴要害方针的国际记载:如400万尼特的绿光亮度,50万尼特的蓝光亮度,AlGaInP基的红光LED亮度最新纪录到达75万尼特。不只如此,单色光引擎的体积能够做到仅0.3立方厘米,分量轻至1克。

  这也是2022年包含小米、李未可、OPPO Air Glass 1/2等光波导眼镜为什么只显现单绿色,只能用于信息提示的原因。由于现在只要绿光Micro LED微显屏实践工程化运用韶光电转化功率最高,迈入了老练的商业化阶段。光引擎运用Micro LED面板,某种意义上是AR眼镜现在最难打破的要害技能。

  OPPO Air Glass 2 其实证明了一件事,在轻浮体积和真假交融画质(超高亮度和低延时画面)上,Micro LED技能开展,很大程度上直接决议了AR的未来。

  在谈Micro LED商业化开展前,先讲一个八杆子打不着的人物,或许有些启示。

  我国培育的做题家数不胜数,研讨「技巧」或许说套路已到化境,真实的数学家却百里挑一。任职于普林斯顿,或许是1949后我国大陆培育的最超卓数学家许晨阳,代表了一种非典型的我国数学家。

  博士结业后许晨阳在代数几许双有理几许方向研讨「阻滞」了很长一段时间,直到2010年逐步声名鹊起。他不像传统我国数学家更拿手繁复冗繁的「技能」,而是构建一种「看待新事物的才能」,瞄着要害点去发力,而且满足精准。

  “在我地点的范畴,有些问题现已存在了40年,咱们都在尽力企图处理。这些问题也留在我的脑袋里。我做数学的办法是跟着理论,不是依托技能去处理一个问题,而是首要开展理论。然后咱们就会用一种全新的眼光看见新的东西...”

  一个被世人看好的新范畴,假如经过满足长期「技能试错」,仍然没有开展,阐明新东西的底层并未被彻底洞悉。

  鉴定,Micro LED由于运用终端和尺度(像素密度)的不同,衍生出爱憎分明的工艺和技能方向:

  一是,高PPI 单片集成工艺(晶圆级键合)的硅基Micro LED微显现屏,AR/VR最理想的光学方案。二是,低PPI 在R、G、B三色LED外延片进行巨量搬运的Micro LED屏幕。而根据巨量搬运的Micro LED面板一向摧残着许多科技巨子。

  Apple 2014年收买LuxVue启动了一场继续至今Micro LED面板商业化竞速。LuxVue成立于2009年,距今已有十几年,Micro LED技能之通俗必定让苹果公司始料未及:直到2023年,Micro LED仅仅是运用在小尺度Apple Watch上都没有落地。

  知乎上有个笔直技能评论,《为什么会先量产OLED,而不是看似更好的microLED?巨量搬运等技能难点,难道OLED遇不到吗?》,一个很小众的线万多浏览量,排序榜首的“范饭爱可乐”击中了某些要害点:

  “MicroLED的制作和制作CPU芯片差不多,而且不需求nm级制程,微米的老制程正合适,一个芯片上一般做一个颜色的LED,红绿蓝各做一个。

  (Micro LED成长晶圆)这个尺度直接做AR/VR,hud,波导眼镜什么的能够直接用,功能超卓。可是要做显现面板的话,就得一个个的切开下来,检测、焊线,再贴到玻璃基板或许柔性基板上焊接,这一步便是巨量搬运,mass transfer。

  4K面板,可是要2400多万个LED切开,焊线,张贴,而液晶的TFT光刻、OLED的蒸镀、印刷,再怎样杂乱,也都是整个面板来制作,比较之下,巨量搬运这几乎是自虐,跟活字印刷与手艺誊写的距离差不多。

  为此,设备商费尽心机,想了许多办法,但这出产功率可想而知,价格天然也就下不来。听说现在出产一个4K屏需求208小时,而且假如有坏点还要修正替换......”

  顾客初次看到商业化Micro LED屏幕,是在2012年1月索尼以样品展现的55英寸“Crystal LED Display”,分辨率1920*1080,面板集成了超越207万个像素,总计约622万个RGB子像素。这意味着600多万个LED芯片完成了「巨量搬运」、衔接驱动背板,其杂乱程度、良品率、本钱可想而知。

  尔后四年索尼Crystal LED Display 几乎没有任何音讯。在阅历了2016年、2018年两轮迭代发布后,2019年索尼欧洲的分销商AWE安排供给索尼“Crystal LED Display”正式售卖参考价格:

  另一边,2018年三星在CES First Look活动上,推出了「The Wall」146寸Micro LED电视,价格超百万。两款Micro LED制品均挑选了大尺度电视,价格高的难以想象。这并非偶然。

  2012年索尼Micro LED电视的颜色体现、明暗解析、对比度底子没有任何产品能够混为一谈。这项技能的索尼产品很贵,而且由于产能十分低,其时根本上没有大批量商业化的或许。

  根据巨量搬运的Micro LED面板能够替代OLED、LCD,成为绝大多数消费电子最理想的终极屏幕。但在一个方向长期测验、不断撞墙,继续耗费汗水,却一直不能打破的时分,你天然而然会考虑:这是不是一条绝路?

  Micro LED或许存在某种实质层面无法战胜的阻止。根据巨量搬运的Micro LED 能做出来,但本钱底子不或许下降。

  百万级、千万级LED晶粒巨量搬运而且衔接方针背板驱动电路,史无前例的良率要求,技能前进真能让本钱下降?还有,索尼和三星将Micro LED真实落地商业化,都恰巧挑选大尺度显现(电视)或许还有一个被忽视的原因,发热。

  苹果收买LuxVue近10年开展有限,索尼继续迭代Crystal LED Display ,三星推出天价The Wall都指向一个现实:Micro LED运用于干流消费电子和显现面板技能,假如根据巨量搬运技能,工艺再怎样移风易俗,本钱或许都无法显着下降。

  巨量搬运仅仅是Micro LED大规模商业化最前面的那只大山君。而假如绕开巨量搬运运用单片集成工艺,最适合AR/VR的超高PPI微显屏,仍然还有一群小山君在前面,而且「小山君」乃至会影响到Micro LED中心底子优势低功耗高亮度,无法真实完成。

  传统LED面积比较大,其具有数十微米的边际侧壁,侧壁效应并不重要。但随着Micro-LED尺度越来越小,侧壁效应显着,光功率猛然下降。

  比方传统蓝色LED的EQE能够到达80%;在实践操作中,假如这种蓝色LED的尺度缩减到5-10m,则EQE将20%;而且由于侧壁缺点效应(sidewall defects effect)的存在,现阶段Micro LED实践的功耗体现未达理论预期,乃至差于OLED/LCD。

  当时,蓝光、绿光LED是在蓝宝石(Al2O3)、碳化硅(SiC)或 硅(Si )衬底上成长 InGaN 等三元资料,红光 LED 多是在 GaAs 衬底上成长 AlGaInP 四元资料。

  不同于蓝光和绿光LED,四元资料的AlGaInP红光Micro LED尺度减小导致缺点密度添加、侧壁效应等问题更严峻,功率下降更显着,且十分简单遭到热量影响(驱动电流增大)而产生功率及波长的改动。

  换句话说,现有AlGaInP的红光LED不只很暗亮度低,颜色也很难精准操控(波峰漂移),特别是驱动电流改动的情况下。

  除了耳熟能详的笔直堆叠像素、棱镜合色、量子点转色这些工程化的取巧办法,假如能从源生资料层面完成单片全彩Micro LED,比较现在巨量搬运或许单色LED晶圆键合,那几乎不要省劲太多。

  首要是发光资料一致,InGaN资料具有宽带隙可调、机械稳定性高及空穴分散长度较短等长处,而且能与InGaN蓝光和绿光LED兼容,近几年来在MicroLED范畴已取得广泛的重视,全球多股力气开端活跃研讨InGaN基资料在MicroLED范畴的运用。

  Plessy曾声称,经过运用专有的应变规划的有源区来制作高效的InGaN Red LED,显现的红光波峰会集,色显纯粹,而且在超小像素距离中,其功率高于传统的AlInGaP和颜色转化的红光。

  Soft-EPi成功根据GaN(在蓝宝石衬底上堆积的GaN)制作出红光LED,并选用相同的办法在蓝宝石衬底上开宣布蓝光LED和绿光LED,引起业界广泛重视。而且Soft-EPi已成功将红光和绿光LED集成在同一晶圆上,并方案集成蓝光LED。但赤色GaN外延片的功率仍然很丑陋。

  还有,国外影响力颇大的AR光学博主Karl Cuttag在今年年初专门写了一篇文章吹捧Porotech,由于这家公司,完成了现在为止他所能看到的赤色、绿色和蓝色最高效的LED。

  CES 2023大会的0.26英寸1280x720p、3.5um像素的手持摄影相片(没有彻底对焦)。Porotech丈量为蓝色为70万尼特,绿色为300万尼特,赤色为70万尼特。

  Porotech以多孔GaN资料来完成光功率提高,开发的DPT技能所谓动态像素调整,来完成单LED芯片全光谱显现。这意味着,同分辨率下,需求的LED数量只要本来三分之一,像素衔接驱动的触点少了三分之二,分辨率能更高、制作难度又下降、光功率又绝无仅有,还轻轻松松完成了全彩显现。但难就难在,驱动,依照Karl Cuttag的原话,

  关于Porotech的LED,你有必要一起操控电流和脉冲宽度。这意味着驱动硅背板将愈加杂乱和难以开发。但我十分喜爱的是,Porotech正在处理底子问题,并将杂乱性搬运到一个最终会处理的“范畴”。

  但比较风趣的是,关于InGaN基红光 Micro LED 的可行性,JBD 是这样指出的,

  透过和业界闻名外延厂商协作,例如 Porotech,再结合多年堆集的 Micro LED 芯片技能,企图验证 InGaN 基红光 Micro LED 的可行性,但研讨结果证明,InGaN 基红光 Micro LED 微显现屏的亮度只能达几百尼特,离客户运用要求差 3 个数量级,资料也存在严峻的可靠性、颜色均匀性、颜色稳定性等问题。对此,JBD 以为红光 InGaN 外延及芯片存在短期内无法处理的根本物理问题,抛弃该技能方向做为产品运用的或许。

  JBD不只把Porotech协作后的开展描绘成“差三个数量级的红光LED亮度”,被世人看好的能完成蓝、绿、红光LED资料一统的InGaN,也是Porotech的LED资料方向,JDB竟然不以为然,清晰说已抛弃测验。JBD仍是坚持在传统AlGaInP 资料上完成红光功率打破。

  现在在硅基Micro LED商业化开展、现实上抢先全球的JBD,说这话的确有底气。

  牛逼闪闪的JBD,红光LED面板亮度从50万尼特提高到75万尼特,同分辨率下把体积做小,像素距离竟然还能再缩小。传言中下半年要上的0.4cc RGB三面板棱镜合色Micro LED全彩光引擎,是不是真能做到高像素密度、小体积、高亮度,而且顺畅量产,咱们暂时等候。