凯发k8国际首页登录-Micro LED一场关乎AR未来的真正竞速
时间:2024-08-29 23:26:22与中坚力量共成长▲◁,2024建信信托艺术大奖评委会特别奖获奖艺术家凌海鹏
外媒还透露□■■▲-,苹果正在距离Apple Park总部15分钟车程…▼-★▲、位于加州圣塔克拉拉一座面积6▽…□▷-▲.2万平方英尺的工厂试产Micro LED面板☆◇▪▼◇◁。
在AR/VR应用上◁◇…,LCD的光学层级结构显得太过复杂◇-▪●,因此存在着较大程度的光和系统层面的损失与缺陷…•△☆△★;而OLED则受限于有机材料发光特性▼◇…△▽,亮度低--●,寿命还是大问题▼△=◁▷☆。Micro LED克服了LCD和OLED各自的缺陷▷=▽☆-,在结构和材料层面碾压LCD和OLED▲☆=;AR/VR=▲▲、可穿戴设备▲○◆☆、投影机等大概率会成为Micro LED率先登场的应用——它们对于高ppi有着更天然的需求▽=▽●,Micro LED因此成为这些应用的绝对优选•…。
Micro LED的投资热潮▽-▽△▪,AR/VR推动力强大早些年苹果公司以扭曲现实力场着称○◁-,在消费电子上有一种「创世」的魔力◆•▼●。iMac▲◆◆、iPod●○▼□▽、iPhone★-•△、iPad▽▼▪●▽•、iWatch之后…▼▽•,2023年所有人都在等待苹果MR头显的问世-◁。
除了这些问题▽★●,极其重要EQE(external quantum efficiency•▲=•△●,外量子效率)和低功耗■…△☆▼-,它是Micro LED根本优势所在凯发k8国际首页登录☆▪▽★△。以及当下Micro LED中红色LED的光效率对比绿色和蓝色LED□▼,需要有根本上的提高□★。
Micro LED超高亮度对于AR眼镜尤其重要○◆◁••。AR眼镜目前只有1%-5%光效率的光波导镜片=△●□,入眼亮度要满足全天候佩戴◁△◇•,特别是户外白天强光环境★•△■,只有Micro LED光引擎理论上能够达标◆▲。
2016年10月…△★▲,Facebook(如今Meta)子公司Oculus收购了从爱尔兰廷德尔国家研究院和爱尔兰科克大学衍生出来的InfiniLED公司
Bloomberg最近的报道也佐证了苹果一直在积极推动Micro LED商业化▷■◆◇。
2017年5月=★★,三星传闻以1△…■▽▪•.5亿美元收购錼创PlayNitride未见落地•□◆。2018■▲◇=◇…、2020年PlayNitride 各完成5000万美元募资△-☆★★,投资方包括三星•◆□-、晶电●★、友达▽•,其中三星为最大股东■◆,持股超过2成
硅基Micro LED价值独有首先体现在高ppi(每英寸的像素数量)特性上▪-,以及超低功耗和理论上百万尼特级的亮度▷△。
换句话说★▲○,Micro LED作为潜力巨大的game changing technology▷■-▲•,有能力完全重塑目前的显示面板产业链=▪◇…,让苹果摆脱对三星OLED面板的依赖▪▪。苹果如果凭借Micro LED 制造一个巨大的专利壁垒△●▲▼★,在掌控了Micro LED▽△,这一层最好的显示技术后=◁…○,苹果垂直整合的堡垒更加牢不可破=…。
苹果自研面板计划内部代号为T159…•,在2018年加速发展脚步▪▷,当时还设定了最快2020年初让产品开始改采Micro LED的目标△★▼。但是高昂的成本◇◇▲=◆,多个工艺难题的阻碍■▽,导致苹果的面板计划停滞不前★◁•…。苹果起初目标把Micro LED技术整合入大型面板▽=,但遇挫后转而聚焦面板尺寸约2英寸的苹果手表作为切入产品◆▲☆。
Micro LED跟OLED相比◆★…★▲▲,一样RGB三色像素自发光★●★-☆,高饱和度色彩▷…◁◆△■,能独立关闭像素显示纯黑☆▷▽▲●▽。其优势在于发光材料EQE更高○■•◆,Micro LED理论上拥有比OLED更高的光电转化效率▽★,功耗更低▪▪▽,亮度高一个数量级▼■,还没有OLED有机发光材料寿命限制导致的•▲“烧屏▼▼●…△”问题◆☆▲▪▲。
但如此小的LED……,意味着首先需要LED微缩制程•○▼,然后制造「合适」背板和复杂精密的驱动电路-●●○□,最后将大量的RGB LED晶体从不同的生长源基板分离●○◁=▷,再精准转移嵌入目标背板并连接上驱动电路▪▽-•▼◆,所谓 pick-and-place▲•▪•。
2014年5月○▼▪,苹果收购LuxVue-△…■▼…,随后不久在台湾桃源设厂研发Micro LED▪△◇。
宝宝不睡觉一直哭闹▪◇▷•□◇,妈妈把所有的哄睡神器都用上…●,没想到效果还挺不错○…▼。486
还有下一代消费电子大单品AR/VR◇○•□▽,对于超高PPI…•▪▷○、高亮度•◁…▲…、高EQE光电转化▪▪、低功耗○□△、对比度•=☆☆■◆、响应时间(画面滞后)方面的要求▷▷◆◇★…,Micro LED能够让AR/VR的体验上升一个台阶◇◇…■★。
显示面板厂商▷•、消费电子••□、AR/VR公司一直高度关注Micro LED的商业化进展-★。
如何将良率提升到99■△◇▪◁◆.9999%(俗称△▲“六个九…▪=”◇■●,意味着每转移一百万颗芯片只能有一颗不良)=○,且每颗芯片的精准度必须控制在±0○▽●.5μm以内▪□▷★●◁。而且Micro LED制备流程中●■=▲▼,很多步骤都会对良率造成一定的影响•●◇■◁☆。
AR在彻彻底底蜕变成下一代消费电子之前▲◇,会有一条脉络清晰或者晦暗不明的发展主线△=◇◆●。
这家2008年成立的初创公司●=◁•,2014年苹果低调收购LuxVue却引发一场持续至今的Micro LED商业化竞速○☆-,在当时Micro LED消费电子大规模应用最关键的巨量转移技术上(静电拾取方案)领先所有人=▷□◇◇。只有苹果果断出手收购LuxVue◇★■□●▪,当年尚在襁褓期的Micro LED▽•,
有趣的是◁◆▽▽□☆,2017年富士康投资了elux-■▼▽=,2018年年初 Intel 出现在Aledia第三轮融资名单里☆▲▷。你很少会看到■☆,消费电子•▷、互联网科技公司▪▲、半导体巨人同时对显示面板方面的新技术狂热•△▷。
而如果更深入了解○◁●,Micro LED跟以前LCD▪☆•、OLED传统不一样▷…▼△■•,它的制造工艺需要跨界半导体技术◁-○◆=▷。
从理论上来说★△□○●,Micro LED在EQE和功耗参数上优势显着☆-。传统蓝色LED的EQE可以达到80%-◁△▷▽…;在实际操作中▪○◆,如果这种蓝色LED的尺寸缩减到5-10μm▽■▼◁…▪,则EQE将≤20%◆•;而且因为侧壁缺陷效应(sidewall defects effect)的存在□◇□●=◇,现阶段microLED实际的功耗表现也差于OLED/LCD▷•▪◁■☆。但这些都可以理解为技术在新生阶段遭遇工程层面的问题□△▼◁。
大的技术趋势◆•▷▪,Micro LED完全可以取代LCD=▪•、OLED□◇-,占据所有消费电子显示应用▽◆•★△,包括手机△…□▪、笔记本电脑★▷◆…=、电视●△◁△☆▲、可穿戴设备▲▲★○…◇。
Micro LED并不是意外降临的天外陨铁☆…▽,早在2012年索尼就展示了第一台Crystal-LED的微型LED电视▷•。相比LCD▷★▪◇,Micro LED自发光不需要背光源◁▷-…▼,也不依靠液晶偏转光线经RGB滤光片来实现色彩合成和显示△○▽…,它理论上的产品结构非常简洁○○•…▼○:驱动背板=…▽◁、电极●▽▪◁、RGB LED晶粒□▽▼、表面光学保护层▽▷…。
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当前Micro LED商业化最大的障碍◇•●…◁,RGB三种超微LED晶粒从各自不同的生长源基板分离■…•◆,再一批批大规模转移到a-Si◆•=▪◆□、LTPS-△、IGZO的目标TFT基板○▷•△◇■,pick-and-place ○△,这老大难的「巨量转移」●□-●▲,十几年来出现各种技术方案□□,但最关键的成本和良率一直没见突破★★。
Micro LED最大的特点▪=□=☆,将传统LED晶粒从1毫米缩小到1-50微米▼•。
能够实现全彩显示□-、RGB像素「正宗」排列的巨量转移技术无法满足Micro LED小于20μm小像素间距的要求…-。对角线英寸的高分辨率显示应用○▪▪●○,AR/VR所要求最完美的Micro LED的微显屏▲■,潜力巨大★●▷●▼△,依然等待有人能真正突破瓶颈▼○■○。
举个不恰当的例子◇••▽。你要先挑三块土壤养分不同的田亩○◇,分别种上豌豆○▲◁▼△-、玉米•=★…★□、小麦▼-,代表RGB 三种LED晶粒◆•▽,这三种长出来的作物颗粒只有原来1%左右大小○▲★▪▷□,非常娇嫩和精细●○。你还要盖一个高科技的温室大棚■○▪,里面生长★☆▼▽▽◆、灌溉等设备全部适配好◇◆◆•★▽。最后将属性各异的豌豆▽▽○、玉米…=○▼▼■、小麦从质地不一的田亩里一颗颗不能有丝毫损伤地收割好▽○,转栽到高科技温室大棚里•○=,每一颗作物都要跟大棚里面的设备调校正确-★▽○、精准适配○◆-☆。这样你就能得到一个最先进的农产品基地——最理想的Micro LED显示面板■▪。
虽然如今高端手机的像素密度早就来到了500ppi左右★…□◆•,但AR/VR要实现虚实融合效果☆…◆▪△▷,沉浸感拉满•◁▼•=▼,对于像素密度仍然有着非同一般的追求-■★•▷。当下FOV更高的VR所要求的「空间视网膜级分辨率」◇-☆•●☆,Pixel Per Degree 每一度视场角像素密度要达到60凯发k8国际首页登录☆△•★•,硅基Micro LED目前是最有希望的▲★★。
业内人士最近声称•☆…▲■▷,Micro LED已经非常临近商业化◁▷。但在实验室制造出惊艳的Micro LED屏幕从来不是问题◆▼■■▪▽,高昂的成本○=▼■○、良品率提升□…、工艺真正成熟才是阻碍▲○○。
因为Micro LED类似OLED能够良好适配柔性屏▷◇●▽、折迭屏■◇、透明屏基板--●,更微小的Micro LED稀疏地排布于透明基板上●☆○◁★-,在大屏更低ppi的情况下…=▪●,Micro LED在透明屏○-□、柔性屏的应用价值凸显◁◇,比如汽车前挡风玻璃HUD透明显示●○●▷。同样得益于透明显示技术上的适配◆◆,Micro LED 可以构建具有嵌入式传感功能的显示器◆★○▽,例如指纹识别甚至在屏下指纹识别■=,真正的全面屏▪…◆◁。
基于单片集成工艺的硅基Micro LED◇△■,完美避开了巨量转移的问题△•。但问题是单片集成工艺的硅基Micro LED目前只能显示一种颜色(目前绿色LED的发光效率最高◁△▪●…,亮度可以达到百万尼特)…▷,也只有很小尺寸▷▪△,无论是扩大晶圆尺寸还是量子点着色方案…★■-,都遇到了不小的阻碍▽▪。
还有一种方案是基于单片集成工艺的Micro LED▽●,将LED外延片直接与CMOS背板键合•□△=●。类似豌豆□◆■、玉米○▽◇•▷▪、小麦三块田只能挑一块田◁▼,生长好一种作物后☆▲…▲,在上面直接「盖」一座高科技温室大棚■◆,并且把里面设备连接装置好☆-。好处是不需要「巨量转移」了□•●▲,并且这个工厂的种植密度很高△•…●,坏处只能产出一种作物△▲▲◁☆,以及「工厂」面积很小▼=▪◇=▲。即你只能获得像素密度很高•◆★•-、尺寸很小的单色Micro LED屏幕-•◁=-,一般称为硅基Micro LED●●△•◆。
制造Micro LED的流程看起来比较简单▷△○◁▼•。第一步是在wafer上生长出微型LED晶粒●○▽•,第二步是制造背板和驱动电路(backplane▽▼□▪☆☆,传统屏幕的背板就是TFT)▽-,第三步则是将微型LED从wafer上分离转移到目标背板上=■。整个过程也涉及到检测和缺陷修复•●▼▪○。
台湾媒体曾报道□•☆☆▽◆,苹果早在2014年就已经在竹科龙潭园区设立了Mini LED和Micro LED研发实验室◆-●-◁。到2020年6月•◁•=•○,更有消息★△,苹果计划投资3▲○•.34亿美元在台湾桃园龙潭园区建设新厂•◇=◁•,并且与晶电(Epistar)和友达合作☆•△•…,为iPad▽…、iPhone等产品提供Mini LED和Micro LED显示屏▽…。
所有人都看好Micro LED「Micro LED就像小镇上刚开张的唯一Super Market …◁…▪=,似乎所有大人物都在疯狂购物◆□。」
因为微缩制程▷…▪•○、晶圆生长▼▷◁、巨量转移…★、背板键合跟之前工艺差别巨大•=●◁◆□,在Micro LED上=•,显示企业前所未有需要深入了解和借鉴半导体工艺•▲◆◁★。半导体工艺和显示技术的融合=◁◁,很有可能成为Micro LED落地和真正打开市场的关键钥匙▪•☆•▼☆。
比如2020年12月■●,三星电子发布了一款110英寸4K分辨率Micro LED电视■△,售价15△-◇◇.64万美元-○▪,约合人民币102△•.356万元△◆•…•。几乎没有人能用得起…◇▪▽。
Micro LED 商业化就卡在第三步基板分离和LED芯片「巨量转移」良率和综合制造成本上▽=○◆。
除了那种学不来的美学品味和产品哲学…▲,其实苹果公司更擅长先人一步发现「尚且非常粗糙」的先进技术…★,视野深且远▲△●•▼,对于地平线上出现的新东西有着非同一般的预见性◁◆。
对于传统显示面板厂和消费电子巨头☆•▷-,理由清楚摆在台面■▼▲-▼▷:Micro LED作为下一代显示技术□△,功耗-▼▼、亮度★▽-、色彩•▽△=◇•、寿命▲○、纯黑显示(黑电)☆●、响应速度★■□●-、适配柔性和可折迭基板•…▷,几乎全方位无可挑剔完美▲…▷■▲。
如今传言估值100亿▼-◁、风光无限的JBD◆△-•▽-,基于单片集成工艺的硅基Micro LED实现了商业化□--。但采用JBD单绿色硅基Micro LED的OPPO•-○■、李未可▼=★▽▷、小米光波导眼镜□▼,看似体积小巧足够轻薄…□•■★○,只能尴尬地显示绿色•□,也只能用作信息提示■▽=▽◁•。JBD现成的RGB三块Micro LED小面板Cube 棱镜合色方案◇◁=,这些公司都不愿意真正深入尝试下◆=…。INMO Air 2退而求其次采用OLED微显屏●…◆☆□,实现全彩显示-●=☆,也是治标不治本●○▲◁▼。
而你需要分辨和找到这条线△▲▪•◆▪,以及等待=□、或者主动逼近主线上最关键的那个节点▪◆●△●。
以一个4K UHD分辨率(3840*2160)的显示器为例☆•■◆◁,有8-=○,294●◁★★■△,400个像素单元△☆■★■□,包含24◆□☆★◇▲,883…▽◇●▪□,200个RGB子像素■☆,即使生产时有99★☆.99%的良率◆★☆★▼■,仍会有2488个子像素会出问题-◇=▲。
尝试 Micro LED□○▷★,收益巨大◁◁,风险同样巨大▪▽。你不知道它在落地商业化是否存在根本性障碍•▲◇△,或者类似「火车刚面世时还没有马车快★○■▼,还需要人工不断添加燃料▽□○○,但它后面的发展就完全超乎所有人的预料…●◁。」