在元宇宙虛擬空間,主持人和來自德國、瑞士、美國、法國、荷蘭等國的顯示產(chǎn)業(yè)專家化身為一個(gè)個(gè)生動(dòng)的虛擬形象,圍繞Mini/Micro LED、AR/VR、光場顯示等技術(shù)話題,講述了顯示產(chǎn)業(yè)的前沿技術(shù)動(dòng)態(tài)和最新研究成果。近日,一場別開生面的顯示技術(shù)研討會(huì)正式上線——作為2022世界顯示產(chǎn)業(yè)大會(huì)的一部分,由國際信息顯示學(xué)會(huì)中國區(qū)(SID China)承辦的海外云論壇在元宇宙虛擬空間舉辦。元宇宙虛擬會(huì)議空間拉近了國際演講者與參會(huì)觀眾的距離,也讓線上觀看的觀眾感受到元宇宙會(huì)議模式的魅力。本次論壇的創(chuàng)新舉辦,進(jìn)一步說明5G、AI、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、VR/AR等新一代信息技術(shù)的快速發(fā)展與融合應(yīng)用,促進(jìn)了新型顯示技術(shù)的創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化落地。
光場顯示:提升VR/AR設(shè)備沉浸體驗(yàn)
近年來,元宇宙作為集互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能、區(qū)塊鏈以及虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)等技術(shù)于一身的集成創(chuàng)新與融合應(yīng)用,發(fā)展速度迅猛,meta、微軟、索尼、三星等科技巨頭紛紛搶注新賽道,發(fā)售相關(guān)VR/AR終端產(chǎn)品。元宇宙產(chǎn)業(yè)的興起也推動(dòng)了光場顯示(全息)、VR/AR近眼顯示技術(shù)的進(jìn)步。
據(jù)了解,光場顯示就是要顯示出光學(xué)場景的全部方向的光線,包括各個(gè)距離發(fā)出的光線,因而又被稱為全息顯示。
CREAL首席執(zhí)行官Tomas Sluka認(rèn)為,光場顯示實(shí)現(xiàn)的裸眼3D顯示視覺有望成為下一代顯示技術(shù)。Sluka認(rèn)為,該技術(shù)的實(shí)現(xiàn)難點(diǎn)在于僅僅通過裸眼實(shí)現(xiàn)距深。對(duì)此,CREAL的解決方案是通過瞳孔中的視點(diǎn)陣列投射一系列窄孔徑圖像,這些陣列視點(diǎn)中的每一個(gè)都可以提供總是聚焦的圖像, 所有這些視點(diǎn)還能一起在視網(wǎng)膜上呈現(xiàn)出觀察者面前的3D場景,這足以提供所有使用焦點(diǎn)深度,甚至是視覺視差。Sluka介紹說,CREAL團(tuán)隊(duì)研發(fā)的光場顯示系統(tǒng)提供了一個(gè)非常好的分辨率和視點(diǎn)的數(shù)量之間的權(quán)衡。目前,其研發(fā)的的光場技術(shù)也已經(jīng)應(yīng)用在VR頭顯中,CREAL發(fā)布了一個(gè)前額頭顯示器,該顯示器具有30°視場角的光場和超過100°視場角的周邊圖像,可以幫助用戶獲得更好的視覺圖像。
當(dāng)前,市面上大多數(shù)VR/AR頭顯只支持聚散,但不支持調(diào)節(jié),這意味著圖像被固定在一個(gè)固定的焦點(diǎn)深度。若VR/AR設(shè)備安裝了光場顯示器,用戶的雙眼可以在VR/AR頭顯場景中進(jìn)行任何深度的聚焦,就像看現(xiàn)實(shí)世界場景一樣;诖耍鈭鲲@示已經(jīng)成為企業(yè)爭搶的技術(shù)新賽點(diǎn)。
國際方面,CREAL于今年1月首次推出了基于公司光場顯示器的AR和VR頭顯原型,優(yōu)化了虛擬顯示場景。國內(nèi)方面,今年9月,TCL華星宣布已經(jīng)產(chǎn)出全球首款32英寸8K懸浮觸控光場顯示器和全球首款32英寸8K大視角多人觀看光場顯示器。據(jù)了解,TCL華星光場顯示通過實(shí)現(xiàn)“連續(xù)運(yùn)動(dòng)視差”,“單目立體圖像調(diào)節(jié)”等功能,給大腦提供了“單目立體視覺”信息,這可以模擬人眼真實(shí)視覺效果,從而緩解“暈動(dòng)癥”難題。
Micro LED:各環(huán)節(jié)關(guān)鍵技術(shù)正加速產(chǎn)業(yè)化
Micro LED被認(rèn)為是第三代新型顯示技術(shù),相比此前傳統(tǒng)的第一代LCD和第二代OLED顯示,它具有高解析度、高亮度、高對(duì)比度、高色彩飽和度、低功耗、反應(yīng)速度快、厚度薄、壽命長等諸多優(yōu)勢(shì),是當(dāng)前最具發(fā)展?jié)摿Φ男滦惋@示技術(shù)之一。
哥倫比亞大學(xué)電子工程學(xué)院院長Ioannis John Kymissis為參會(huì)者介紹了Micro LED的物理特性。他表示, LED有非常高的峰值亮度、卓越的色彩還原度和非常高的發(fā)光效率,因此它們被普遍應(yīng)用于消費(fèi)電子的顯示屏幕上、廣告牌上。值得一提的是,LED是由人類制造的效率最高的、可控的光源,其發(fā)光效率已經(jīng)非常接近熱力學(xué)極限——商用顯示設(shè)備的發(fā)光效率甚至可以超過50%,這意味著每在LED產(chǎn)品上輸入1瓦特,它就會(huì)將這1瓦特轉(zhuǎn)換成超過50%的光。此外,LED的壽命可以超過50000小時(shí),亮度可以達(dá)到千萬尼特……可以說LED是一個(gè)非常值得研究的顯示技術(shù)領(lǐng)域。
Micro LED的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程需要產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)上的企業(yè)、高校、科研院所進(jìn)行合作,突破關(guān)鍵制程技術(shù)、推進(jìn)產(chǎn)品應(yīng)用,以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。目前相關(guān)公司正在加大Micro LED全產(chǎn)業(yè)鏈布局,芯片、封裝、面板、終端、玻璃等廠商都在向Micro LED挺進(jìn)。
康寧研發(fā)部的資深科學(xué)家Rajesh Vaddi首先肯定了Micro LED顯示未來的廣闊應(yīng)用場景。他表示,康寧的玻璃基板產(chǎn)品組合可以滿足LCD技術(shù)以及Micro LED和Mini LED等新興技術(shù)需求。作為一家產(chǎn)業(yè)鏈上游企業(yè),康寧的玻璃基板組合可以解決Micro LED顯示屏集成的一些復(fù)雜挑戰(zhàn)。比如,康寧可以通過金屬化通孔與TFT的集成實(shí)現(xiàn)有源矩陣拼接或零邊框顯示的目標(biāo),還實(shí)現(xiàn)了Micro LED與其他顯示 電子背板的潛在應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。
Micro LED目前仍在發(fā)展初期階段,如何產(chǎn)業(yè)化是橫亙?cè)谌騇icro LED產(chǎn)業(yè)面前的一道難題。“工欲善其事必先利其器。”在顯示領(lǐng)域,生產(chǎn)設(shè)備決定了產(chǎn)品品質(zhì)、性能、良率,并直接與成本相掛鉤。在生產(chǎn)設(shè)備和檢測(cè)方法上,與會(huì)嘉賓也分享了所在團(tuán)隊(duì)的最新進(jìn)步和成果。
KLA高級(jí)首席科學(xué)家John Robinson指出,Micro LED小巧的體型可以方便放入傳感器、攝像頭、天線和其他類型的設(shè)備,應(yīng)用場景十分廣闊,但是其成本和制造能力是Micro LED在商業(yè)化進(jìn)程中的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。Robinson介紹了外延和Micro LED良率、背板良率以及巨量轉(zhuǎn)移和成鍵率這三方面進(jìn)行量產(chǎn)改進(jìn)的可能。針對(duì)上述三種提高M(jìn)icro LED量產(chǎn)效率的方法,KLA公司均可以提供檢測(cè)優(yōu)化方案。例如,在提高背板良率方面,KLA擁有針對(duì)Micro LED背板生產(chǎn)的Flare bp檢測(cè)工具,該工具擁有多模態(tài)成像技術(shù),能夠在不同波長或角度變化的光源之間快速切換以改進(jìn)缺陷檢測(cè)和分類。在針對(duì)巨量轉(zhuǎn)移和成鍵率方面,由于高精度LED放置機(jī)器需要實(shí)現(xiàn)機(jī)械和電氣鍵合,產(chǎn)品的亮度、均勻性 顏色均勻性以及冗余和修復(fù)的缺陷管理都是生產(chǎn)成功的關(guān)鍵。KLA針對(duì)Mcro LED巨量轉(zhuǎn)移生產(chǎn)環(huán)節(jié),可以提供Flare MT檢測(cè)和計(jì)量工具,可以為鍵合的成功提供了更精準(zhǔn)的預(yù)測(cè),并為巨量轉(zhuǎn)移提供即時(shí)反饋信息。
生產(chǎn)良率的提升將加快Micro LED產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。業(yè)內(nèi)預(yù)計(jì),Micro LED有望在2024年實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商用化,中國有望沖擊800億元市場規(guī)模。隨著Micro LED生產(chǎn)技藝和生產(chǎn)設(shè)備的不斷進(jìn)步和完善,新公司進(jìn)入相關(guān)產(chǎn)業(yè)的門檻也將顯著降低。
Yole Intelligence顯示事業(yè)總經(jīng)理Eric H. Virey介紹了Micro LED巨量轉(zhuǎn)移工藝和生產(chǎn)設(shè)備的現(xiàn)狀。他指出,盡管Micro LED產(chǎn)業(yè)近年來的發(fā)展速度有所放緩,但是目前產(chǎn)業(yè)發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入更加良性的循環(huán)中。Eric也表示,目前困擾Micro LED量產(chǎn)的巨量轉(zhuǎn)移難題并沒有被完全解決,但是,過去幾年涌現(xiàn)的良率提升技術(shù)和設(shè)備以及工藝改進(jìn)方法已經(jīng)提升了巨量轉(zhuǎn)移的良率,讓這一生產(chǎn)環(huán)節(jié)不再成為Micro LED量產(chǎn)巨大障礙。現(xiàn)有技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備顯著降低了顯示企業(yè)進(jìn)入Micro LED市場的技術(shù)門檻,客觀上也將加快Micro LED產(chǎn)業(yè)化落地速度。