其中，JBD 首席運(yùn)營(yíng)官 徐慧文為與會(huì)來(lái)賓奉上了 "AM μ LED 微顯示的技術(shù)突破及商業(yè)化進(jìn)展 " 的主題演講。
以下為演講實(shí)錄：
感謝陀螺的邀請(qǐng)，很榮幸今天有這個(gè)機(jī)會(huì)跟大家分享，我是徐慧文，來(lái)自 JBD。今天我給大家分享的主題叫 "AM μ LED 微顯示的技術(shù)突破及商業(yè)化進(jìn)展 "。我的分享將主要涵蓋幾個(gè)方面：技術(shù)、產(chǎn)品和商業(yè)化。
首先我會(huì)給大家介紹一下 AM μ LED 微顯示技術(shù)，技術(shù)面對(duì)的挑戰(zhàn)，以及 JBD 歷經(jīng) 8 年時(shí)間所做出的突破。此外，介紹 JBD 形成的產(chǎn)品矩陣，和這些產(chǎn)品目前給 AR 行業(yè)帶來(lái)的解決方案，以及目前商業(yè)化的進(jìn)展。
首先大家可以看一看左邊這幅圖，這是 JBD 的 0.13 寸，一個(gè)典型的 μ LED 微顯示屏的樣子。第一眼的感覺(jué)是它很小，屏幕的尺寸比一個(gè)鉛筆頭還要小很多。
如果用幾個(gè)點(diǎn)來(lái)介紹 MicroLED 的特征：首先，它的顯示尺寸一般小于 0.5 英寸。第二，它的像素特別小，5 微米是門(mén)檻，或者換而言之，像素密度必須要大于 5000 PPI。在每一個(gè)像素里，發(fā)光體就更小了，一般只有 2 個(gè)微米以下。μ LED 微顯示芯片是一塊集成電路，每一個(gè)小的發(fā)光體和它底部的硅基 " 大腦 " 被集成在一起的，每一個(gè)像素可以被獨(dú)立地控制來(lái)形成發(fā)光、形成圖像。值得注意的是，在 MicroLED 微顯示芯片中因?yàn)榘l(fā)光體尺寸過(guò)小 , 大家熟悉的巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)并不適用。
那么什么技術(shù)適用于制作 MicroLED 微顯示屏呢？答案就是：混合集成半導(dǎo)體技術(shù)，用集成電路的辦法來(lái)做顯示。這是由 JBD 在 2015 年所發(fā)明，并成為當(dāng)今 MicroLED 微顯示主流的一項(xiàng)技術(shù)。
如圖，是混合集成半導(dǎo)體技術(shù)的簡(jiǎn)要流程。首先在標(biāo)準(zhǔn)的襯底之上生長(zhǎng)三五族半導(dǎo)體發(fā)光層，緊跟著將這一層僅有幾微米厚度的發(fā)光層轉(zhuǎn)移到設(shè)計(jì)并加工好的硅基 IC 之上，形成 " 混合集成晶圓 "。" 混合集成晶圓 " 的下部是硅基 IC，表面則是半導(dǎo)體發(fā)光層。隨后利用標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體設(shè)備和工藝，晶圓會(huì)被加工成像素的陣列，且每個(gè)像素會(huì)被底部的大腦所連接和獨(dú)立地控制。最后在每個(gè)像素上還要形成像素級(jí)的光學(xué)結(jié)構(gòu)來(lái)控制像素的發(fā)光角度和方向。JBD 使用到的 CMOS 線寬為 40 納米，三五族線寬約為 100 納米。在每一平方厘米之上可以集成一億個(gè) CMOS 管和一千萬(wàn)個(gè) MicroLED。每一顆微顯示屏都 "All in one"，包括驅(qū)動(dòng)、MicroLED，及光學(xué)。
流程圖看似簡(jiǎn)單，但是要實(shí)現(xiàn) MicroLED 微顯示的產(chǎn)品化，需要面對(duì)眾多挑戰(zhàn)。從功能性和性能的角度來(lái)講，我們需要解決 CMOS 的背板設(shè)計(jì)；要解決硅基和 μ LED 之間的混合集成；要實(shí)現(xiàn)高的亮度和高的效率，我們必須要解決三五族的外延的針對(duì)性的生長(zhǎng)基礎(chǔ)，并且要去克服 LED 小尺寸效應(yīng)帶來(lái)的劇烈效率衰減；此外，我們還要精準(zhǔn)地控制每個(gè)像素的發(fā)光角度和方向，讓它在光學(xué)系統(tǒng)之中能很好地被利用。晶圓級(jí)的封裝技術(shù)也是保證所有結(jié)構(gòu)緊密而小的一個(gè)重要因素。
從產(chǎn)品的角度，必須要解決顯示質(zhì)量的問(wèn)題。這里的挑戰(zhàn)涉及到 LED 的死點(diǎn)控制，像素間串繞的控制，色彩均勻性的控制。我們需要開(kāi)發(fā)像素級(jí)、甚至系統(tǒng)級(jí)的 DeMura 技術(shù)，讓顯示均勻，產(chǎn)生好的顯示質(zhì)量。此外我們還要考慮系統(tǒng)中因反射造成的影像質(zhì)量下降，所以表面的消反射技術(shù)也是一個(gè)重要的考慮。
歷經(jīng) 8 年，JBD 在這些方面都取得了重大的突破，在微顯示的關(guān)鍵性指標(biāo)上，一直保持著紀(jì)錄。微顯示最關(guān)鍵的指標(biāo)之一是亮度，尤其是紅光亮度——這是一大業(yè)界難題。大家可以看到這幾幅圖是我們從 2021 年到 2023 年的典型的紅色屏點(diǎn)亮?xí)r候的照片。在 2021 年，JBD 實(shí)現(xiàn)紅光 30 萬(wàn)尼特，這是一個(gè)重要的里程碑；2022 年更進(jìn)一步實(shí)現(xiàn) 50 萬(wàn)尼特；今天我要很欣喜地分享最新的結(jié)果——我們的產(chǎn)品級(jí)的紅光突破了 100 萬(wàn)尼特。除了紅光，我們的藍(lán)光和綠光也早早地就跨入了百萬(wàn)尼特的大關(guān)——藍(lán)光 100 萬(wàn)，綠光更是到了 500 萬(wàn)尼特�？傊琂BD 的 RGB 三色顯示屏均已突破百萬(wàn)尼特的超高亮度，又一個(gè)新的里程碑！
除亮度之外，另一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)是集成度，反映為像素密度，或者說(shuō)像素的大小。今天 JBD 已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn) 2 微米像素，或 12.5K DPI 像素密度。這些指標(biāo)都是紀(jì)錄。
此外，我們還能精準(zhǔn)地控制光束的發(fā)散角度，從起初的無(wú)控制狀態(tài)下朗伯分布，到 50 度，再到今天的 36 度以?xún)?nèi)的發(fā)光。像素之間的均勻度也從起初的 60%，提升到 95%。此外 JBD 的 MicroLED 產(chǎn)品具備高的可靠性，壽命大于 3 萬(wàn)個(gè)小時(shí)，并且可以支持 -40 度到 120 度的苛刻環(huán)境條件下的使用。
行業(yè)非常關(guān)心 " 彩色化 "。JBD 在 MicroLED 彩色化上已耕耘多年，并在多個(gè)方向上作出了深入探索。如圖所示，為三個(gè)主要的探索方向。
第一個(gè)方案是單色的屏幕通過(guò)光學(xué)合色來(lái)形成彩色；第二個(gè)方案是原生發(fā)光的單片全彩方案，在單片的背板之上堆疊不同的發(fā)光層，并精準(zhǔn)地控制每一層的發(fā)光來(lái)形成彩色；第三個(gè)則是量子點(diǎn)的色轉(zhuǎn)換技術(shù)。
跟大家分享我們最新的重大突破。首先是合色的全彩方案。大家可以看到三個(gè)單色屏通過(guò)一個(gè)合色棱鏡和投影鏡頭的合成，就可以形成一個(gè)彩色化 MicroLED 光引擎。2015 年 JBD 即提出了合光引擎的概念，歷時(shí) 5 年，JBD 在 2020 年產(chǎn)出了世界上第一個(gè)彩色化的 μ LED 合色光引擎，它僅有 1.5 CC，但能輸出 0.8 流明的亮度。隨后三年，我們不斷地優(yōu)化，使引擎體積不斷地縮小，性能不斷地提升。到今天我們給產(chǎn)業(yè)交出來(lái)的答卷是 0.4 CC 的超小彩色引擎，它可以輸出 4 流明的超高亮度，可以被很輕松地植入到你的眼鏡中，讓 AR 眼鏡輕量化。
另一個(gè)重磅分享是我們的原生發(fā)光單片全彩技術(shù)的突破。大約在十天前，我們發(fā)布了單片全彩的 Demo。我們?cè)谝粋�(gè)背板之上通過(guò)垂直堆疊的方法，像建房子一樣，把 RGB 三層發(fā)光體建在同一個(gè)像素之上，并可以精準(zhǔn)地控制每一層的發(fā)光來(lái)實(shí)現(xiàn)彩色化。左側(cè)有一個(gè)視頻，可以清楚地看到每一個(gè)像素顆粒，像素尺寸為 5 微米。每一個(gè)像素點(diǎn)亮?xí)r，可選擇性地產(chǎn)生 R、G、B 顏色，或者它們同時(shí)發(fā)光合成的白色。右側(cè)的視頻，可以看到我們最近發(fā)布的 0.22 寸 2K 的面板。在其之上，直接產(chǎn)生了原生了彩色化顯示。它具備超高的亮度，很輕松可以達(dá)到數(shù)十萬(wàn)尼特。
JBD 在 MicroLED 微顯示技術(shù)上耕耘多年，在光效、亮度、集成度、全彩化上有全方位的突破。這些突破，讓 MicroLED 技術(shù)同時(shí)可以具備小體積、超高亮度、低功耗的特點(diǎn)，在眾多微顯示技術(shù)方案中脫穎而出，成為最適合 AR 應(yīng)用的技術(shù)方案。
相比于 DLP、LCoS、LBS 技術(shù)，MicroLED 有小的多的體積，通常是其它光引擎典型尺寸的 1/10。相比于同樣有自發(fā)光特點(diǎn)的 MicroOLED 技術(shù)，MicroLED 則亮的多，是 OLED 的數(shù)百倍。
基于不斷的技術(shù)突破，JBD 已給業(yè)界提供了四代產(chǎn)品，一代產(chǎn)品、一代紀(jì)錄。2018 年，第一代 0.31 寸產(chǎn)品是 SID 的最佳原型；2020 年，我們推出的 0.22 寸則是全球最小的 FHD 的屏；2021 年， 0.13 寸屏批量量產(chǎn)，是世界上最小的屏；2023 年，我們推出了 0.13 寸的二代屏，讓全彩化的顯示變成了可能。
除了微顯示屏，我們還可以給業(yè)界提供基于屏的光引擎和光模組，包括單、彩色引擎和單、彩色引擎和波導(dǎo)結(jié)合成的模組，讓行業(yè)伙伴可以快速地使用和導(dǎo)入。
單色引擎加光波導(dǎo)模組是我們給業(yè)界提供的一個(gè)智能眼鏡解決方案。如圖，中間即是一個(gè)單色的光引擎，它的尺寸只有 0.3 CC。右圖是它結(jié)合光波導(dǎo)的形態(tài)，是一個(gè)很輕巧的樣子。它只有 0.6 克，但可以產(chǎn)生 8 流明的強(qiáng)大輸出。它的功耗僅有幾十毫瓦，所以可以很輕松地支持眼鏡一天的續(xù)航時(shí)間。搭配波導(dǎo)，它可以提供高達(dá) 4000 尼特的入眼亮度，讓眼鏡在戶(hù)內(nèi)和戶(hù)外的各種環(huán)境下都可以輕松的使用。" 超小 "、" 超亮 "、" 超低功耗 "，讓這個(gè)方案已經(jīng)變成了市面上幾乎所有輕量級(jí)眼鏡的首選。
大家可以看個(gè)例子，這是我們的合作伙伴 Vuzix 在 2021 年發(fā)布的產(chǎn)品 Shield，是一款雙目的單色眼鏡。我們可以看到眼鏡的形態(tài)已經(jīng)非常的接近普通眼鏡的樣子。另一個(gè)例子，現(xiàn)在正在召開(kāi)發(fā)布會(huì)的影目的最新產(chǎn)品，它也是一款使用此光引擎的單色的眼鏡。同步影目的發(fā)布，這個(gè)眼鏡已經(jīng)在 JBD 的展臺(tái)同步上線展覽，歡迎大家一會(huì)去參觀。
單色引擎已經(jīng)讓 AR 眼鏡近似于正常眼鏡的形態(tài)，但我們希望更極致。我們計(jì)劃將單色引擎的體積再縮小一半，變到約 0.15 CC，如圖所示。用上它，未來(lái)的 AR 眼鏡基本上就會(huì)跟大家現(xiàn)在所佩戴的普通眼鏡看上去一模一樣。
除了單色引擎，JBD 同樣提供了全彩化的解決方案。今年 4 月份，JBD 重磅推出了僅有 0.4 CC 的蜂鳥(niǎo)光引擎。這個(gè)引擎是目前世界上最小的彩色光引擎，但是它可以輸出 3-5 流明的光通量，并且支持全真彩，搭配波導(dǎo)之后可以產(chǎn)生大約 2000 尼特的入眼亮度，支持絕大多數(shù)的戶(hù)外戶(hù)內(nèi)場(chǎng)景的使用。更重要的是它的功耗極低，只有僅約 200 毫瓦，因此可以支持 AR 眼鏡實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)續(xù)航。
近期的眾多技術(shù)突破催生了蜂鳥(niǎo)產(chǎn)品。包括背板的升級(jí)，從 4bit 更新到 8bit；封裝的升級(jí)，讓引擎尺寸不斷的縮��；更重要的是性能的提升，讓引擎的性能實(shí)現(xiàn)了飛躍。我們認(rèn)為，蜂鳥(niǎo)有可能會(huì)是第一個(gè)跨入消費(fèi)級(jí)的 AR 光引擎產(chǎn)品。
這是一些美圖，大家可以看到蜂鳥(niǎo)引擎比一個(gè)櫻桃的要小很多，跟個(gè)筆頭的尺寸差不多。這是它與一副普通眼鏡擺在一起的樣子，可以想像它容易可以被包入鏡腿。蜂鳥(niǎo)會(huì)讓彩色化，普通眼鏡形態(tài)的智能眼鏡變成可能！
很鄭重地告訴大家，蜂鳥(niǎo)引擎已經(jīng)量產(chǎn)了，并且很快大家就會(huì)看到運(yùn)用蜂鳥(niǎo)引擎的眼鏡產(chǎn)品問(wèn)世，跟大家見(jiàn)面。
這里要感謝一下 Yole Report，他給做了一個(gè)小結(jié)來(lái)體現(xiàn)我們商業(yè)化的進(jìn)展。這是 2022 年 Yole 統(tǒng)計(jì)出來(lái)的市面上的輕量型 AR 眼鏡，大概有十款，它們絕大多數(shù)都使用了 JBD 的產(chǎn)品。到今天，使用 JBD 微顯示的眼鏡正在激增，已經(jīng)有數(shù)十家的國(guó)內(nèi)外 AR 廠家正在使用單色和彩色的產(chǎn)品和解決方案，來(lái)打造終端眼鏡。
我們也會(huì)給業(yè)界不斷地提供新的產(chǎn)品。像今天介紹的 " 蜂鳥(niǎo) "（Hummingbird），它的 FOV 是 30 度；我們已規(guī)劃 45 度 FOV 的 " 走鵑 "（Roadrunner）系列產(chǎn)品，以及我們基于單片全彩的 56 度的 " 鳳凰 "（Phoenix）。產(chǎn)品線將覆蓋從 Smart Glasses 到 Immersive AR 的不同應(yīng)用需求。
最后跟大家分享一些喜訊。今年 5 月份，我們很榮幸地獲得了 SID 的 "Display of the Year" 大獎(jiǎng)，這應(yīng)該在全球范圍是歷史上第一個(gè)獲得此獎(jiǎng)項(xiàng)的微顯示企業(yè)。Yole 也給了我們高度的評(píng)價(jià)：" 在 AR 這個(gè)領(lǐng)域，他們認(rèn)為 JBD 和蘋(píng)果、meta 會(huì)并列作為未來(lái)十年的關(guān)鍵玩家 "。我們非常感謝行業(yè)對(duì) JBD 的認(rèn)可 !
最后再提一下，我們的展會(huì)正在進(jìn)行，有很多新產(chǎn)品和產(chǎn)技術(shù)的體驗(yàn)，歡迎大家到展會(huì)來(lái)交流學(xué)習(xí)，謝謝！
