新技術(shù)初創(chuàng)公司 MICLEDI Microdisplays（來(lái)自比利時(shí) IMEC）的成立是為了響應(yīng)人們對(duì)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí) (AR) 眼鏡顯示系統(tǒng)日益增長(zhǎng)的興趣。為了滿足新興技術(shù)的技術(shù)挑戰(zhàn)，MICLEDI 仍然專注于微型顯示模塊，這是 AR 的關(guān)鍵任務(wù)組件之一。

與用于移動(dòng)計(jì)算和電視顯示器的 OLED 一樣，將光源和像素合并到一個(gè)簡(jiǎn)化的顯示子系統(tǒng)中，可以為 AR 眼鏡提供解決方案，解決當(dāng)前可用系統(tǒng)的外形、設(shè)計(jì)和可穿戴性問(wèn)題。

資料來(lái)源：MICLEDI Microdisplays

MicroLED 解決方案最重要的價(jià)值之一是亮度。其他方法（OLED、LCOS、DLP 等）的亮度對(duì)于在自然陽(yáng)光下戶外使用的透明透鏡顯示器而言太低。MicroLED顯示器可以產(chǎn)生 100 萬(wàn)至 1000 萬(wàn)尼特，這可以在明亮的陽(yáng)光下在清晰的鏡頭上創(chuàng)建充滿活力且清晰可見(jiàn)的全彩色圖像。

消費(fèi)者不想看起來(lái)像 Darth Vader 戴著未來(lái)的數(shù)字顯示“耳機(jī)”。他們需要時(shí)尚、迷人且舒適的眼鏡，可以全天佩戴，內(nèi)外兼修。他們希望 AR 眼鏡可以作為無(wú)數(shù)移動(dòng)消費(fèi)計(jì)算、通信和圖像捕捉設(shè)備（包括手機(jī)、手表、平板電腦、相機(jī)、無(wú)人機(jī)和其他便攜式設(shè)備）的組合數(shù)字顯示器。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡正逐漸從用于工業(yè)、企業(yè)和軍事市場(chǎng)的笨重和昂貴的產(chǎn)品轉(zhuǎn)向輕便、低功耗和價(jià)格敏感的消費(fèi)類產(chǎn)品。

要實(shí)現(xiàn)這種演變，視覺(jué)性能是關(guān)鍵。行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者在AR眼鏡系統(tǒng)拓?fù)涞那岸撕秃蠖朔矫嫒〉昧酥卮筮M(jìn)展。前端包括 AR 眼鏡生態(tài)系統(tǒng)的電源/無(wú)線/視頻管道部分。后端包括系統(tǒng)的光學(xué)部分，它接收來(lái)自顯示模塊的光，并通過(guò)光學(xué)組合器/波導(dǎo)技術(shù)將來(lái)自發(fā)射器的圖像投射到視網(wǎng)膜上。中間的部分是存在剩余挑戰(zhàn)的地方。

選擇的技術(shù)

許多公司都押注 microLED 顯示器來(lái)解決這一中間挑戰(zhàn)。近年來(lái)已經(jīng)展示了令人印象深刻的 microLED 原型。一些目標(biāo)規(guī)格以及批量生產(chǎn)仍然構(gòu)成挑戰(zhàn)。MICLEDI 推出了帶有背板集成的?MicroLED工藝流程，使用標(biāo)準(zhǔn)量產(chǎn)設(shè)備在 300mm CMOS 生產(chǎn)線中實(shí)現(xiàn)。概念驗(yàn)證是通過(guò)與當(dāng)今批量生產(chǎn)的 3D 堆疊背照式成像器類似的集成方案實(shí)現(xiàn)的。

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與其他微顯示技術(shù)相比，MicroLED?顯示模塊的主要區(qū)別在于分辨率和亮度。其他參數(shù)，例如功率預(yù)算、圖像質(zhì)量、產(chǎn)量和成本，也會(huì)影響集成方法。

用于基于波導(dǎo)的 AR 眼鏡的MicroLED?顯示模塊的亮度目標(biāo)源自這樣一個(gè)事實(shí)，即顯示模塊產(chǎn)生的光子只有 3% 或更少會(huì)到達(dá)眼睛，要么被投影光學(xué)器件和組合器/波導(dǎo)衰減，要么被浪費(fèi)以適應(yīng)人類雙眼距離差異等因素。這意味著對(duì)于透明或透明鏡片眼鏡的戶外使用，需要產(chǎn)生 1-1000 萬(wàn)尼特的“白光”，且功率預(yù)算與手機(jī)顯示屏相似 (<1W)。非MicroLED光源的亮度限制不足以滿足真正的透明鏡片消費(fèi)類 AR。

可制造性

采用基于MicroLED的微型顯示器的最大障礙之一是顯示模塊的可制造性。300mm 晶圓制造是該解決方案的一個(gè)支持部分。該圖說(shuō)明了不同像素間距的顯示尺寸，包括超出像素化有源區(qū)域的驅(qū)動(dòng)器和接口電路，應(yīng)用了關(guān)于高級(jí)節(jié)點(diǎn)（<45nm）中背板 ASIC 性能的基本假設(shè)。

對(duì)于僅 5μm 間距的 FHD 顯示器，先進(jìn)鑄造廠中曝光工具的光罩尺寸的實(shí)際限制正在逼近。這將強(qiáng)烈影響可制造性和產(chǎn)量。為了取得適當(dāng)?shù)耐讌f(xié)，MICLEDI 為每種顏色設(shè)計(jì)并優(yōu)化了MicroLED?面板：紅色、綠色和藍(lán)色。

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另一個(gè)挑戰(zhàn)是將MicroLED?顯示模塊集成到 ASIC 背板上。有許多不同的方法可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，目前用于不同類型的顯示器——OLED、LCOS 等。該圖說(shuō)明了不同的方法。MICLEDI 的論點(diǎn)是，前面板和背板的集成可以在獨(dú)立的 300mm 制造流程中最好地實(shí)現(xiàn)，使用經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的專有混合晶圓到晶圓鍵合方法以及今天可用于演示的設(shè)備。

由于 300mm 晶圓中沒(méi)有 LED 起始材料，如果有的話，晶圓應(yīng)力、彎曲度和與背板 ASIC 晶圓間鍵合的平面度將面臨重大挑戰(zhàn)，因此有必要重構(gòu)一流的epi 材料到 300mm 硅載體晶圓上，然后可以通過(guò)世界級(jí) CMOS 工廠提供的制造工具進(jìn)行處理。該圖說(shuō)明了通過(guò)將 100 至 200 毫米晶圓的外延芯片切割并重新填充到 300 毫米硅晶圓上來(lái)調(diào)整 GaN 外延晶圓的尺寸。圖中還展示了隨后制造的MicroLED晶圓，該晶圓已準(zhǔn)備好通過(guò)專有工藝粘合到 CMOS ASIC 背板上。Epi 小芯片的間距是與所選背板設(shè)計(jì)和晶圓圖對(duì)齊所需的間距的函數(shù)。

商業(yè)模式

在顯示模塊領(lǐng)域，MicroLED 制造商可以設(shè)計(jì)、制造和銷售集成的前面板和背板作為集成模塊。對(duì)于具有獨(dú)特市場(chǎng)需求的大型 OEM，另一種選擇是讓 OEM 設(shè)計(jì)背板 ASIC，并將設(shè)計(jì)移植到兼容的晶圓廠，以便與前面板MicroLED集成。對(duì)于特別大且有能力的原始設(shè)備制造商來(lái)說(shuō)，第三種選擇可能是向他們?cè)S可MicroLED制造的獨(dú)特元素，并使他們能夠自己生產(chǎn)顯示模塊。

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目前，用于軍事、工業(yè)和企業(yè)解決方案的 AR耳機(jī)價(jià)格在 1,000 美元到 5,000 美元之間，甚至更高，市場(chǎng)采用僅限于利基應(yīng)用。隨著基于MicroLED?的顯示模塊的成本、尺寸、分辨率和功率進(jìn)入滿足消費(fèi)者規(guī)格的領(lǐng)域，需求量將飆升至與手機(jī)和平板電腦相媲美的水平。

AR 眼鏡系統(tǒng)拓?fù)渲械娜齻€(gè)元素中的每一個(gè)的業(yè)務(wù)模型都是相似的。在這個(gè)市場(chǎng)發(fā)展階段，前端、后端和中間的專家提供高度專業(yè)化和優(yōu)化的組件，原始設(shè)備制造商購(gòu)買這些組件并將它們集成到他們獨(dú)特的 AR 眼鏡中。專業(yè)供應(yīng)商設(shè)計(jì)、制造和銷售 IC 以啟用前端——無(wú)線/GPU/電源。其他專業(yè)供應(yīng)商設(shè)計(jì)、制造和銷售光學(xué)引擎和波導(dǎo)以服務(wù)于后端。第三組專業(yè)供應(yīng)商，如 MICLEDI，設(shè)計(jì)、制造和銷售顯示模塊。有一些原始設(shè)備制造商試圖收購(gòu)前、后、中專業(yè)公司以實(shí)現(xiàn)完全垂直整合的例子。普遍的市場(chǎng)動(dòng)態(tài)仍然是分散的供應(yīng)商提供一流的解決方案，

隨著市場(chǎng)的不斷發(fā)展，以及高產(chǎn)量、低成本方法的成熟，上述所有三種商業(yè)模式很可能都會(huì)存在，以適應(yīng)適當(dāng)?shù)氖袌?chǎng)條件和商業(yè)實(shí)體的需求。

編輯：黃飛