2021年度MicroLED显示领域最新进展汇总看商用化渐进
发布时间:2021-12-23   来源:搜集整理   阅读次数:1777 分享到:
像素良率突破99.999%,君万微Micro LED微显示器进入量产
12月,Micro LED微显示企业君万微电子宣布,旗下研究团队成功开发出0.3英寸至1英寸全尺寸规格高亮度Micro LED微型显示器系列产品,像素良率突破99.999%,目前已获得上千万元订单,并进入量产交付阶段。
君万微电子的Micro LED微型显示器系列产品已符合显示屏行业标准与装备标准。以君万微电子0.5英寸SXGA绿色高亮度Micro LED微显产品为例,其像素密度高达3000 PPI,是普通显示屏的9~10倍,能清晰地呈现画面丰富的细节,亮度超过10万尼特,优于LCD、OLED,贴合AR设备对显示屏高亮度的严苛要求,亮度均一性超过90%,像素良率超过99.999%,满足装备标准和行业标准。
今年10月份,君万微在第23届中国国际光电博览会上展出0.6英寸单绿色Micro LED微型显示器,分辨率为1280×1024,亮度高达3万坎德拉,像素点间距在10微米以下,满足企业级显示装备对于超高亮度、高分辨率、低功耗等核心需求。
除了推出单色Micro LED微显示产品之外,君万微目前正在积极研究开发全彩Micro LED微型显示器,加速Micro LED产品在VR/AR等显示领域的应用。
Micledi基于12英寸CMOS平台推出新款microLED阵列,为AR眼镜开发助力
位于比利时鲁汶的Micledi Microdisplays是一家面向高端增强现实(AR)眼镜市场的microLED显示器开发商,该公司展示了业界首款基于300 mm(12英寸)CMOS制造平台的AR用微型LED阵列。
12英寸CMOS产品战略所提供的无与伦比的制造精度、性能和成本效益,使Micledi成为AR眼镜制造商首选的显示器合作伙伴。
Micledi表示,其解决方案“独特定位于满足未来AR眼镜在显示尺寸、分辨率、亮度、图像质量、功耗和成本方面的需求。”
该技术的独特性取决于以下属性:
? 12英寸CMOS晶圆上重构的与CMOS晶圆厂兼容的RGB外延材料,通过W2W(Wafer to Wafer,W2W)混合键合与先进节点CMOS背板ASIC集成。
? 用于高效波导集成的像素级菲涅耳透镜光束整形。
? 为CMOS代工厂批量生产符合行业标准的模具和工艺步骤而量身定制的MicroLED技术。
Micledi是从imec独立出来运营的公司,imec是一家纳米电子和数字技术领域世界领先的研究与创新中心。Micledi利用imec在3D集成技术方面的深厚积累,并在其世界一流的12英寸CMOS试验线设施上开发了microLED原型产品。
12英寸CMOS制造工艺是克服第一代和第二代AR眼镜面临的挑战所需的技术,也是实现消费者获得终极沉浸式AR视觉体验所需功能的必要技术。
信越化学、东丽实业开发出降低MicroLED量产成本技术
据日经新闻报道,日本东丽将于本月推出一款可将关键制造工序减少16%的设备。该设备与信越化学共同开发,缩短了将发光二极管(LED)粘贴到基板衬底上所需的时间。
该设备能够自动测试、选择,并将MicroLED材料安装至衬底上的设备。其采用原本用于半导体测试设备的专利技术,在将MicroLED材料安装到衬底上之前,一种特殊的荧光灯将检测晶圆上有缺陷的LED。
通过这种方式,面板制造商减少了维修工作。激光被用来有效地传输和排列衬底上的LED,再次节省时间。信越化学的设备用于将LED与未加工材料分离,并将LED安装到衬底上,50英寸4K显示器的MicroLED传输和连接大约需要15分钟。
这些步骤约占整个流程的90%,通常制作一个大尺寸MicroLED面板需要6个小时,但新设备将把时间缩短至1小时。
东丽称,对这种机器的需求将来自日本、中国大陆和台湾以及韩国的面板制造商和研究机构。公司计划以2亿至5亿日元的价格出售这款机器,并希望到2025财年获得50亿日元的订单,包括专用材料和其他相关产品在内,总额高达100亿日元。
MicroLED面板被视为OLED面板的可行替代品。索尼和三星电子已在其产品中采用该技术。但量产成本过高是MicroLED渗透市场的一大掣肘。三星今年发布的110英寸MicroLED电视售价约为14万美元。对于整个行业来说,新设备可有效缩短生产时间,将有力推动MicroLED推向更广阔的市场。
康佳混合式巨量转移技术已在转移效率和良率方面获得大幅提升
康佳近日在接受机构调研时表示,康佳研发的混合式巨量转移技术已在转移效率和良率方面获得大幅提升。目前,康佳的MicroLED芯片已完成小批量试产,量产时间将根据相关技术的研发进展及终端产品的开发进度确定。
康佳近年来十分看重Micro LED技术,在技术研发上投入了极大的成本,2019年就在重庆投资300亿建造了康佳光电研究院和产业园。而在去年年底,康佳还发布了全球首款Micro LED手表康佳APHAEA Watch,手表屏幕做到了0.12mm的像素间距,屏幕的芯片尺寸小于30um,是一块真正意义上的Micro LED屏幕。
晶能光电成功制备三基色硅衬底GaN基Micro LED阵列
微米尺寸的MicroLED制备已经脱离了普通LED工艺而进入了IC制程。大尺寸硅衬底GaN晶圆具有低成本、兼容IC制程、易于衬底剥离等核心优势,已成为MicroLED制备的主流技术路线。在国际上,Aledia、Plessey、ALLOS 、STRATACACHE等公司都在专注于硅衬底MicroLED开发。主要消费电子产业巨头更是在这一领域投入大量资源,以期在AR、VR等可穿戴设备的巨大市场中拔得头筹。
Micro LED走向大规模应用要求高良率和高光效的红绿蓝三基色MicroLED芯片。目前绿光和蓝光的GaN材料体系已经成熟,并满足MicroLED制程开发的要求。但对于红光MicroLED,传统的红光AlInGaP体系因为其材料较脆和侧壁上非辐射复合严重,面临着良率和光效两方面的重大技术瓶颈。所以,开发InGaN基红光LED,特别是大尺寸硅衬底上InGaN基红光LED被业界寄以厚望。
晶能光电公司的芯片总监黄涛介绍,本次报道的硅衬底InGaN红、绿、蓝Micro LED阵列的像素点间距为25微米,像素密度为1000PPI,在10A/cm2电流密度下的峰值波长分别为650nm、531nm、和445nm。InGaN红光芯片的外量子效率(36mil,650nm峰值波长)为3.5%,EL的半高宽为70nm。晶能光电这一成果发布,标志其成为国内首家实现硅衬底GaN基三基色micro LED的生产企业。
晶能光电公司外延副总裁付羿表示,晶能光电是全球最大的硅衬底GaN基LED生产企业,十余年来持续引进人才以保证硅衬底GaN产业技术升级迭代。目前晶能光电的硅衬底GaN基LED产品已经覆盖了从365nm到660nm的可见光范围,并且实现了优秀的量产良率、波长集中度、光效、和可靠性。2018年,晶能光电开始硅衬底micro LED开发。付羿表示,晶能非常重视硅衬底GaN基Micro LED在AR/VR产业上的巨大应用前景,但必须要持续努力去解决诸如InGaN红光光效、发光半高宽、和最终的全彩化方案等关键问题,而且需要整个产业链的协同,才能实现Micro LED显示技术的规模应用。
JBD推出AR核心器件Micro LED微显示器尺寸仅0.13英寸,以及用于智能眼镜的Micro LED光引擎
6月11日,Micro LED显示器领先制造商JBD公司面向全球发布基于AR应用的0.13英寸J013X01VGA 系列微显示器产品。这是继去年成功推出0.13英寸Micro LED微显示器后,受到国内外众多厂家青睐的一款新品。
据了解,该系列产品对角线为0.13英寸(3.3毫米),分辨率为640X480,这可能是迄今全球尺寸最小、亮度最高的VGA微显示屏。体积虽小,但其亮度惊人,红、绿、蓝面板分别可达20万尼特、400万尼特和50万尼特的超高亮度水平;且在正常运行条件下其功耗仅为百毫瓦级别。因其集极小的体型、超高的亮度,以及拥有像素级的微光学结构(Microlens),完美的像素级均匀性校正(demura)等多个优势于一身,使得该微显示器备受信息提示类AR智能眼镜、运动光学显示、全息瞄准镜,以及HUD平行显示等广大厂商的青睐。
这款显示器被相关厂商视为AR智能眼镜的一个突破性的核心器件,由于它能够设计出最小的光机(光引擎),所以进一步促进了轻便型、全天可穿戴智能眼镜的发展。JBD不久前与其合作伙伴Vuzix共同开发了一款外形精巧、效果极佳且基于衍射波导的光引擎组件,其核心器件就是0.13英寸Micro LED显示器。此外,JBD还透露了一个令人振奋的消息,JBD采用合色棱镜(X-cube)将RGB三原色微显示器进行合色实现的彩色光机也即将发布。
11月24日, JBD宣布发布用于智能眼镜的Am?LED? Micro LED投影仪及光学模组开发套件。 目前,开发套件产品已可向OEM厂商提供,配合相关厂商展开智能眼镜、AR设备等的开发、评估和原型产品设计。
JBD已推出了彩色投影仪和单色投影仪,两种方案的投影仪及光学模组开发套件均配备3通道控制板及相关配件,能够与附带的Windows应用程序完美配合。据介绍,Windows应用程序可控制像素电流、脉宽调变、偏移、镜像投影图像等多个参数,同时还具备其他特点,有助于实现精准测试和评估。
产品应用方面
microLED+光波导,Vuzix推出AR眼镜“Shield”
Vuzix宣布将在CES 2022年期间展示新款AR眼镜:Vuzix Shield。据悉,这是一款轻量化、时尚的一体式AR眼镜,可配备屈光镜片,显示单元基于双目微型microLED方案,运行Android 11操作系统。在今年11月初,Vuzix已经为Shield申请了商标保护,其定位似乎依然是B端。
Vuzix在去年就已经公布新一代AR眼镜设计,当时的版本号称采用双目microLED,轻量化一体化设计,不过似乎并未配备计算单元。相比之下,Shield在此前基础上加入高清立体双摄像头,并在镜腿集成了8核CPU计算单元、蓝牙和WiFi模块、立体声模块、触控板、电池等元件。
与Vuzix此前发布的AR一体机Blade相比,Shield外观更加时尚,更接近普通眼镜外观,而Blade则更像是墨镜或运动眼镜。Vuzix表示:Shield将为企业级AR眼镜带来革命性飞跃,它是Vuzix首款配备高清立体摄像头的双目AR眼镜,它的一大特点是采用更安全的玻璃材质,安全等级达到Z87.1。
功能方面,用户可以将Shield与企业云服务连接,访问IT传感器,实现远程指令和指导。此外,还可以配合代码扫描器,或是无线串流视频。输入方式则包括语音或触控。
光学方面,Shield基于超薄双目波导,并配备一对尺寸仅1微米的microLED投影模组,特点是像素密度高,可显示清晰的视频。
OPPO Air Glass或将明年春季发售搭配硅基Micro LED
12 月 14 日,OPPO 发布了新一代智能眼镜——OPPO Air Glass。据OPPO官方介绍,OPPO Air Glass作为 OPPO 三年来推出的第三代智能眼镜,搭载硅基Micro LED 显示屏。
另外,OPPO Air Glass 采用单目分体式方案,定制镜架可以适配各种光学镜片,不论是否近视,都可以有自己的选择,使日常佩戴不再有障碍。其主体重量不到 30 克,镜片厚度仅 1.3 毫米。镜片使用轻薄的衍射光波导技术,达到平均入眼亮度 1400 尼特的效果。单个像素仅 4 微米的硅基 Micro LED 显示屏最高亮度可以达到 300 万尼特。还采用自研的 Spark 微型光机,仅有一粒咖啡豆大小,在不到 0.5 立方厘米的微小空间内,有 5 块定制的高解析增透光学玻璃,能够有效提升透光率减少杂光干扰。
OPPO官方认为,智能眼镜应具备美观、轻便、普适性及工具性四大特点。而未来智能眼镜将成为个人继手机、手表之后的“第三块屏幕”。
雷鸟创新发布业内首款双目全彩MicroLED光波导AR眼镜
10月15日,雷鸟创新正式发布雷鸟智能眼镜先锋版。据官方介绍,该AR眼镜采用单层超薄全息光波导与全彩MicroLED技术,通过其自研光波耦合分析优化算法与全彩微显示引擎,在效率、色散、可量产性上取得平衡,成为业内首款双目全彩MicroLED全息光波导AR眼镜,同时涵盖实景导航、家居智联控制、车镜联动等功能。雷鸟创新由TCL电子孵化,是一家专注于AR领域的创业公司。
小米智能眼镜探索版采用MicroLED光波导技术
9月14日上午,小米智能眼镜探索版亮相,采用创新的MicroLED光波导技术,让智能眼镜真正实现微型化。
光波导(Optical Waveguide)技术,是一种让光线扭转 180 度的黑科技。让隐藏在眼镜框架中的 MicroLED 屏幕图像,通过光波导镜片的微观光栅结构无数次反射和扩散,精准传递到人眼。
光波导技术在明显减少设备体积和重量的同时,也是唯一一个可以让智能眼镜接近传统眼镜形态的技术。而为了让光线在经过复杂光学结构终于抵达人眼时,仍然保持足够的亮度、这块显示屏选用发光效率更高的纯绿色显示方案,并且工作时的亮度可达 200万尼特。虽与OLED同为自发光,但采用无机材料寿命更高。小米智能眼镜探索版整机微型化设计,仅重51g,外观与普通眼镜大小差不多,只是因为要塞入电池、线路,镜腿和镜框更粗一些。在镜片中,我们可以看到一个显示界面,据称通话、导航、拍照、翻译,一副眼镜,全部掌握。
利用眼镜前方的摄像头,还可以实现快速「拍照」和「拍图翻译」的功能,利用内置麦克风和小米AI实验室机器翻译团队自研算法,也可以实现「实时语音翻译」的功能,将对方说的话实时转为文字并进行翻译,出门旅游时非常方便。指示灯会在摄像头工作时亮起,提醒被摄人保护隐私。
三星计划明年1月生产200台110英寸Micro LED电视
12月21日,据韩媒与业界调查,三星计划在明年1月份生产200台面向家庭用户的110英寸Micro LED The Wall。三星可能在明年1月份增加Micro LED电视产量,目的是评估Micro LED在2022年预期市场接受程度。2022年三星将发布76 / 89 / 110英寸 Micro LED The Wall,采用主动驱动与LTPS 背板技术。
此前韩媒透露,三星已经向友达提出了为Micro LED The Wall采购 12.7英寸LTPS的需求。
另外,三星2022 年的高端电视阵容将包括 8K MiniLED背光电视、4K OLED电视和 4K Mini LED背光电视。其中,属于Neo QLED 电视品牌的系列8K (7680x4320) MiniLED 电视将是三星最高端的消费级产品。
韩国LUMENS和日本合作研发0.8mm间距MicroLED显示
2021年初,日本Husion(东京都千代田区)和韩国LED制造商LUMENS(琉明光电)共同展出了一款0.8mm间距的Micro LED显示屏。目前谷歌公司的自动驾驶实验车、概念车和电动铁路上已有安装该产品。
该款显示屏配备了LUMENS研发的COM(Chip on Module 模块上的芯片)技术,其中红绿蓝(RGB)颜色的Micro LED芯片通过倒装芯片直接焊接到印刷电路板。电路板的尺寸为96mm见方,以此为基本单元可组合实现任何屏幕尺寸。此产品可实现高达3000nit的亮度,其散热结构可实现更长寿命。
LUMENS已经研发了通过键合线来封装RGB 的LED芯片的POM(Package on Module 模块上的封装),并且还生产了用POM安装的0.9mm间距的LED显示屏模块,通过采用COM提高了LED连接的可靠性,并实现了高分辨率。LUMENS还研发了一个70英寸的原型显示器,将多个安装了COM的基板单元组合在一起,形成一个弧形表面。
此外,LUMENS展台上还展出了一个160 x 480毫米的LED显示屏。RGB 的LED封装安装在一个间距为2.5毫米的柔性线路板上,它的厚度为3毫米,重量不到1公斤。
LUMENS是封装LED的主要制造商,一直在为液晶电视提供LED背光灯等,三星电子是其主要客户。在Micro LED方面,2017年,LUMENS收到了韩国机械研究院(KIMM)为数字标牌开发的辊式转印技术的技术转让,并签署了技术合作谅解备忘录(MOU)。
在这种辊式转印技术中,扮演每个像素开关角色的TFT电路首先在一个辊式印章上被抬起并转印到基板上,然后LED芯片在辊式印章上再次被抬起并转印到TFT电路所在的基板上。辊式转印技术由韩国机械研究院(KIMM)所有。
辊式转印技术的研发极大地提高了生产速度。在制造一个典型的LED显示屏时,贴片机每秒可以安装1到10个LED芯片,而辊式转印技术每秒可以传输10000个芯片。韩国机械研究院(KIMM)解释说,使用模锻机制造一个具有200万像素的100英寸数字标牌需要30多天的时间,但使用辊式转印技术可以在一个小时内制造完成。
基于这项技术,LUMENS此前已开发并于2018年1月在美国拉斯维加斯举行的全球最大消费电子展「CES 2018」上展出了130英寸全高清和139英寸4K分辨率的Micro LED显示屏。
近年来随着VR/AR的火热,许多公司正在开发高端 Micro LED 微型显示器,小米在9月中旬发布智能眼镜探索版后,TCL雷鸟再次发布AR眼镜,各大知名企业逐步推进AR/VR探索的步伐,其中JBD、Plessey(由 Facebook 拥有)、 Lumiode等相关公司已经在市场上提供初始产品。
除此以外,苹果、富士康多家科技巨头扎堆研发智能眼镜。据专利文件披露,苹果曾拟开发提高Micro LED显示屏品质管控技术,旨在能提前对Micro LED芯片进行质量检测,从而避免生产制程中造成损失和减低缺陷率。
富士康也被爆出正在研发Micro LED AR眼镜,预计2022年完成。该AR眼镜基于中国台湾电子和光电系统研究实验室(EOSRL)研发的MicroLED Microdipslay,目前已成功开发出5微米大小的蓝光Micro LED模组、2000ppi的全色态现实模组。
对于LED显示行业而言,AR/VR及元宇宙的出现,无论是Micro LED技术还是产业发展,都将首先受益。
从技术上来说,因转移良率要求较高,而AR/VR眼镜中显示屏尺寸较小,可以更好地控制良率问题。从产业上来说,AR/VR及元宇宙的出现不仅对市场有一定的先导作用,还推动了多家企业合作以及产品落地。
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