新技術初創(chuàng)公司 MICLEDI Microdisplays（來自比利時 IMEC）的成立是為了響應人們對增強現(xiàn)實 (AR) 眼鏡顯示系統(tǒng)日益增長的興趣。為了滿足新興技術的技術挑戰(zhàn)，MICLEDI 仍然專注于微型顯示模塊，這是 AR 的關鍵任務組件之一。

與用于移動計算和電視顯示器的 OLED 一樣，將光源和像素合并到一個簡化的顯示子系統(tǒng)中，可以為 AR 眼鏡提供解決方案，解決當前可用系統(tǒng)的外形、設計和可穿戴性問題。

資料來源：MICLEDI Microdisplays

MicroLED 解決方案最重要的價值之一是亮度。其他方法（OLED、LCOS、DLP 等）的亮度對于在自然陽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 萬至 1000 萬尼特，這可以在明亮的陽光下在清晰的鏡頭上創(chuàng)建充滿活力且清晰可見的全彩色圖像。

消費者不想看起來像 Darth Vader 戴著未來的數(shù)字顯示“耳機”。他們需要時尚、迷人且舒適的眼鏡，可以全天佩戴，內(nèi)外兼修。他們希望 AR 眼鏡可以作為無數(shù)移動消費計算、通信和圖像捕捉設備（包括手機、手表、平板電腦、相機、無人機和其他便攜式設備）的組合數(shù)字顯示器。增強現(xiàn)實眼鏡正逐漸從用于工業(yè)、企業(yè)和軍事市場的笨重和昂貴的產(chǎn)品轉向輕便、低功耗和價格敏感的消費類產(chǎn)品。

要實現(xiàn)這種演變，視覺性能是關鍵。行業(yè)領導者在AR眼鏡系統(tǒng)拓撲的前端和后端方面取得了重大進展。前端包括 AR 眼鏡生態(tài)系統(tǒng)的電源/無線/視頻管道部分。后端包括系統(tǒng)的光學部分，它接收來自顯示模塊的光，并通過光學組合器/波導技術將來自發(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

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

資料來源：MILEDI Microdisplay

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

用于基于波導的 AR 眼鏡的MicroLED?顯示模塊的亮度目標源自這樣一個事實，即顯示模塊產(chǎn)生的光子只有 3% 或更少會到達眼睛，要么被投影光學器件和組合器/波導衰減，要么被浪費以適應人類雙眼距離差異等因素。這意味著對于透明或透明鏡片眼鏡的戶外使用，需要產(chǎn)生 1-1000 萬尼特的“白光”，且功率預算與手機顯示屏相似 (<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支持部分。該圖說明了不同像素間距的顯示尺寸，包括超出像素化有源區(qū)域的驅動器和接口電路，應用了關于高級節(jié)點（<45nm）中背板 ASIC 性能的基本假設。

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

資料來源：MICLEDI Microdisplays

另一個挑戰(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現(xiàn)這一點，目前用于不同類型的顯示器——OLED、LCOS 等。該圖說明了不同的方法。MICLEDI 的論點是，前面板和背板的集成可以在獨立的 300mm 制造流程中最好地實現(xiàn)，使用經(jīng)過驗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備。

由于 300mm 晶圓中沒有 LED 起始材料，如果有的話，晶圓應力、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)，因此有必要重構一流的epi 材料到 300mm 硅載體晶圓上，然后可以通過世界級 CMOS 工廠提供的制造工具進行處理。該圖說明了通過將 100 至 200 毫米晶圓的外延芯片切割并重新填充到 300 毫米硅晶圓上來調整 GaN 外延晶圓的尺寸。圖中還展示了隨后制造的MicroLED晶圓，該晶圓已準備好通過專有工藝粘合到 CMOS ASIC 背板上。Epi 小芯片的間距是與所選背板設計和晶圓圖對齊所需的間距的函數(shù)。

商業(yè)模式

在顯示模塊領域，MicroLED 制造商可以設計、制造和銷售集成的前面板和背板作為集成模塊。對于具有獨特市場需求的大型 OEM，另一種選擇是讓 OEM 設計背板 ASIC，并將設計移植到兼容的晶圓廠，以便與前面板MicroLED集成。對于特別大且有能力的原始設備制造商來說，第三種選擇可能是向他們許可MicroLED制造的獨特元素，并使他們能夠自己生產(chǎn)顯示模塊。

資料來源：MICLEDI Microdisplays

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

AR 眼鏡系統(tǒng)拓撲中的三個元素中的每一個的業(yè)務模型都是相似的。在這個市場發(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，原始設備制造商購買這些組件并將它們集成到他們獨特的 AR 眼鏡中。專業(yè)供應商設計、制造和銷售 IC 以啟用前端——無線/GPU/電源。其他專業(yè)供應商設計、制造和銷售光學引擎和波導以服務于后端。第三組專業(yè)供應商，如 MICLEDI，設計、制造和銷售顯示模塊。有一些原始設備制造商試圖收購前、后、中專業(yè)公司以實現(xiàn)完全垂直整合的例子。普遍的市場動態(tài)仍然是分散的供應商提供一流的解決方案，

隨著市場的不斷發(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)模式很可能都會存在，以適應適當?shù)氖袌鰲l件和商業(yè)實體的需求。

編輯：黃飛