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新型显示

海外云论坛:显示前沿技术产业化加速落地

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在元宇宙虚拟空间,主持人和来自德国、瑞士、美国、法国、荷兰等国的显示产业专家化身为一个个生动的虚拟形象,围绕Mini/Micro LED、AR/VR、光场显示等话题,讲述了显示产业的前沿技术动态和最新研究成果。

近日,一场别开生面的显示技术研讨会正式上线——作为2022世界显示产业大会的一部分,由国际信息显示学会中国区(SID China)承办的海外云论坛在元宇宙虚拟空间举办。元宇宙虚拟会议空间拉近了国际演讲者与参会观众的距离,也让线上观看的观众感受到元宇宙会议模式的魅力。本次论坛的创新举办,进一步说明5G、AI、物联网、大数据、VR/AR等新一代信息技术的快速发展与融合应用,促进了新型显示技术的创新和产业化落地。

光场显示提升VR/AR设备沉浸体验

近年来,元宇宙作为集互联网、大数据、云计算、人工智能、区块链以及虚拟现实(VR)、增强现实(AR)等技术于一身的集成创新与融合应用,发展速度迅猛,Meta、微软、索尼、三星等科技巨头纷纷抢注新赛道,发售相关VR/AR终端产品。元宇宙产业的兴起也推动了光场显示(全息显示)、硅基OLED、Micro LED等近眼显示技术的进步。

据了解,光场显示就是要显示出光学场景全部方向的光线,包括各个距离发出的光线,因而又被称为全息显示。

CREAL首席执行官Tomas Sluka认为,光场显示实现的裸眼3D显示视觉有望成为下一代显示技术。Sluka认为,该技术的实现难点在于仅仅通过裸眼观看实现距深。对此,CREAL的解决方案是通过瞳孔中的视点阵列投射出一系列窄孔径图像,这些阵列视点中的每一个都可以提供总是聚焦的图像,所有这些视点还能一起在视网膜上呈现出观察者面前的3D场景,这足以提供所有使用的焦点深度,甚至是视觉视差。Sluka介绍说,CREAL团队研发的光场显示系统最大程度平衡了分辨率和视点数量之间的关系。目前,其研发的光场技术已经应用在VR头显中。今年CREAL发布了一个前额头显示器,该显示器具有30°视场角的光场和超过100°视场角的周边图像,可以帮助用户获得更好的视觉图像。

当前,市面上大多数VR/AR头显只支持聚散,但不支持调节,这意味着图像被固定在一个无法调节的焦点深度。若VR/AR设备安装了光场显示器,用户的双眼可以在VR/AR头显场景中进行任何深度的聚焦,就像看现实世界场景一样。基于此,光场显示已经成为企业争抢的技术新赛点。

国际方面,CREAL于今年1月首次推出了基于公司光场显示器的AR和VR头显原型,优化了虚拟显示场景。国内方面,今年9月,TCL华星宣布已经产出全球首款32英寸8K悬浮触控光场显示器和全球首款32英寸8K大视角多人观看光场显示器。据了解,TCL华星光场显示通过实现“连续运动视差”“单目立体图像调节”等功能,给大脑提供了“单目立体视觉”信息,这可以模拟人眼真实视觉效果,从而缓解“晕动症”难题。

Micro LED各环节关键技术正加速产业化

Micro LED被认为是第三代新型显示技术,相比传统的第一代LCD和第二代OLED显示,它具有高解析度、高亮度、高对比度、高色彩饱和度、低功耗、反应速度快、厚度薄、寿命长等诸多优势,是当前最具发展潜力的新型显示技术之一。

哥伦比亚大学电子工程学院院长Ioannis John Kymissis为参会者介绍了Micro LED的物理特性。他表示,LED有非常高的峰值亮度、卓越的色彩还原度和非常高的发光效率,因此它们被普遍应用于消费电子的显示屏幕和广告牌。值得一提的是,LED是由人类制造的效率最高的、可控的光源,其发光效率已经非常接近热力学极限——商用显示设备的发光效率甚至可以超过50%,这意味着每在LED产品上输入1瓦特,它就会将这1瓦特电能的50%转换成光能。此外,LED的寿命可以超过50000小时,亮度可以达到千万尼特……可以说LED是一个非常值得研究的显示技术领域。

Micro LED的产业化进程需要产业链各环节的企业、高校、科研院所进行合作,突破关键制程技术、推进产品应用,以实现产业的快速发展。目前相关公司正在加大Micro LED全产业链布局,芯片、封装、面板、终端、玻璃等厂商都在向Micro LED领域挺进。

康宁研发部的资深科学家Rajesh Vaddi首先肯定了Micro LED显示未来的广阔应用场景。他表示,康宁的玻璃基板产品组合可以满足LCD技术以及Micro LED和Mini LED等新兴技术需求。作为一家产业链上游企业,康宁的玻璃基板组合可以解决Micro LED显示屏集成的一些复杂挑战。比如,康宁可以通过金属化通孔与TFT的集成实现有源矩阵拼接或零边框显示的目标,还初步实现了Micro LED与其他显示电子背板的潜在应用实验。

Micro LED目前仍在发展初期阶段,如何产业化是横亘在全球Micro LED产业面前的一道难题。“工欲善其事必先利其器。”在显示领域,生产设备决定了产品品质、性能、良率,并直接与成本相挂钩。在生产设备和检测方法上,与会嘉宾也分享了所在团队的最新进步和成果。

KLA高级首席科学家John Robinson指出,Micro LED小巧的体型可以方便放入传感器、摄像头、天线和其他类型的设备,应用场景十分广阔,但是其成本和制造能力是Micro LED在商业化进程中的关键挑战。Robinson介绍了外延技术和Micro LED良率、背板良率以及巨量转移和成键率这三方面量产改进的可能。针对上述三种提高Micro LED量产效率的方法,KLA公司均可以提供检测优化方案。例如,在提高背板良率方面,KLA拥有针对Micro LED背板生产的Flare bp检测工具,该工具拥有多模态成像技术,能够在不同波长或角度变化的光源之间快速切换以提高缺陷检测和分类效率。在针对巨量转移和成键率方面,由于高精度LED放置机器需要实现机械和电气键合,产品的亮度、均匀性 颜色均匀性以及冗余和修复的缺陷管理都是生产成功的关键,针对Mcro LED巨量转移生产环节,KLA可以提供Flare MT检测和计量工具,可以为键合的成功提供了更精准的预测,并为巨量转移提供即时反馈信息。

生产良率的提升将加快Micro LED产业化进程。业内预计,Micro LED有望在2024年实现大规模商用化,中国有望冲击800亿元市场规模。随着Micro LED生产技艺和生产设备的不断进步和完善,新公司进入相关产业的门槛也将显著降低。

Yole Intelligence显示事业总经理Eric H. Virey介绍了Micro LED巨量转移工艺和生产设备的现状。他指出,尽管Micro LED产业近年来的发展速度有所放缓,但是产业发展已经进入更加良性的循环中。Eric也表示,目前困扰Micro LED量产的巨量转移难题并没有被完全解决,但是,过去几年涌现的良率提升技术和设备改进方法已经提升了巨量转移环节的良率,让这一生产环节不再成为Micro LED量产的巨大障碍。现有技术和生产设备显著降低了显示企业进入Micro LED市场的技术门槛,客观上也将加快Micro LED产业化落地的速度。

责任编辑:赵强


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