JBD 徐慧文：AMμLED微显示的技术突破及商业化进展

以下为演讲实录：

感谢陀螺的邀请，很荣幸今天有这个机会跟大家分享，我是徐慧文，来自JBD。今天我给大家分享的主题叫“AMμLED微显示的技术突破及商业化进展”。我的分享将主要涵盖几个方面：技术、产品和商业化。

首先我会给大家介绍一下AMμLED微显示技术，技术面对的挑战，以及JBD历经8年时间所做出的突破。此外，介绍JBD形成的产品矩阵，和这些产品目前给AR行业带来的解决方案，以及目前商业化的进展。

首先大家可以看一看左边这幅图，这是JBD的0.13寸，一个典型的μLED微显示屏的样子。第一眼的感觉是它很小，屏幕的尺寸比一个铅笔头还要小很多。

如果用几个点来介绍MicroLED的特征：首先，它的显示尺寸一般小于0.5英寸。第二，它的像素特别小，5微米是门槛，或者换而言之，像素密度必须要大于5000 PPI。在每一个像素里，发光体就更小了，一般只有2个微米以下。μLED微显示芯片是一块集成电路，每一个小的发光体和它底部的硅基“大脑”被集成在一起的，每一个像素可以被独立地控制来形成发光、形成图像。值得注意的是，在MicroLED微显示芯片中因为发光体尺寸过小,大家熟悉的巨量转移技术并不适用。

那么什么技术适用于制作MicroLED微显示屏呢？答案就是：混合集成半导体技术，用集成电路的办法来做显示。这是由JBD在2015年所发明，并成为当今MicroLED微显示主流的一项技术。

如图，是混合集成半导体技术的简要流程。首先在标准的衬底之上生长三五族半导体发光层，紧跟着将这一层仅有几微米厚度的发光层转移到设计并加工好的硅基IC之上，形成 “混合集成晶圆”。“混合集成晶圆”的下部是硅基IC，表面则是半导体发光层。随后利用标准的半导体设备和工艺，晶圆会被加工成像素的阵列，且每个像素会被底部的大脑所连接和独立地控制。最后在每个像素上还要形成像素级的光学结构来控制像素的发光角度和方向。JBD使用到的CMOS线宽为40纳米，三五族线宽约为 100纳米。在每一平方厘米之上可以集成一亿个CMOS管和一千万个MicroLED。每一颗微显示屏都“All in one”，包括驱动、MicroLED，及光学。

流程图看似简单，但是要实现MicroLED微显示的产品化，需要面对众多挑战。从功能性和性能的角度来讲，我们需要解决CMOS的背板设计；要解决硅基和μLED之间的混合集成；要实现高的亮度和高的效率，我们必须要解决三五族的外延的针对性的生长基础，并且要去克服LED小尺寸效应带来的剧烈效率衰减；此外，我们还要精准地控制每个像素的发光角度和方向，让它在光学系统之中能很好地被利用。晶圆级的封装技术也是保证所有结构紧密而小的一个重要因素。

从产品的角度，必须要解决显示质量的问题。这里的挑战涉及到LED的死点控制，像素间串绕的控制，色彩均匀性的控制。我们需要开发像素级、甚至系统级的DeMura技术，让显示均匀，产生好的显示质量。此外我们还要考虑系统中因反射造成的影像质量下降，所以表面的消反射技术也是一个重要的考虑。

历经8年，JBD在这些方面都取得了重大的突破，在微显示的关键性指标上，一直保持着纪录。微显示最关键的指标之一是亮度，尤其是红光亮度——这是一大业界难题。大家可以看到这几幅图是我们从2021年到2023年的典型的红色屏点亮时候的照片。在2021年，JBD实现红光30万尼特，这是一个重要的里程碑；2022年更进一步实现50万尼特；今天我要很欣喜地分享最新的结果——我们的产品级的红光突破了100万尼特。除了红光，我们的蓝光和绿光也早早地就跨入了百万尼特的大关——蓝光100万，绿光更是到了500万尼特。总之，JBD的RGB三色显示屏均已突破百万尼特的超高亮度，又一个新的里程碑！

除亮度之外，另一个关键指标是集成度，反映为像素密度，或者说像素的大小。今天JBD已经可以实现2微米像素，或12.5K DPI像素密度。这些指标都是纪录。

此外，我们还能精准地控制光束的发散角度，从起初的无控制状态下朗伯分布，到50度，再到今天的36度以内的发光。像素之间的均匀度也从起初的60%，提升到95%。此外JBD的MicroLED产品具备高的可靠性，寿命大于3万个小时，并且可以支持-40度到120度的苛刻环境条件下的使用。

行业非常关心“彩色化”。JBD在MicroLED彩色化上已耕耘多年，并在多个方向上作出了深入探索。如图所示，为三个主要的探索方向。

第一个方案是单色的屏幕通过光学合色来形成彩色；第二个方案是原生发光的单片全彩方案，在单片的背板之上堆叠不同的发光层，并精准地控制每一层的发光来形成彩色；第三个则是量子点的色转换技术。

跟大家分享我们最新的重大突破。首先是合色的全彩方案。大家可以看到三个单色屏通过一个合色棱镜和投影镜头的合成，就可以形成一个彩色化MicroLED光引擎。2015年JBD即提出了合光引擎的概念，历时5年，JBD在2020年产出了世界上第一个彩色化的μLED合色光引擎，它仅有1.5 CC，但能输出0.8流明的亮度。随后三年，我们不断地优化，使引擎体积不断地缩小，性能不断地提升。到今天我们给产业交出来的答卷是 0.4 CC的超小彩色引擎，它可以输出4流明的超高亮度，可以被很轻松地植入到你的眼镜中，让AR眼镜轻量化。

另一个重磅分享是我们的原生发光单片全彩技术的突破。大约在十天前，我们发布了单片全彩的Demo。我们在一个背板之上通过垂直堆叠的方法，像建房子一样，把RGB三层发光体建在同一个像素之上，并可以精准地控制每一层的发光来实现彩色化。左侧有一个视频，可以清楚地看到每一个像素颗粒，像素尺寸为5微米。每一个像素点亮时，可选择性地产生 R、G、B颜色，或者它们同时发光合成的白色。右侧的视频，可以看到我们最近发布的0.22寸2K的面板。在其之上，直接产生了原生了彩色化显示。它具备超高的亮度，很轻松可以达到数十万尼特。

JBD在MicroLED微显示技术上耕耘多年，在光效、亮度、集成度、全彩化上有全方位的突破。这些突破，让MicroLED技术同时可以具备小体积、超高亮度、低功耗的特点，在众多微显示技术方案中脱颖而出，成为最适合AR应用的技术方案。

相比于DLP、LCoS、LBS技术，MicroLED有小的多的体积，通常是其它光引擎典型尺寸的1/10。相比于同样有自发光特点的MicroOLED技术，MicroLED则亮的多，是OLED的数百倍。

基于不断的技术突破，JBD已给业界提供了四代产品，一代产品、一代纪录。2018年，第一代0.31寸产品是SID的最佳原型；2020年，我们推出的0.22寸则是全球最小的FHD的屏；2021年， 0.13寸屏批量量产，是世界上最小的屏；2023年，我们推出了0.13寸的二代屏，让全彩化的显示变成了可能。

除了微显示屏，我们还可以给业界提供基于屏的光引擎和光模组，包括单、彩色引擎和单、彩色引擎和波导结合成的模组，让行业伙伴可以快速地使用和导入。

单色引擎加光波导模组是我们给业界提供的一个智能眼镜解决方案。如图，中间即是一个单色的光引擎，它的尺寸只有 0.3 CC。右图是它结合光波导的形态，是一个很轻巧的样子。它只有0.6克，但可以产生8流明的强大输出。它的功耗仅有几十毫瓦，所以可以很轻松地支持眼镜一天的续航时间。搭配波导，它可以提供高达4000尼特的入眼亮度，让眼镜在户内和户外的各种环境下都可以轻松的使用。“超小”、“超亮”、“超低功耗”，让这个方案已经变成了市面上几乎所有轻量级眼镜的首选。

大家可以看个例子，这是我们的合作伙伴Vuzix在2021年发布的产品 Shield，是一款双目的单色眼镜。我们可以看到眼镜的形态已经非常的接近普通眼镜的样子。另一个例子，现在正在召开发布会的影目的最新产品，它也是一款使用此光引擎的单色的眼镜。同步影目的发布，这个眼镜已经在JBD的展台同步上线展览，欢迎大家一会去参观。

单色引擎已经让AR眼镜近似于正常眼镜的形态，但我们希望更极致。我们计划将单色引擎的体积再缩小一半，变到约0.15 CC，如图所示。用上它，未来的AR眼镜基本上就会跟大家现在所佩戴的普通眼镜看上去一模一样。

除了单色引擎，JBD同样提供了全彩化的解决方案。今年4月份，JBD重磅推出了仅有0.4 CC的蜂鸟光引擎。这个引擎是目前世界上最小的彩色光引擎，但是它可以输出3-5流明的光通量，并且支持全真彩，搭配波导之后可以产生大约2000尼特的入眼亮度，支持绝大多数的户外户内场景的使用。更重要的是它的功耗极低，只有仅约200毫瓦，因此可以支持AR眼镜实现长续航。

近期的众多技术突破催生了蜂鸟产品。包括背板的升级，从4bit更新到8bit；封装的升级，让引擎尺寸不断的缩小；更重要的是性能的提升，让引擎的性能实现了飞跃。我们认为，蜂鸟有可能会是第一个跨入消费级的AR光引擎产品。

这是一些美图，大家可以看到蜂鸟引擎比一个樱桃的要小很多，跟个笔头的尺寸差不多。这是它与一副普通眼镜摆在一起的样子，可以想像它容易可以被包入镜腿。蜂鸟会让彩色化，普通眼镜形态的智能眼镜变成可能！

很郑重地告诉大家，蜂鸟引擎已经量产了，并且很快大家就会看到运用蜂鸟引擎的眼镜产品问世，跟大家见面。

这里要感谢一下Yole Report，他给做了一个小结来体现我们商业化的进展。这是2022年Yole统计出来的市面上的轻量型AR眼镜，大概有十款，它们绝大多数都使用了JBD的产品。到今天，使用JBD微显示的眼镜正在激增，已经有数十家的国内外AR厂家正在使用单色和彩色的产品和解决方案，来打造终端眼镜。

我们也会给业界不断地提供新的产品。像今天介绍的“蜂鸟”（Hummingbird），它的FOV是30度；我们已规划45度FOV的“走鹃”（Roadrunner）系列产品，以及我们基于单片全彩的56度的“凤凰”（Phoenix）。产品线将覆盖从Smart Glasses到Immersive AR的不同应用需求。

最后跟大家分享一些喜讯。今年5月份，我们很荣幸地获得了SID的“Display of the Year”大奖，这应该在全球范围是历史上第一个获得此奖项的微显示企业。Yole也给了我们高度的评价：“在AR这个领域，他们认为JBD和苹果、Meta会并列作为未来十年的关键玩家”。我们非常感谢行业对JBD的认可!

最后再提一下，我们的展会正在进行，有很多新产品和产技术的体验，欢迎大家到展会来交流学习，谢谢！