17年技术沉淀，镭昱是如何成为Micro-LED微显示领域的“变局者”

电子发烧友网报道（文/莫婷婷）在AR设备的硬件成本中，光学显示元器件占整个硬件近4成的比例。随着显示技术的发展，“光波导+Micro-LED”被认为是AR设备近眼显示技术的趋势。而Micro-LED微显示芯片的迭代正是关键。
 
今年上半年，镭昱发布了0.11英寸及0.22英寸单片全彩Micro-LED微显示屏系列，带来国产Micro-LED微显示行业的又一大突破。就在近期，电子发烧友网采访到镭昱创始人兼CEO庄永漳博士，探讨了微显示领域的发展机遇与挑战，以及公司未来的战略布局。
 
 
0.11英寸，打破Micro-LED芯片最小尺寸纪录
作为微显示领域的新秀企业，镭昱的发展可以说是很快，并且为国产微显示领域的发展带来了新的成绩。
 
资料显示，镭昱在2022年10月成功点亮0.39英寸单片全彩Micro-LED微显示芯片，今年5月份正式发布0.11英寸及0.22英寸单片全彩Micro-LED微显示屏系列。作为镭昱的新一代标准化单片全彩Micro-LED微显示屏系列，产品一经亮相便引起业内关注。
 
其中，0.11英寸单片全彩微显示屏在发布后，打破了全彩微显示芯片的最小尺寸纪录，重量仅为0.23g，分辨率为320x240。0.22英寸单片全彩微显示屏重量0.29g，全彩分辨率达到640x480。在其他性能方面，该系列芯片实现了3.5微米的像素间距，Micro-LED像素密度达7200PPI，全彩亮度超10万尼特，并且能够用于-20℃~85℃的工作温度。
 
庄永漳博士介绍，0.11英寸单片全彩微显示屏是目前全球最小的Micro-LED微显示芯片，基于产品的优异性能，镭昱的微显示屏系列能够面向C端以及B端的多个应用领域。

 
图：镭昱0.22/0.11英寸单片全彩Micro-LED微显示屏
 
作为微显示领域的新秀企业，镭昱有着哪些实力支撑公司产品迭代并且具备高度可量产性，又为何选择进入Micro-LED微显示这个领域。
 
庄永漳博士回忆，镭昱的创始团队从2005年开始就已经投入微显示领域的研究，于2013年开发出第一款基于三色合光方案的Micro-LED微投影，但是光机体积大，成本也高。通过不断地研发投入，在2014年发布了业界第一款采用量子点喷墨打印技术做出的全彩Micro-LED微显示芯片。
 
在历经将近17年的技术沉淀之后，镭昱于2019年正式发布采用自研光刻式量子点技术的全彩Micro-LED微显示芯片。光刻式量子点技术也正是镭昱的核心技术，为镭昱接下来推出0.11英寸及0.22英寸的单片全彩Micro-LED微显示屏打下了坚实的技术支撑。
 
 
17年磨一剑，自研光刻式量子点技术
Micro-LED显示技术路线分为两种，一种是巨量转移，另一种是单片集成。两大技术各有各的优势以及适用领域，巨量转移技术的关键尺寸由转移设备决定，但转移效率、良率会比较受限，适用于例如中低像素密度的背光模组以及大屏显示。单片集成技术是全流程半导体工艺制造，关键尺寸由***定义，更适用于高分辨率高像素密度的微显示。
 
镭昱的研究方向正是围绕单片集成技术所展开。庄永漳博士认为，AR设备的空间非常小，需要用光学模组把显示屏的内容信息放大，变成虚拟的影像。所以需要在非常小的显示屏中集成大量的像素点。采用半导体技术的单片集成，可以在CMOS驱动晶圆上通过微显示器件的设计及工艺，使得像素点尺寸更小、像素间距更小，提供更好的视觉体验，这也是下一代最适合AR智能眼镜的显示方案。
 
传统单片集成技术大多数是采用倒装（Flip-chip）技术路线，优势在于Micro-LED和Backplane分别制作，但是对准精度要求高，且键合良率低，光串扰严重。只不过以前采用Micro-LED技术的产品对分辨率的要求尚不高，在技术上也能够满足。
 
但随着AR智能眼镜对分辨率、像素密度的要求越来越高，特别是AR智能眼镜的像素间距要求一般是要小于10微米，传统单片集成技术很难支持高端Micro-LED微显示的实现。
 
进入新技术领域的玩家，必须在这个领域有着足够的技术实力，才能实现颠覆性突破，成为“变局者”。
 
在技术方面，镭昱创新重构单片集成技术，采用大尺寸晶圆级键合技术，配合自研光刻式量子点工艺（QDPR），于蓝光Micro-LED像素上定义红、绿光量子点图形，在更小的芯片封装体积上实现了全彩显示。整个技术路线全程采用标准半导体工艺，在精度、效率以及量产性方面都高于其他技术方案。所有器件图形尺寸均由高精度***定义，在实现超高分辨率、超高像素密度的同时，保证了高量产性。
 

图：镭昱8英寸Micro-LED微显示芯片晶圆
 
庄永漳博士向电子发烧友网表示，镭昱全彩技术最关键的就是光刻式量子点技术，这也是难度最高的技术之一。一是关键尺寸由***定义，也就是说***的精度决定了Micro-LED微显示芯片的显示效果；二是材料和工艺的配合。
 
在材料方面，标准的QD材料和标准的PR材料，是不能够直接兼容的，如何将两者的优势合理地结合在一起，是实现QDPR最大的技术难点。
 
图形化的挑战也不少，要实现高光效高分辨率的QDPR，QD材料与PR材料特性之间是互相制约的。高光效意味着QD的转换光效要高，浓度要高，但是高浓度会导致PR成分减少，进而导致光刻分辨率降低，图形化精度变差，两者需要做一些特殊的处理，寻找一个最佳平衡点。

图：镭昱量子点光刻胶（电子发烧友网摄）
 
通过不断的尝试，镭昱最终实现了高分辨率与高转换效率的平衡。镭昱开发出的QDPR方案可以将标准的QD材料和标准的PR材料通过创新性的技术整合到一起，在保证高转换光效的同时，保留了高分辨率的光刻胶特性。
 
“市场上的量子点光刻胶的可能要把厚度做到10微米以上，才有足够的转化效率，镭昱已经做到厚度在2微米以下的量子点光刻胶，既能匹配Micro-LED对超小像素尺寸的要求，又能保证高吸收效率，可以把蓝光完全转化成绿光跟红光，从而实现芯片全彩化。未来我们也会持续进行研发迭代，不断提升产品性能，以期为消费级AR眼镜的发展带来更大的突破。”庄永漳博士表示。
 
小结：
在AR智能眼镜的光学显示细分领域，光波导+Micro-LED被认为是下一代的光学显示的最佳解决方案。为了实现更好的视觉体验，镭昱将与光波导企业共同合作，用更好的Micro-LED微显示芯片匹配更好的光波导显示器件，最终配合整机厂打造性能更强的AR智能眼镜。
 
“元宇宙”的出现，曾经让AR领域的企业为之激动、“疯狂”，当这个像风口般的概念进入冷静期，产业链上的玩家也开始思考真正实际的应用方向。随着镭昱等国产Micro-LED微显示芯片玩家在市场上初露头角，这个市场进入下一个成长阶段。