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JBD 徐慧文:MicroLED微显示,加速AR/AI商业化进程

日期:2024.09.14
来源:VR陀螺

2024年9月11日,由VR陀螺联合CIOE中国光博会主办的「光聚未来•第五届中国AI+AR技术应用高峰论坛」在深圳国际会展中心顺利举办。

本次活动以“光聚未来”为主题,聚焦AI与AR技术融合发展,从底层核心技术、生产工艺、产品应用多维度展开深度探讨。来自京东方、JBD、芯明、谷东科技、鲲游光电、Eulitha、VR陀螺以及陀螺研究院的行业嘉宾为到场观众带来了精彩的分享,演讲内容干货满满。

其中,JBD 首席运营官 徐慧文博士为与会来宾奉上了“MicroLED微显示,加速AR/AI商业化进程”的主题演讲。

以下为演讲实录(内容略有删减调整):

大家好,我是徐慧文,来自JBD,很高兴有机会再次跟大家做一年一度的分享。首先,请允许我用一句网络热词来开启今天的演讲:“你和钢铁侠只差一副AR眼镜”。

以2008年的科幻电影《钢铁侠》举例,当钢铁侠戴上AR头盔之后,贾维斯就会出现指导他进行作战。而在2015年上映的电影《王牌特工 特工学院》,AR进化成了一副正常眼镜的形态,特工带上后可以看到虚拟信息,去完成本来很难完成的任务。这些科幻电影中的虚拟场景正在随着互联网的迭代而进化,进入Metaverse(元宇宙)时代后正逐步渗入大家的日常生活。

一代互联网,有一代软件和硬件的技术,其中的软件和硬件又互相依存。比如PC互联网时代的台式电脑和微软操作系统,移动互联网时代的智能手机和安卓/iOS操作系统。在Metaverse时代,什么是新的硬件和软件?最受关注的就是AR+AI技术的融合。

The Future of AI is AR。这两年AI技术大火,从2022年底ChatGPT火爆全球之后,更多人开始尝试AI硬件。从起初受到广泛关注的AI Pin,到小试牛刀的Rabbit AI,再到随后的爆款产品Meta Ray-Ban Stories系列智能眼镜,可以清晰地看到行业的趋势:AR是AI的最佳载体,因为它是最符合人类直觉的AI交互平台。

The Future of AR is AI。反过来也成立,因为AI是AR的最强大脑,它是最丰富、最个性,也是最高效的。在Metaverse时代,AR和AI是相连在一起、不可分割的软硬件载体。

回到硬件,理想的AR应该是什么样子?应该是具备美感、看上去很日常、佩戴很舒适、而且支持全天候佩戴。这幅图里有很多时尚的眼镜,想想如果随手拿上一副这样的眼镜,架在鼻梁上就可以看到虚拟世界,这才是我们理想的AR。要实现这样的AR,必须就要回到今天的主角——MicroLED微显示技术。

JBD MicroLED 0.13英寸微显示屏

这张是典型的MicroLED微显示屏,第一直觉就是特别小,屏幕只有0.13英寸,比一个铅笔头还要小。MicroLED微显示屏有几大特征:首先就是小,通常显示区域小于0.3英寸;其次像素尺寸也很小,单个像素小于5微米;最后,发光体的尺寸会更小,通常小于2微米。MicroLED就是将这样众多小小的发光体跟硅基背板相集成,每个像素可以被独立驱动。

在这样小的尺寸下,传统的巨量转移技术就不再适用,需要有全新的技术去实现这样一个产品,这就是JBD在全球首创的混合集成“芯屏”技术,简单来讲就是用集成电路的方式来做屏幕。

首先在标准III-V族半导体发光器件衬底上,生长一层薄薄的发光层,将这层材料转移到提前设计好的硅基IC上,变成一个混合集成晶圆。在这个晶圆上有两种材料:底部是作为大脑的硅体,表面是作为发光材料的III-V族半导体,再经过标准的半导体制程雕刻像素,让每一个像素可以被硅基大脑直接控制。这样设计的优势是高度集成化,在1个平方厘米之上可以容纳1亿个硅基CMOS和1000万个超小型的MicroLED,并且所有的驱动、发光体和光学透镜都在其中。

JBD MicroLED微显示屏亮度突破1000万尼特

在过去的9年时间里,JBD究竟做出了哪些成果?首先,JBD从创造这一项技术开始就保持着微显示亮度的世界纪录,继去年的我们R、G、B全都突破100万尼特的大关之后,今年我们又刷新了亮度纪录,现在绿光已经突破1000万尼特的亮度水平。作为对比,手机的亮度通常是在1000尼特以下,而我们的绿光是其万倍的亮度水平。同时,红光和蓝光也分别达到150万尼特和200万尼特的新高,这些都是最新的MicroLED亮度纪录。

另外一个是像素密度。我们在2021年已经推出了非常成熟地4微米“蜂鸟”系列,很快我们将量产“走鹃”系列。此外还有很多的指标提升,包括发散角、显示均匀度以及可靠性。所有这些进步,让MicroLED从众多微显示技术中脱颖而出,被业内认为是终极的AR显示方案,原因在于只有MicroLED可以同时满足超高亮度、极小体积和超低功耗的特性。

这张图展现了JBD在过去三年时间里的一些市场成果,迄今已经有超过26款的轻便型AR眼镜问世,其中包括很多大家耳熟能详的品牌,像小米、OPPO、雷鸟创新、星纪魅族、Nubia等等。更重要的是,还有30款眼镜正在紧密的研发之中,将在今年和未来两年时间里会陆续面世。已经公布的这些AR产品,都是被JBD一个明星产品系列所支撑的——“蜂鸟”。

“蜂鸟”系列包含:两代0.13英寸微显示屏,和基于此打造的“蜂鸟Mini”单色光引擎、“蜂鸟”彩色光引擎,这些光引擎创造了很多行业第一。

蜂鸟Mini是行业第一个轻便型AR眼镜的使能者,因为它特别小。蜂鸟MiniⅠ我们已经做到0.3立方厘米,而在今年推出的蜂鸟MiniⅡ仅0.15立方厘米,它只有一粒绿豆这么大,是传统光引擎尺寸的1/20,可以很轻松地被置入眼镜的镜腿。虽然小,但它却有超高的亮度,支持输出8-10流明的光通量,搭配光波导可以轻松地实现8000尼特的入眼亮度。与此同时,典型功耗低至60mW左右,仅是传统引擎的1/10。所有这些指标组合在一起,才能支撑AR眼镜全天候的使用。

在2023年,JBD推出了业界首个消费级全彩AR光引擎“蜂鸟Ⅰ”,它只有0.4立方厘米,光通量有3流明,支持2000+尼特的入眼亮度,典型功耗水平只有传统光引擎的40%。今天要跟大家分享一个新的消息,2024年“蜂鸟Ⅰ”彩色光引擎实现重大突破:光通量从3流明提高至6流明,结合光波导模组的入眼亮度从2000+尼特突破至6000尼特。这是光波导眼镜入眼亮度的新纪录,不论在室内还是在室外、甚至各种严苛的环境光情况下,它都可以轻松地应对。同时,典型功耗从260毫瓦下降至150毫瓦,是传统光引擎的1/4。正是基于这一系列的技术突破,彩色AR眼镜终于做到真正的全天候使用。

还要继续跟大家预告一个好消息,2025年二季度我们将推出“蜂鸟Ⅱ”彩色光引擎,可以明显地看到第二代的体积会比第一代小一倍以上。除此之外,在功耗、成本等一系列方面都有巨大的进步,敬请期待。

经过4年时间,我们现在看到了轻便型镜已经朝着全天候的方向在演进。单色产品从起初的54克,到今天大家看到的Even Realites推出的眼镜已经到了30+克的水平,而全彩眼镜从起初的119克,也到了今年OPPO Air Glass 3的50克水平。相信随着我们新品的推出,彩色AR眼镜也非常有望进入30+克这一水平。

下面跟大家介绍一下我们在“蜂鸟”之外的产品布局。实际上JBD投入了巨大的研发力量到更新的平台上,除了让AR实现全天候之外,JBD目标是让AR还能更轻巧、更省电、更沉浸等特性。因此,我们规划了“蜂鸟”、“走鹃”和“凤凰”共三个系列,“蜂鸟”系列的像素间距是4微米,通过X-cube合色的方法来实现彩色;“走鹃”系列则在同样的屏幕尺寸下可以实现更大的分辨率和视场角;而“凤凰”系列则是我们最先进的单片全彩技术,在单个微显示屏上即可实现RGB彩色化,它面向的是更大视场角和更高分辨率的应用场景。

今年我们还有一个非常重大的技术成果:ARTCs——光波导画质校正设备,它用来给光波导做系统级的显示画质校正。简单来讲,MicroLED光引擎的“最佳CP”是衍射光波导,衍射光波导非常轻薄,但在物理层面存在的色彩均匀性问题是非常难以解决的。有了ARTCs系统之后,我们可以去模仿人眼看到的画面来进行校正,通过R、G、B三个通道分别去把原本产生的不均匀性,利用数字算法把它还原成一个均匀的画面,再把R、G、B三色进行结合,还原成一个彩色的画面。

利用ARTCs技术,可以完美的解决过去大家一直认为的衍射光波导很难解决的色彩问题。视频中展现了有无ARTCs校正的对比,左边是不做任何的校正、通过波导所看到的画面,大家可以看到有全局偏色,还有很多颗粒;右侧经ARTCs校正后能同时解决这两个问题,还原成正常的白平衡,在Eyebox之内都有非常均匀的画面。

除此之外,在2023年我们还获得了SID “Displays of the Year”大奖,同时也被YOLE评价为未来十年AR赛道的关键玩家。最后,眼见为实,欢迎大家前往JBD展位去参观,相信我们的展品一定会给大家带来很强的震撼。谢谢大家!