Micro-OLED vs Micro-LED將成為AR/VR顯示器的未來(lái)

由于Meta和蘋(píng)果等巨頭對(duì)元宇宙的關(guān)注，市場(chǎng)對(duì)AR/VR/MR等領(lǐng)域的興趣正在不斷增加。到目前為止，行業(yè)的實(shí)際情況與大家的高度期望并不相符。根據(jù)IDC的數(shù)據(jù)，全球AR/VR頭顯出貨量連續(xù)第四個(gè)季度下降，2023年第二季度同比下降44.6%。

要推動(dòng)普及，我們需要解決多重挑戰(zhàn)，而顯示技術(shù)的創(chuàng)新對(duì)于開(kāi)發(fā)AR/VR產(chǎn)品和推動(dòng)市場(chǎng)增長(zhǎng)至關(guān)重要。目前，諸如Meta，蘋(píng)果和三星等都在積極探索Micro OLED和Micro LED，因?yàn)樗鼈兛梢砸晕⑿〕叽鐚?shí)現(xiàn)高分辨率，并具有高亮度、高對(duì)比度、高PPI、高集成度、低響應(yīng)時(shí)間及低功耗等等特性，特別適合AR/VR等近眼設(shè)備。在早前一篇文章中，顯示器市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)Dash-Insights的Sweta Dash撰文介紹了自己對(duì)未來(lái)AR/VR市場(chǎng)的展望，并認(rèn)為MicroOLED和MicroLED將成為AR/VR顯示器的未來(lái)：更高的增長(zhǎng)預(yù)測(cè)根據(jù)于9月份舉行的AR/VR顯示論壇，從2024年開(kāi)始，AR/VR頭顯市場(chǎng)預(yù)計(jì)將在未來(lái)5年內(nèi)實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)勁的增長(zhǎng)。我們的假設(shè)是，隨著打造高通驍龍XR2 Gen 2的新頭顯陸續(xù)亮相，市場(chǎng)在2024年將出現(xiàn)顯著增長(zhǎng)。IDC預(yù)測(cè)，AR/VR頭顯出貨量將在2024年反彈，同比增長(zhǎng)46.8%，原因是Meta和字節(jié)跳動(dòng)的新硬件，蘋(píng)果Vision Pro的推出，以及小公司的崛起。DSCC則預(yù)計(jì)Vision Pro實(shí)現(xiàn)小批量出貨（30萬(wàn)臺(tái)）。Meta已經(jīng)推出Quest 3，而三星電子將在長(zhǎng)期缺席后重新進(jìn)入市場(chǎng)。DSCC進(jìn)一步預(yù)測(cè)，到2028年，AR/VR顯示器的出貨量將達(dá)到1.24億臺(tái)。他們指出：“AR/VR不會(huì)取代手機(jī)，而是會(huì)用作第二個(gè)屏幕?！盌SCC認(rèn)為VR將主導(dǎo)消費(fèi)領(lǐng)域，而透明AR將主要面向?qū)I(yè)人士。多種顯示技術(shù)之爭(zhēng)VR和AR的顯示要求不盡相同。VR：

• 主要基于TFT LCD和AMOLED
• Micro OLED已經(jīng)引入
• 需要高像素密度來(lái)減少紗窗效果
• 需要高刷新率以減少暈動(dòng)癥
• 需要更小更輕
  AR:
  

-主要采用微型顯示器（DLP, Micro-LCD, LCoS, MicroOLED）或激光束掃描儀LBS。

• Micro LED進(jìn)入市場(chǎng)
• 需要高分辨率，非常高的亮度顯示，眼鏡形態(tài)設(shè)計(jì)，小尺寸（更薄更輕）和小功耗
• 基本配置包括顯示單元、放大光學(xué)元件和組合器

對(duì)于AR/VR，系統(tǒng)分辨率可以用PPD（每度像素）來(lái)測(cè)量。如果PPD不夠高，就會(huì)出現(xiàn)紗窗效果。為了克服這個(gè)問(wèn)題，一系列的企業(yè)開(kāi)始使用高分辨率微型顯示器。例如，VR系統(tǒng)開(kāi)始使用Micro OLED來(lái)減小尺寸和減少紗窗效果。
DSCC預(yù)測(cè)，在未來(lái)幾年內(nèi)，硅基OLED將占據(jù)VR顯示器市場(chǎng)的最大出貨量份額，其次是LCD。由于像素密度的限制，AMOLED將失去市場(chǎng)份額。具有更高亮度潛力的Micro LED則對(duì)AR具有優(yōu)勢(shì)，但對(duì)VR不太重要。Micro OLED：有望主導(dǎo)VR和ARMicro OLED已經(jīng)開(kāi)始用于VR/MR顯示器，尤其是蘋(píng)果Vision Pro。它可以幫助減少尺寸和紗窗效果。Micro OLED顯示器一般可分為RGB OLED和白色OLED （WOLED）。然而，高分辨率RGB OLED微型顯示器依然面臨著FMM沉積過(guò)程中的陰影效應(yīng)的挑戰(zhàn)。白色OLED采用彩色濾光片生成圖像，可實(shí)現(xiàn)高PPI （4000PPI）。然而，彩色濾光片吸收了非常高百分比的****光，限制了Micro OLED的最大亮度。索尼一直在使用microLens來(lái)提高OLED微型顯示器的峰值亮度。Kopin開(kāi)發(fā)了一個(gè)三重堆棧架構(gòu)來(lái)提高亮度。三星收購(gòu)的eMagin在WUXGA 4K OLED微型顯示器身上實(shí)現(xiàn)了10000 nits的亮度（通過(guò)在背板直接圖像化紅、綠、藍(lán)亞像素****制成）。對(duì)于Micro OLED來(lái)說(shuō)，更高的PPD、高亮度、高分辨率、高填充系數(shù)、更高的效率和更長(zhǎng)的壽命能力導(dǎo)致了VR需求的增加。AR需要非常高的亮度、非常高的分辨率和非常高的對(duì)比度，所述要求使得Micro OLED顯示器更適用于AR和VR。

• OLED oS具有更高的效率、更長(zhǎng)的使用壽命和越來(lái)越多的市場(chǎng)份額
• 蘋(píng)果推出了Vision Pro采用了索尼的2塊Micro OLED顯示屏，售價(jià)3499美元，預(yù)計(jì)將于2024年初推出
• 索尼提供了1.3英寸的Micro OLED（采用microLens），4032PPI
• LG展示了用于AR的0.42英寸OLED顯示器，3500 ppi
• 京東方展示了1.3英寸4K4K Micro OLED VR顯示屏，>4000PPI
• 三星將從2024年開(kāi)始批量生產(chǎn)Micro OLED，并已經(jīng)收購(gòu)了eMagin

MicroLED與ARMicro LED的高亮度、高可靠性、以及超低功耗的超緊湊外形對(duì)AR而言具有主要優(yōu)勢(shì)。但同時(shí)，Micro LED的效率隨著芯片尺寸的縮小而下降。三星的研究結(jié)果表明，通過(guò)適當(dāng)?shù)膫?cè)壁鈍化結(jié)構(gòu)和方法將表面缺陷最小化，這可以緩解與尺寸相關(guān)的EQE降低問(wèn)題。目前有多個(gè)研究小組和公司正在開(kāi)發(fā)橫截面RGB和堆疊垂直RGB，以便在單晶圓實(shí)現(xiàn)RGB，但技術(shù)尚不夠成熟，無(wú)法應(yīng)用于量產(chǎn)。最近，Jade Bird Display 、Porotech、PlayNitride 等公司都已經(jīng)演示了自家的全彩Micro LED。根據(jù)Mojo在DSCC AR/VR論壇的演講，需要在單一襯底實(shí)現(xiàn)高效的亞微米尺寸RGB MicroLED。對(duì)于制造而言，它需要一個(gè)成熟的生態(tài)系統(tǒng)和具有成本效益的可擴(kuò)展流程。Mojo開(kāi)發(fā)了一種使用高性能量子點(diǎn)的彩色顯示器，其具有高效的亞微米藍(lán)色和綠色Micro LED以及高效的紅色和綠色QD ink。他們正在使用300毫米氮化鎵硅制造工藝。Nanosys在論壇中表示：“QDCC工藝簡(jiǎn)化了Micro LED的制造，因?yàn)橹恍枰{(lán)籌片。驅(qū)動(dòng)電子設(shè)備將簡(jiǎn)化為只使用藍(lán)色芯片。紅色QD-MicroLED比固有的紅色MicroLED效率更高，特別是在小像素尺寸下。”Jade Bird Display在10月份宣布，其0.13英寸紅色Micro LED芯片的亮度已超過(guò)100萬(wàn)尼特。這個(gè)紅色Micro LED的像素間距僅為4um，射極尺寸甚至小于2um。結(jié)合新材料和新工藝的出色鈍化，最終設(shè)計(jì)進(jìn)一步突破了尺寸效應(yīng)障礙，顯著提高了內(nèi)部量子效率。可以看到，Micro LED正在走向商業(yè)化:

• 應(yīng)用材料：UV-A Micro LED和Cd-free RGB量子點(diǎn)，高EQE，高效率，4亞像素像素修復(fù)方案，提高制造良率，降低生產(chǎn)成本
• PlayNitride：μ-PixeLED，單個(gè)器件0.49英寸FHD全彩MicroLED顯示器，超高4536ppi，亮度大于150000nits
• Porotech：0.26英寸, 1280×720 MicroLED單面板全彩AR
• Jade Bird Display：0.13英寸單片Micro LED顯示器，帶多色投影儀
  NS Nanotech：用于ARVR的NanoLED微型顯示器，亞微米級(jí)，高效率，多色光源單片集成在單個(gè)芯片之上。

LCD：在VR顯示中有很強(qiáng)的存在感LCD以高PPI等技術(shù)進(jìn)步引領(lǐng)VR市場(chǎng)。企業(yè)正在使用先進(jìn)的LTPO生產(chǎn)具有更高孔徑比的顯示器。另外，采用局部調(diào)光技術(shù)實(shí)現(xiàn)了更高的對(duì)比度和更低的功耗，而MiniLED背光的集成有助于提高LCD在響應(yīng)時(shí)間、對(duì)比度、亮度和壽命方面的性能。lCD在成本方面同樣更具競(jìng)爭(zhēng)力。對(duì)于AR/VR市場(chǎng)來(lái)說(shuō)，每種顯示技術(shù)都有自己的優(yōu)勢(shì)和挑戰(zhàn)。顯示技術(shù)的創(chuàng)新，特別是MicroOLED和MicroLED對(duì)于推動(dòng)AR/VR市場(chǎng)的增長(zhǎng)至關(guān)重要。

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