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Micro-OLED vs Micro-LED將成為AR/VR顯示器的未來

發(fā)布人：傳感器技術 時間：2023-11-10 來源：工程師 發(fā)布文章
由于Meta和蘋果等巨頭對元宇宙的關注，市場對AR/VR/MR等領域的興趣正在不斷增加。到目前為止，行業(yè)的實際情況與大家的高度期望并不相符。根據IDC的數據，全球AR/VR頭顯出貨量連續(xù)第四個季度下降，2023年第二季度同比下降44.6%。

要推動普及，我們需要解決多重挑戰(zhàn)，而顯示技術的創(chuàng)新對于開發(fā)AR/VR產品和推動市場增長至關重要。目前，諸如Meta，蘋果和三星等都在積極探索Micro OLED和Micro LED，因為它們可以以微小尺寸實現高分辨率，并具有高亮度、高對比度、高PPI、高集成度、低響應時間及低功耗等等特性，特別適合AR/VR等近眼設備。在早前一篇文章中，顯示器市場研究機構Dash-Insights的Sweta Dash撰文介紹了自己對未來AR/VR市場的展望，并認為MicroOLED和MicroLED將成為AR/VR顯示器的未來：更高的增長預測根據于9月份舉行的AR/VR顯示論壇，從2024年開始，AR/VR頭顯市場預計將在未來5年內實現更強勁的增長。我們的假設是，隨著打造高通驍龍XR2 Gen 2的新頭顯陸續(xù)亮相，市場在2024年將出現顯著增長。IDC預測，AR/VR頭顯出貨量將在2024年反彈，同比增長46.8%，原因是Meta和字節(jié)跳動的新硬件，蘋果Vision Pro的推出，以及小公司的崛起。DSCC則預計Vision Pro實現小批量出貨（30萬臺）。Meta已經推出Quest 3，而三星電子將在長期缺席后重新進入市場。DSCC進一步預測，到2028年，AR/VR顯示器的出貨量將達到1.24億臺。他們指出：“AR/VR不會取代手機，而是會用作第二個屏幕。”DSCC認為VR將主導消費領域，而透明AR將主要面向專業(yè)人士。多種顯示技術之爭VR和AR的顯示要求不盡相同。VR：

  • 主要基于TFT LCD和AMOLED
  • Micro OLED已經引入
  • 需要高像素密度來減少紗窗效果
  • 需要高刷新率以減少暈動癥
  • 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進入市場
  • 需要高分辨率，非常高的亮度顯示，眼鏡形態(tài)設計，小尺寸（更薄更輕）和小功耗
  • 基本配置包括顯示單元、放大光學元件和組合器

對于AR/VR，系統(tǒng)分辨率可以用PPD（每度像素）來測量。如果PPD不夠高，就會出現紗窗效果。為了克服這個問題，一系列的企業(yè)開始使用高分辨率微型顯示器。例如，VR系統(tǒng)開始使用Micro OLED來減小尺寸和減少紗窗效果。
DSCC預測，在未來幾年內，硅基OLED將占據VR顯示器市場的最大出貨量份額，其次是LCD。由于像素密度的限制，AMOLED將失去市場份額。具有更高亮度潛力的Micro LED則對AR具有優(yōu)勢，但對VR不太重要。Micro OLED：有望主導VR和ARMicro OLED已經開始用于VR/MR顯示器，尤其是蘋果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沉積過程中的陰影效應的挑戰(zhàn)。白色OLED采用彩色濾光片生成圖像，可實現高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來提高OLED微型顯示器的峰值亮度。Kopin開發(fā)了一個三重堆棧架構來提高亮度。三星收購的eMagin在WUXGA 4K OLED微型顯示器身上實現了10000 nits的亮度（通過在背板直接圖像化紅、綠、藍亞像素****制成）。對于Micro OLED來說，更高的PPD、高亮度、高分辨率、高填充系數、更高的效率和更長的壽命能力導致了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、更長的使用壽命和越來越多的市場份額
  • 蘋果推出了Vision Pro采用了索尼的2塊Micro OLED顯示屏，售價3499美元，預計將于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年開始批量生產Micro OLED，并已經收購了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AR而言具有主要優(yōu)勢。但同時，Micro LED的效率隨著芯片尺寸的縮小而下降。三星的研究結果表明，通過適當的側壁鈍化結構和方法將表面缺陷最小化，這可以緩解與尺寸相關的EQE降低問題。目前有多個研究小組和公司正在開發(fā)橫截面RGB和堆疊垂直RGB，以便在單晶圓實現RGB，但技術尚不夠成熟，無法應用于量產。最近，Jade Bird Display 、Porotech、PlayNitride 等公司都已經演示了自家的全彩Micro LED。根據Mojo在DSCC AR/VR論壇的演講，需要在單一襯底實現高效的亞微米尺寸RGB MicroLED。對于制造而言，它需要一個成熟的生態(tài)系統(tǒng)和具有成本效益的可擴展流程。Mojo開發(fā)了一種使用高性能量子點的彩色顯示器，其具有高效的亞微米藍色和綠色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工藝簡化了Micro LED的制造，因為只需要藍籌片。驅動電子設備將簡化為只使用藍色芯片。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?！?/span>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100萬尼特。這個紅色Micro LED的像素間距僅為4um，射極尺寸甚至小于2um。結合新材料和新工藝的出色鈍化，最終設計進一步突破了尺寸效應障礙，顯著提高了內部量子效率。可以看到，Micro LED正在走向商業(yè)化:

  • 應用材料：UV-A Micro LED和Cd-free RGB量子點，高EQE，高效率，4亞像素像素修復方案，提高制造良率，降低生產成本
  • PlayNitride：μ-PixeLED，單個器件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，高效率，多色光源單片集成在單個芯片之上。

LCD：在VR顯示中有很強的存在感LCD以高PPI等技術進步引領VR市場。企業(yè)正在使用先進的LTPO生產具有更高孔徑比的顯示器。另外，采用局部調光技術實現了更高的對比度和更低的功耗，而MiniLED背光的集成有助于提高LCD在響應時間、對比度、亮度和壽命方面的性能。lCD在成本方面同樣更具競爭力。對于AR/VR市場來說，每種顯示技術都有自己的優(yōu)勢和挑戰(zhàn)。顯示技術的創(chuàng)新，特別是MicroOLED和MicroLED對于推動AR/VR市場的增長至關重要。

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關鍵詞： Micro-OLED

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