LCD 與 OLED 為常見(jiàn)微顯示方案，二者結(jié)構(gòu)不同，各有優(yōu)勢(shì)。根據(jù)顯示技術(shù)的不同，顯示器可劃分為由液體晶體組成的 LCD 顯示器和由有機(jī)發(fā)光二極管組成的自發(fā)光 OLED 顯示器。
LCD 由兩片玻璃基板中間夾著一層液晶，上層玻璃基板是彩色濾光片、下層玻璃則鑲嵌著電晶體，當(dāng)電流通過(guò)電晶體所產(chǎn)生的電場(chǎng)變化，使得液晶分子原本的旋轉(zhuǎn)排列發(fā)生扭轉(zhuǎn)，進(jìn)而改變光線通過(guò)的旋轉(zhuǎn)幅度，并以不同比例照射在彩色濾光片上，進(jìn)而產(chǎn)生不同的顏色。OLED 是在銦錫氧化物玻璃上制作一層有機(jī)材料發(fā)光層，并在發(fā)光層上再覆蓋一層低功函數(shù)的金屬電極。通過(guò)外界電壓的驅(qū)動(dòng)下，正極電洞與陰極電子便會(huì)在發(fā)光層中結(jié)合，產(chǎn)生能量并發(fā)出光，因材料特性不同而產(chǎn)生 RGB 三原色，來(lái)構(gòu)成基本色彩。
由于沒(méi)有液晶層和常亮背光層的存在，OLED 顯示器厚度更薄、功耗更低；同時(shí)由于 OLED 能單獨(dú)控制每個(gè)子像素的亮度和開(kāi)光，能實(shí)現(xiàn)相當(dāng)于像素級(jí)別的背光，畫面對(duì)比度更高。但有機(jī)材料會(huì)氧化，OLED 的使用壽命相對(duì)較短，峰值亮度不高。除 LCD 和 LED 外，還存在 DLP 數(shù)字光處理技術(shù)，開(kāi)發(fā)者和主要供應(yīng)商皆為德國(guó)儀器。
LCD、OLED、Micro-LED 的結(jié)構(gòu)比較
XR 顯示器方案演進(jìn)方向：AMOLED→Fast LCD→Mini-LED背光 Fast LCD→硅基OLED→Micro-LED
XR 顯示器演進(jìn)
在XR頭顯中，蘋果的 Vision Pro 是首家搭載硅基 OLED 屏幕的主流產(chǎn)品，其分辨率達(dá)到了單眼 4K、雙眼 8K 水平，假設(shè)其 FOV 在 100°左右，則對(duì)應(yīng) PPD 約為 40。目前主流產(chǎn)品如 PICO4、Quest2 等顯示器分辨率均在 2K 左右，F(xiàn)OV 約 100°，對(duì)應(yīng)PPD 為 20，存在一定的“紗窗效應(yīng)”，而蘋果 Vision Pro 約 2 倍的 PPD 有望實(shí)現(xiàn)近乎“視網(wǎng)膜”級(jí)別的清晰度，大幅削弱顆粒感，提高渲染畫面對(duì)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的擬真感，從而提供無(wú)縫的虛實(shí)融合體驗(yàn)。
各顯示技術(shù)對(duì)比
因此Micro-OLED 因其更易實(shí)現(xiàn)小尺寸/高分辨率被認(rèn)為是下一代 XR顯示方案。傳統(tǒng) LED 顯示器由于燈珠較大，排列密度有限，因此分辨率難以突破。OLED 一定程度上縮小了燈珠的尺寸，同時(shí)擁有更好的色彩表現(xiàn)，早期 VR 產(chǎn)品以 AMOLED 作為高端產(chǎn)品標(biāo)配。
傳統(tǒng) LCD 的電場(chǎng)反應(yīng)較慢、刷新率較低，F(xiàn)astLCD（快速響應(yīng)液晶）結(jié)合超速驅(qū)動(dòng)技術(shù)和鐵電液晶材料，較大幅度提高了屏幕刷新率，并因其較低的成本在 2018-2021 年間被廣泛使用。
Mini-LED 背光技術(shù)則進(jìn)一步對(duì)其增強(qiáng)，將原本整塊的背光板，劃分為數(shù)個(gè)可單獨(dú)控制亮度的分區(qū)背光，提升畫面的明暗對(duì)比度，能更容易地實(shí)現(xiàn)高階的 HDR 顯示效果。但 Mini-LED 背光需要同時(shí)控制背光層和液晶層，技術(shù)難度較高；且由于共享背光點(diǎn)的存在，畫面有一定程度的拖影。
硅基 OLED（又稱 Micro OLED）采用 CMOS 基板，能實(shí)現(xiàn)普通 OLED 難以達(dá)到的像素密度（3000 以上 PPI），有助于 XR 產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)更清晰的體驗(yàn)，并且具有讓顯示器更輕薄短小、耗電量更少、自發(fā)光、發(fā)光效率高等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)前硅基 OLED 已進(jìn)入量產(chǎn)階段，在其大規(guī)模商用化之前，Mini-LED 背光Fast LCD 或?qū)?yōu)先成為過(guò)渡方案。
Micro-LED 或?qū)⑹荴R的終極方案，Micro-LED是將傳統(tǒng) LED 陣列化、微縮化后巨量轉(zhuǎn)移到電路基板上，形成高密度排列和超小間距的 LED，致力于單獨(dú)驅(qū)動(dòng)無(wú)機(jī)自發(fā)光（自發(fā)光）、讓產(chǎn)品壽命更長(zhǎng)。Micro LED 顯示器無(wú)需大面積的基板進(jìn)行光刻或蒸發(fā)，也無(wú)需復(fù)雜的過(guò)程來(lái)轉(zhuǎn)換顏色和防止亮度降低。在對(duì)比度、反應(yīng)性、壽命、省電等諸多規(guī)格表現(xiàn)上，Micro LED 明顯優(yōu)于 Micro OLED。
硅基 OLED 處于市場(chǎng)化前期
XR 行業(yè)硅基 OLED 尚未成為主流，當(dāng)前市場(chǎng)規(guī)模和出貨量較小、但未來(lái)發(fā)展前景較大。
全球 XR 頭顯用硅基 OLED 出貨量
根據(jù)群智咨詢統(tǒng)計(jì)，2022 年全球 XR 頭顯用面板出貨中，F(xiàn)ast-LCD占比高達(dá) 94%。而硅基 OLED 占比約為 4%，其中以尺寸要求不高的 AR 眼鏡為主。2022 年全球 XR 頭顯用硅基 OLED 面板出貨約為 43 萬(wàn)片，同比增長(zhǎng)翻倍，增量主要來(lái)自消費(fèi) AR 頭顯市場(chǎng)的出貨帶動(dòng)。
2023 年隨著蘋果將發(fā)布搭載硅基OLED 的 MR 頭顯，以及消費(fèi) AR 頭顯市場(chǎng)將繼續(xù)保持增長(zhǎng)，在這些積極因素影響下，硅基 OLED 出貨將繼續(xù)保持高速增長(zhǎng)，群智咨詢預(yù)計(jì) 2023 年全球 XR 頭顯用硅基 OLED 面板出貨有望超 150 萬(wàn)片，實(shí)現(xiàn)超 2 倍的增長(zhǎng)。
Fast-LCD 仍為 VR 主流方案
主流 VR 頭顯中，F(xiàn)ast-LCD 仍為最主流的顯示技術(shù)，如 Pico 4、Pico 4 Pro、Meta Quest Pro，以及 2023 年 1 月份發(fā)布的 AjnaXR。而 2023 年下半年擬發(fā)售的松下 VR 眼鏡 MaganeX 和蘋果公司的首款 MR 頭顯，預(yù)計(jì)將采用 Micro-OLED 顯示技術(shù)。
主流 VR 產(chǎn)品的顯示技術(shù)
Mirco-LED 或?qū)⑹?XR 顯示技術(shù)的終局
Micro-LED 是將傳統(tǒng) LED 陣列化、微縮化后巨量轉(zhuǎn)移到電路基板上，形成高密度排列和超小間距的 LED，致力于單獨(dú)驅(qū)動(dòng)無(wú)機(jī)自發(fā)光（自發(fā)光）、讓產(chǎn)品壽命更長(zhǎng)。
LED chip 從 1000mm 級(jí)別, 縮小到十分之一的 100mm 級(jí)別為 Mini-LED（RGB）, 縮小到百分之一的 10mm 級(jí)別為Micro-LED。Micro LED 顯示器無(wú)需大面積的基板進(jìn)行光刻或蒸發(fā)，也無(wú)需復(fù)雜的過(guò)程來(lái)轉(zhuǎn)換顏色和防止亮度降低。在對(duì)比度、反應(yīng)性、壽命、省電等諸多規(guī)格表現(xiàn)上，Micro LED 明顯優(yōu)于 Micro OLED。
在考慮穿透式 AR 智慧眼鏡因光波導(dǎo)組件技術(shù)的限制，導(dǎo)致光效率難以突破 1%限制的前提下，中長(zhǎng)期來(lái)說(shuō) Micro LED 是絕佳微型顯示器光引擎技術(shù)的選項(xiàng)，或?qū)⒊蔀?XR 顯示器的未來(lái)發(fā)展方向。
Micro OLED 與 Micro LED 光引擎比較
但如何實(shí)現(xiàn)良率高且成本低的巨量轉(zhuǎn)移，是 Micro-LED 的技術(shù)難點(diǎn)。TrendForce 指出，Micro LED 提高競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵在于，第一盡可能降低晶片成本，相較于目前市場(chǎng)主流的 6 寸產(chǎn)線，采用 8 寸產(chǎn)線生產(chǎn) Micro LED 會(huì)讓晶片成本更為經(jīng)濟(jì)。第二，需要扎實(shí)的半導(dǎo)體技術(shù)做為量產(chǎn)后盾，提供給客戶從晶片到轉(zhuǎn)移，再到檢測(cè)維修的完整解決方案。
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