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AR/VR

OLED不再一统VR显示江湖的原因,找到了

一款VR/AR终端设备的硬件部分主要由处理器、存储、屏幕、光学器件、声学器件、壳料、辅料构成。其中,屏幕是影响用户体验的首要因素。基于VR、AR设备使用特点,用于VR、AR设备的近眼显示/微显示的屏幕便需要具备低功耗、高分辨率、高刷新率等特点。为满足市场需求,设备厂商积极尝试多种显示技术。目前,市场上LCD显示屏仍然占据主流位置,AMOLED、硅基液晶(LCoS)、硅基OLED(OLEDoS)也各具优势,具备一定潜力,未来谁将一统VR显示屏幕“江湖”尚需观察。

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LCD凭性价比成为主流  OLED主导高端市场

日前Oculus Quest2抛弃了第一代产品采用的OLED,转而采用LCD显示屏;HTC VIVE在经历了第一代产品采用AMOLED屏幕之后,第二代、第三代产品均采用LCD屏幕;Pico Neo、Value index同样采用LCD显示屏。终端设备厂商中,只有索尼Play Station VR还在采用OLED屏幕,而该产品的发布时间为2016年。

因此,从当前的市场应用情况来看,LCD成为VR设备厂商的主流选择。在VR头戴式显示器中,相比于OLED,LCD具有标准RGB、显示更细腻、亮度更高、功耗相对更低等优势。且由于技术应用时间长、技术更加成熟,比较而言,其屏幕质量高、无闪烁、不闪屏,更护眼,且具有非常明显的成本优势。

HTC全球商业解决方案高级副总裁鲍永哲在接受《中国电子报》记者采访时表示:“2016年前后,AMOLED是生产VR设备的首选,主要是因为其时延短。而2018年以后,技术的提高提升了LCD的响应速度,厂商便开始向LCD倾斜。”

微软创新基地技术导师刘鸿惠在接受《中国电子报》记者采访时表示:“LCD还是主要应用在入门级VR设备中,VR用的OLED面板分辨率都在1000PPI以下,加上成本高,使得面板厂商认为高单价高PPI的LCD面板在VR市场有机会。高阶产品还是以OLED为主,具备影像效果较佳、较省电及高刷新率特点;入门款产品则以LCD为主,且成本较低、刷新率不需太高,分辨率可稍微拉高。”

京东方科技集团股份有限公司显示事业VR/AR BU总经理杨婷婷告诉《中国电子报》记者:“玻璃基的AMOLED受制于FMM工艺,像素尺寸做不小,PPI不高导致画面颗粒感比较明显;而硅基AMOLED受光学镜头能力限制,做不了太小,而硅片价格昂贵导致成本偏高,目前应用在高端VR产品上。未来随着技术和市场的发展,硅基OLED若具成本竞争力,会掀起革命式的爆发。目前LCD是极具性价比,且产能可以得到保障的最佳解决方案。”

Micro-LED具备潜力  硅基显示亦有看头

LCD固然具备其自身优势,同时也存在一些缺点,包括颜色相较于OLED屏幕较暗,色彩不如OLED更饱满鲜艳,屏幕较厚不能弯曲,由于背光层存在,容易出现显示器漏光、屏幕响应时间长等问题。赛迪智库集成电路研究所光电子研究室主任耿怡在接受《中国电子报》记者采访时表示:“由于其结构相对复杂,且属于被动发光,难以满足VR/AR对重量、亮度、色彩表现率、功耗的要求。”对于VR/AR设备应该采用什么样的显示屏,业界还有不同的声音。

2021年3月发布的《虚拟(增强)现实白皮书》介绍:“微型发光二极管(Micro-LED)有望迅速发展,成为继LCD和OLED后业界期待的下一代显示技术。”耿怡在接受《中国电子报》记者采访时表示,Micro-LED的超高分辨率能够提升消费者的沉浸式体验,高达2000Hz的刷新率可以有效缓解VR产品使用时的眩晕感。

从参数上来看,相比于DLP的毫秒级响应、硅基OLED的微秒级响应,Micro-LED已经能够实现纳秒级响应,响应速度进一步提升,对比度亦从LCoS1000∶1和DLP2500∶1提升至100000∶1,亮度提升至100000尼特。可搭配光波导成像方案,生产的产品厚度更低。由于Micro-LED具备的上述特点,该类型屏幕更容易实现高PPI、体积小、易于携带、功耗低,更适合应用于近眼显示设备。由于单个LED灯珠的体积更小,Micro-LED将能够在单位面积的尺寸上实现更高的分辨率。从这个角度来看,Micro-LED将在AR/VR应用中具备更大的优势。

不过有专家也指出,Micro-LED的发展还处于早期阶段,产线不成熟、价格高昂,掌握该技术的厂家极少,仍未真正进入消费级市场。此外,硅基液晶、硅基OLED等其他显示技术也各自具备一定的优势。

此外,杨婷婷认为,小型化,是VR屏显的发展的必然趋势。与小型化需求相结合,需要显示模组实现高像素密度。智能化也是VR屏显的未来趋势,显示模组整合陀螺仪畸形矫正,打造显示直通子系统,可以让VR的延迟最小化。

专家观点

赛迪智库集成电路研究所光电子研究室主任耿怡:

硬件努力方向:降低成本 提升用户体验

从VR/AR硬件产品本身来看,成本的降低和用户体验感的提升是最为重要的两大因素。目前推出的VR/AR硬件产品同质化问题较为严重,产品的上游供应链尚未建立,产品成本高居不下,不利于该类产品的普及和发展。

从用户体验感来说,除了显示技术本身存在的眩晕感之外,降低产品重量、优化环境交互方式、提升产品续航能力将是该类产品后续长期努力的方向。

微软创新基地技术导师刘鸿惠:

要从视觉系统原理入手解决VR眩晕症

屏幕分辨率不足,是引发VR设备佩戴不良体验的重要因素。VR设备若想实现视网膜显示,则双目需要实现8K至16K的显示水平。佩戴VR头显时,显示器与眼球距离很近,人眼无法聚焦在极近的物体上。提高显示器的分辨率、扩大视野面积,以及我们眼睛聚焦时的聚拢调节是解决眩晕症的关键。要解决这一问题,眼部追踪技术也将发挥重大的发展潜力。该技术能够直接将大量的细节呈现在用户视觉焦点上,同时减少视觉焦点边缘的画面细节。

HTC全球商业解决方案高级副总裁鲍永哲:

降低时延要打造系统性平衡

要继续提升VR设备体验感,要提升追踪的准确度,反应速度是非常重要的。端到端的延迟包含几个点,包括显示屏反应时间、追踪时间和内容渲染时间。这三个参数的加和越低,VR使用效果越好。但这三个参数有时存在相互矛盾:分辨率提升得越多,对运算能力的要求越高,渲染时间就更长。根据木桶理论,要降低整个VR设备时延,提升设备体验感,不仅要提升屏幕参数,还要同时关注追踪系统、渲染系统的整体配合,打造系统性平衡。

责任编辑:马利亚


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