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新型显示

谁是“近眼显示”之王?


Vision Pro在美国正式上市,搭载硅基OLED屏

当地时间2月2日,随着Vision Pro正式在美国上市,苹果公司再次站到全球聚光灯下。众多评测者对Vision Pro给出了“全世界已知最好头显”的美誉,但同时也指出,“色彩不够真实”“显示效果不佳”“视频透视可能模糊”……

正因为如此,苹果在推出起售价格高达3499美元(约合人民币2.5万元)的Vision Pro时,才心甘情愿将大约一半的成本花费在了两块1.3英寸的硅基OLED显示屏上。但其他头显设备厂商都选择了与苹果不同的技术路线。MetaQuest3配备了2064×2208分辨率的fast-LCD 双显示屏,索尼的Playstation VR2搭载了OLED屏,雷鸟AR眼镜X2采用了双目全彩Micro-LED+光波导技术,Rokid MAX则选择了Micro-LED路线。

在各类VR/AR头显设备中,显示屏是最为核心的部件,是进入空间计算时代的第一道关卡。“显示技术是最关键因素之一,也是瓶颈最窄的地方。”燧光科技首席技术官戴景文博士向《中国电子报》记者指出,在推动虚拟现实行业发展过程中光学问题才是根本。

Fast-LCD一统天下?

目前,市面上的各类AR/VR头显设备采用了种类繁多的近眼显示技术方案,包括Fast-LCD、Micro-LED 、硅基OLED、LCOS(硅基液晶)、OLED、DLP(数字光处理)、LBS(激光束扫描)等。

“目前的主力显示技术是Fast LCD,其次是OLED和硅基OLED,之后是Micro-LED。”中国电子视像行业协会秘书长董敏告诉《中国电子报》记者说,硅基OLED和Micro-LED最适合XR设备。AR设备多在室外使用,Micro-LED的优点是高亮度、高清晰度、寿命长等,与有机物OLED不同,无机物LED相对稳定,对水分与氧气的阻隔性较高。


Meta为Quest3搭载了Fast-LCD 双显示屏

VR设备长期受到“纱窗效应”的困扰。由于Fast LCD屏幕的次像素间距更小,能够有效减轻纱窗效应。同时,改良后的Fast LCD技术使用全新液晶材料与驱动技术,刷新率可提升至90Hz,量产性高、产能稳定。

此外,叠加Mini LED背光后,Fast LCD显示效果可得到明显提升。相较传统背光,Mini LED背光可以大幅提高显示屏整体亮度,有效缩短OD距离、降低整机厚度;同时,结合精细的Local Dimming分区方案,可实现更高的对比度。

“在VR领域, OLED屏幕曾经占据主流,但Fast-LCD出来之后,成本比OLED要低很多,所以现在Fast-LCD基本上在VR领域已经一统江湖了。”戴景文向记者表示。

根据群智咨询(Sigmaintell)调研数据,2022年全球XR设备用显示面板出货约1177万片,其中Fast-LCD占比高达94%,硅基OLED占比约4%。

硅基OLED避免成为备胎

硅基OLED采用CMOS基板,可以实现普通OLED无法达到的像素密度(3000 PPI以上),具有性能稳定、寿命长、功耗低、像素密度高、响应时间快等优势。

尤为重要的是,硅基OLED屏幕的整体重量是LCD及OLED的十分之一,因此可以大幅改善VR设备的使用体验,但其制造工艺还不够成熟,良率水平较低,生产成本较高。

由于硅基OLED是CMOS技术与OLED 技术的紧密结合,属于无机半导体材料与有机半导体材料的高度融合,对工艺技术要求非常严苛,这也是其产能受限和成本高昂的直接原因。

此前,苹果为了能给用户带来“如真如幻的沉浸感”,已向MR显示面板供应链提出更高要求——将硅基OLED原来的2800PPI(单位像素密度)提高至3500PPI。

虽然苹果Vison Pro这块肥肉就在眼前,但这一难度甚高的要求成无疑成为面板供应商的一大挑战。从综合性价比来看,硅基OLED并不是十分理想的技术方案。

Micro-LED会是潜力股吗?

Micro-LED素有“终极显示”之称,在近眼显示领域也不例外,比如它在像素尺寸、发光效率、亮度等特性方面比硅基OLED表现更优,但最大问题是技术不成熟、难以全彩化、成本高等。

“Micro-LED由于还处于发展初期,全彩化技术目前遇到瓶颈只能做到单滤色,而硅基OLED技术可以做到全彩,因此现阶段硅基OLED在AR/VR应用中更具优势。”群智咨询副总经理兼首席分析师陈军向记者指出,Micro LED方案在对比度、功耗、反应速率、使用寿命等多数规格上优于硅基OLED,因此在其技术取得突破后仍然会是更优的显示方案选择。

雷鸟X2 Lite搭载了双目全彩MicroLED+光波导方案

事实上,苹果、三星、微软等全球科技大厂都对Micro-LED寄予厚望。苹果在过去十多年的时间里已经累计投入至少10亿美元用于研发Micro-LED相关技术,并取得了一系列成果。

三星显示已在2023年开始研发可用于AR设备的LEDoS技术,并透露Micro-LED芯片尺寸可做到几微米的级别;微软在去年申请了一项新专利,旨在开发一种Micro-LED显示解决方案,以增强VR/AR/MR体验。

随着苹果发布采用硅基OLED的Vision Pro, 未来硅基OLED显示占比将会快速提升,而Micro-LED也有望在2024年之后获得一定市场份额。

来源:Omdia

孰优孰劣要看市场选择

“各种光学方案并没有所谓的优劣,其实还是看大家的选择。”戴景文向记者说道,其实我们目前看到的各种光学设计方案,可能早在三四十年以前就已经存在了,很多专利甚至都已经过期了,现在的主要区别在于工艺、材料等方面的不断提升。

在近眼显示的竞技场上,最初是性价比很高的LCD占据优势,OLED也曾后来者居上,随后升级版的Fast-LCD逐渐在VR领域占据上风。硅基OLED被苹果垂青而一夜成名,越来越多的厂商开始入局,但潜力更大的Micro-LCD一直被寄予厚望,未来十分可期。

在这种看似“风水轮流转”的技术演进中,关于究竟哪种近眼显示技术可以成为最终赢家,其实并不存在一个确定性的终极答案。

显然,同时满足“视场角度大、分辨率高、功耗低、亮度高、体积小、重量轻”各要素于一体的显示方案并不存在。这些性能指标不可能全部都打勾,只能选择其中最重要的几项。以苹果为例,尽管其长期押注的Micro-LED优势明显,但技术成熟度不够,而硅基OLED对于初代MR头显Vision Pro而言已经可以符合其需求,相反Micro-LED的高亮度优势用在类VR产品上显得浪费,但在AR产品上更能发挥其价值。

“对于行业内的厂商,尤其是终端厂商而言,最重要的是从需求侧出发,从产品特性出发,根据应用场景和追求性能去进行选型。”戴景文强调。

责任编辑:杨鹏岳


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