元宇宙加速近眼显示产业化

元宇宙加速近眼显示产业化 字体： 小 中 大 分享到： 元宇宙加速近眼显示产业化 2021-12-31 08:31:04 来源：中国电子报

今年以来，“元宇宙”概念持续升温，被视为元宇宙入口的AR/VR设备也被推上风口浪尖。AR/VR硬件已经成为国际科技巨头抢夺元宇宙蛋糕的重要一环。苹果、Meta、三星、微软、任天堂纷纷宣布布局AR/VR硬件设备的计划。

业界预测，VR/AR硬件设备有望在巨头的“带路”下出现大幅增长。IDC预测，VR头戴设备的出货量将从2020年的500万台左右增长到2025年的2800万台以上。AR头戴设备的出货量预计将从2020年的约30万台增长到2025年的2100万台。

作为AR/VR硬件的重要组成部分，近眼显示也将在VR/AR硬件的带动下，迎来新一轮的产业高潮。目前，技术成熟、量产充足、性价比高的快速响应LCD产品已经成为VR硬件设备中广泛使用的显示方案。

在ar方面，硅基液晶和硅基有机发光二极管成为AR终端的两种近眼显示解决方案。目前，硅基有机发光二极管是AR的主流产品，因为它在功耗和对比度方面优于硅基液晶。微型LED作为近眼显示产业探索的重点方向，有望借“元宇宙”东风，加速产业化、产品化进程。

硅基有机发光二极管是第一个乘风而行的国家

今年11月，“苹果头号预言家”郭明·易透露，苹果将于2022年第四季度发布的首款ar头显设备将搭载索尼4K微有机发光二极管(硅有机发光二极管)显示屏，目标是在10年内取代iPhone，预计出货量超过10亿台。

微型有机发光二极管有什么魔力成为苹果首款AR设备的最终显示解决方案？

《中国电子报》记者了解到，硅基有机发光二极管是一种结合了显示和半导体的技术。它具有高分辨率、高集成度、低功耗、体积小、重量轻等优点。其像素大小是传统显示设备的1/10，精细度远高于传统设备。适用于头盔显示器、立体显示镜、眼镜显示器等。

“玻璃基AMOLED采用FMM工艺。像素尺寸不小，PPI不高，导致颗粒感明显。”BOE科技集团有限公司显示VR/AR BU总经理杨婷婷早前在接受《中国电子报》记者采访时解释道。而硅基有机发光二极管微显示器每英寸像素可达5000PPI，可以削弱用户因响应速度慢、分辨率不够而产生的“纱窗效应”带来的眩晕感。

CCID智库集成电路研究所马贝贝博士在接受《中国电子报》记者采访时表示，“硅基有机发光二极管+光波导”是目前高端AR硬件的最佳选择。她解释说，理论上硅基OLED也可以用作VR显示屏，但由于硅片的特性等原因，硅基OLED的尺寸无法做得更大，目前更多的是用在AR硬件上。

“超高的PPI，大于4K的分辨率，大于等于90 Hz的刷新率，大于等于3000尼特的亮度，满足以上所有指标的近眼显示方案，才能为用户呈现逼真的图像。”业内专家告诉《中国电子报》记者。此外，近眼显示方案还要考虑轻薄、低功耗、每英寸高像素、技术成熟度高等因素。

硅基显示方案在各项指标上已经满足了近眼显示的要求，但技术成熟度和量产能力还有待提高。“光学镜头能力的限制和硅片的高价格导致成本高。硅基有机发光二极管主要用于高端产品。随着未来技术和市场的发展，如果硅基有机发光二极管具备成本竞争力，将会有革命性的爆发。”杨婷婷说。

近年来，中国掀起了一股投资硅基有机发光二极管的热潮。仅2020年，生产线投资规模就超过200亿元，奥瑞德、BOE、维信诺旗下的昆山梦现、西太科技、合富世亚等公司相继进入市场。根据厂商透露的生产线建设计划，2022年，部分生产线将完成建设并进入照明阶段，甚至开始爬坡量产。BOE发布的公告显示，12英寸有机发光二极管微显示设备(硅基有机发光二极管)项目将分三个阶段实施。项目一期预计2021年点亮，二期2022年点亮，三期2023年点亮，预计2024年1月完工。

随着生产线的照明和BOE、视觉亚洲等厂商产能的增加，硅基有机发光二极管有望率先在元宇宙中“乘风而动”，产能和市场将迅速扩大。中国电子信息产业发展研究院预测，2023年硅基有机发光二极管市场规模将达到900亿美元。

Micro LED还在产品化的路上。

与硅基有机发光二极管相比，Micro LED是科技巨头押注的另一种AR/VR近眼显示方案。

国外厂商Vuzix、TCL旗下的雷鸟科技、小米等多家厂商都发布了Micro LED智能眼镜或AR设备的概念产品。据悉，苹果还在与中国台湾省的LED制造商Epistar合作开发微型LED显示屏产品。

中科院院士郑有炓曾表示，Micro LED可用于VR/AR微显示领域。他认为Micro LED将率先在AR领域取得突破。

郑有炓解释说，ar眼镜的近眼微型LED显示方案要求极小的面积和高分辨率。由于精密取放、转移印刷等传统的庞大转移技术面临挑战，我们可以借助Si微电子技术另辟蹊径。与VR相比，AR产品上的Micro LED可以批量生产，因为它们可以是单色的，单片的，有硅材料支撑。

据了解，Micro LED具有超薄、低功耗、高亮度、高对比度、体积小、功耗低、寿命长、响应速度快等优点。

CCID智库集成电路研究所光电研究室主任耿毅早前对《中国电子报》记者表示，从参数上来看，相比硅基有机发光二极管的微秒级响应，Micro LED已经能够做到纳秒级响应，响应速度进一步提升。对比度指标上，相比硅上液晶1000: 1的对比度，Micro LED的对比度提升到了100000:1，亮度提升到了100000尼特。另外，Micro LED可以配合光波导成像方案，生产出来的产品厚度更薄。

由于上述特点，这类屏幕更容易做到高PPI、体积小、便于携带、功耗低，因此更适合近眼显示设备。由于单个LED珠的尺寸更小，微型LED可以实现更高的单位面积分辨率。由此看来，Micro LED在AR/VR应用上会有更大的优势。

Micro LED虽然有很多显示优势，但是产业化程度低，良品率低，成本高，这也导致AR硬件产品在近一两年内无法大规模使用Micro LED解决方案。

“Micro LED正在经历从样品到产品的过程，但还不能商业化。”业内专家表示，Micro LED的发展还处于早期阶段，延伸成本高，生产线不成熟，掌握这项技术的厂商很少，还没有真正进入消费市场。

据了解，TSMC和苹果正在合作开发微型LED显示技术。根据行业预测，Micro LED是否具备大规模产能，需要在2022年之后才能更明确的判断。半导体分析机构Yole预测，从2022年到2023年，Micro LED的应用将会有很大的突破。在技术发展乐观的情况下，到2025年，Micro LED将逐步商业化。2026年，Micro LED的面板出货量预计将达到1.34亿片，2027年总产量将达到2.51亿片。(记者王伟)

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