Micro OLED:有望主导VR和AR

micro oled和micro led具有高亮度、高对比度、高ppi、高集成度、低响应时间及低功耗等等特性
由于meta和苹果等巨头对元宇宙的关注,市场对ar/vr/mr等领域的兴趣正在不断增加。到目前为止,行业的实际情况与大家的高度期望并不相符。根据idc的数据,全球ar/vr头显出货量连续第四个季度下降,2023年第二季度同比下降44.6%。 要推动普及,我们需要解决多重挑战,而显示技术的创新对于开发ar/vr产品和推动市场增长至关重要。目前,诸如meta,苹果和三星等都在积极探索micro oled和micro led,因为它们可以以微小尺寸实现高分辨率,并具有高亮度、高对比度、高ppi、高集成度、低响应时间及低功耗等等特性,特别适合ar/vr等近眼设备。
在早前一篇文章中,显示器市场研究机构dash-insights的sweta dash撰文介绍了自己对未来ar/vr市场的展望,并认为microoled和microled将成为ar/vr显示器的未来: 更高的增长预测 根据于9月份举行的ar/vr显示论坛,从2024年开始,ar/vr头显市场预计将在未来5年内实现更强劲的增长。我们的假设是,随着打造高通骁龙xr2 gen 2的新头显陆续亮相,市场在2024年将出现显著增长。
idc预测,ar/vr头显出货量将在2024年反弹,同比增长46.8%,原因是meta和字节跳动的新硬件,苹果vision pro的推出,以及小公司的崛起。dscc则预计vision pro实现小批量出货(30万台)。meta已经推出quest 3,而三星电子将在长期缺席后重新进入市场。 dscc进一步预测,到2028年,ar/vr显示器的出货量将达到1.24亿台。他们指出:“ar/vr不会取代手机,而是会用作第二个屏幕。”dscc认为vr将主导消费领域,而透明ar将主要面向专业人士。
多种显示技术之争 vr和ar的显示要求不尽相同。 vr:
主要基于tft lcd和amoled
micro oled已经引入
需要高像素密度来减少纱窗效果
需要高刷新率以减少晕动症
需要更小更轻   ar:
-主要采用微型显示器(dlp, micro-lcd, lcos, microoled)或激光束扫描仪lbs。
micro led进入市场
需要高分辨率,非常高的亮度显示,眼镜形态设计,小尺寸(更薄更轻)和小功耗
基本配置包括显示单元、放大光学元件和组合器
对于ar/vr,系统分辨率可以用ppd(每度像素)来测量。如果ppd不够高,就会出现纱窗效果。为了克服这个问题,一系列的企业开始使用高分辨率微型显示器。例如,vr系统开始使用micro oled来减小尺寸和减少纱窗效果。 dscc预测,在未来几年内,硅基oled将占据vr显示器市场的最大出货量份额,其次是lcd。由于像素密度的限制,amoled将失去市场份额。具有更高亮度潜力的micro led则对ar具有优势,但对vr不太重要。
micro oled:有望主导vr和ar micro oled已经开始用于vr/mr显示器,尤其是苹果vision pro。它可以帮助减少尺寸和纱窗效果。micro oled显示器一般可分为rgb oled和白色oled (woled)。然而,高分辨率rgb oled微型显示器依然面临着fmm沉积过程中的阴影效应的挑战。白色oled采用彩色滤光片生成图像,可实现高ppi (4000ppi)。然而,彩色滤光片吸收了非常高百分比的发射光,限制了micro oled的最大亮度。 索尼一直在使用microlens来提高oled微型显示器的峰值亮度。kopin开发了一个三重堆栈架构来提高亮度。三星收购的emagin在wuxga 4k oled微型显示器身上实现了10000 nits的亮度(通过在背板直接图像化红、绿、蓝亚像素发射器制成)。 对于micro oled来说,更高的ppd、高亮度、高分辨率、高填充系数、更高的效率和更长的寿命能力导致了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对比度,所述要求使得micro oled显示器更适用于ar和vr。
oled os具有更高的效率、更长的使用寿命和越来越多的市场份额
苹果推出了vision pro采用了索尼的2块micro oled显示屏,售价3499美元,预计将于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显示器,3500 ppi
京东方展示了1.3英寸4k4k micro oled vr显示屏,>4000ppi
三星将从2024年开始批量生产micro oled,并已经收购了emagin
microled与ar
micro led的高亮度、高可靠性、以及超低功耗的超紧凑外形对ar而言具有主要优势。但同时,micro led的效率随着芯片尺寸的缩小而下降。三星的研究结果表明,通过适当的侧壁钝化结构和方法将表面缺陷最小化,这可以缓解与尺寸相关的eqe降低问题。目前有多个研究小组和公司正在开发横截面rgb和堆叠垂直rgb,以便在单晶圆实现rgb,但技术尚不够成熟,无法应用于量产。最近,jade bird display 、porotech、playnitride 等公司都已经演示了自家的全彩micro led。
根据mojo在dscc ar/vr论坛的演讲,需要在单一衬底实现高效的亚微米尺寸rgb microled。对于制造而言,它需要一个成熟的生态系统和具有成本效益的可扩展流程。mojo开发了一种使用高性能量子点的彩色显示器,其具有高效的亚微米蓝色和绿色micro led以及高效的红色和绿色qd ink。他们正在使用300毫米氮化镓硅制造工艺。
nanosys在论坛中表示:“qdcc工艺简化了micro led的制造,因为只需要蓝筹片。驱动电子设备将简化为只使用蓝色芯片。红色qd-microled比固有的红色microled效率更高,特别是在小像素尺寸下。” jade bird display在10月份宣布,其0.13英寸红色micro led芯片的亮度已超过100万尼特。这个红色micro led的像素间距仅为4um,射极尺寸甚至小于2um。结合新材料和新工艺的出色钝化,最终设计进一步突破了尺寸效应障碍,显著提高了内部量子效率。 可以看到,micro led正在走向商业化:
应用材料:uv-a micro led和cd-free rgb量子点,高eqe,高效率,4亚像素像素修复方案,提高制造良率,降低生产成本
playnitride:μ-pixeled,单个器件0.49英寸fhd全彩microled显示器,超高4536ppi,亮度大于150000nits
porotech:0.26英寸, 1280×720 microled单面板全彩ar
jade bird display:0.13英寸单片micro led显示器,带多色投影仪
ns nanotech:用于arvr的nanoled微型显示器,亚微米级,高效率,多色光源单片集成在单个芯片之上。
lcd:在vr显示中有很强的存在感
lcd以高ppi等技术进步引领vr市场。企业正在使用先进的ltpo生产具有更高孔径比的显示器。另外,采用局部调光技术实现了更高的对比度和更低的功耗,而miniled背光的集成有助于提高lcd在响应时间、对比度、亮度和寿命方面的性能。lcd在成本方面同样更具竞争力。 对于ar/vr市场来说,每种显示技术都有自己的优势和挑战。显示技术的创新,特别是microoled和microled对于推动ar/vr市场的增长至关重要。


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