OLED开始用于VR/MR显示器

由于 meta 等行业领导者最近对虚拟世界的关注,人们对 ar(增强现实)/vr(虚拟现实)市场的兴趣激增。apple 推出 vision pro 开启了空间计算的新时代。有些人将 ar/vr 视为下一代 3d 数字交互 it 平台。截至目前,市场的实际情况与人们的高期望并不相符。idc 9 月份的新闻稿指出,“全球 ar/vr 耳机出货量连续第四季度下降,2023 年第二季度销量同比下降 44.6%。” 需要解决多项挑战才能推动需求并提高采用率。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。
更高的增长预测
根据 guillaume chansin(dscc 显示研究总监)9 月份在 dscc ar/vr 显示论坛上的演讲,ar/vr 耳机市场预计从 2024 年开始的未来 5 年将出现更强劲的增长。假设是:由于采用即将推出的高通 snapdragon xr2 gen 2 的新耳机,2024 年将出现显着增长。idc 还预测 ar/vr 耳机出货量将在 2024 年反弹,由于 meta 和字节跳动的新硬件、苹果的 vision pro,以及越来越多的小公司。dscc 预计 vision pro 的销量较低(300,000 件),价格为 3,499 美元,并且需要视力矫正光学镜片(由蔡司设计)的用户需要支付额外费用。meta 预计将在今年年底推出 quest 3,三星可能会在阔别已久之后重新进入该市场。
随着产品多屏化的趋势,ar/vr显示屏出货量将超过头显。大多数设备都有两个显示器(每只眼睛一个)。dscc 预测 ar/vr 的显示器出货量将在 2028 年达到 1.24 亿台。正如 guillaume 在论坛上指出的那样,“ar/vr 不会取代手机,而是用作第二屏幕(就像今天的平板电脑)。dscc 预计 vr(包括穿透式 ar)将主导消费领域。透视 ar 主要面向专业人士。
在 ar/vr 中,系统分辨率可以用 ppd(每度像素)来衡量。如果 ppd 不够高,则会出现屏蔽门效应。为了克服这个问题,许多公司开始使用高分辨率微型显示器。vr 系统开始使用 microoled 来缩小外形尺寸并减少纱门效应。dscc 预测,未来几年,硅基 oled 将占据 vr 显示市场出货量的最大份额,而 lcd 将位居第二。由于像素密度的限制,amoled 将失去份额。具有更高亮度潜力的 microled 对于透视 ar 来说具有优势,但对于 vr 来说就不那么重要了。
microoled:准备在 vr 和透明 ar 显示领域占据主导地位
oled 微型显示器 (microoled) 开始用于 vr/mr(混合现实)显示器,特别是现在 apple vision pro。它既可用于 vr,也可用于透视 ar。它可以帮助减少外形尺寸和屏蔽门效应。microoled显示器通常可分为rgb oled和白色oled(woled)。然而,高分辨率rgb oled微型显示器仍然面临fmm(精细金属掩模)沉积过程中阴影效应的挑战。白色oled使用彩色滤光片生成图像,可以实现高ppi(4000ppi)。然而,彩色滤光片会吸收很高比例的发射光,这限制了 microoled 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 开发了三重堆栈架构来提高亮度。emagin 在 wuxga 4k oled 微显示器中实现了 10,000 尼特的亮度,该显示器是通过在背板上直接图案化(消除滤色器)红色、绿色和蓝色 (rgb) 子像素发射器而制成的。三星显示器已收购 emagin。
microled:ar 显示的新兴存在
microled 的极高亮度、高可靠性(无机 led 显示器)以及以低功耗打造超紧凑外形的能力将为透视 ar 市场带来重大优势。为了在单个基板上开发具有亚微米芯片尺寸的高效率 microled。与此同时,microled的效率随着芯片尺寸的缩小而下降。三星显示器公司的研究表明,正如富有洞察力的文章“高级 vr 和 ar 显示器”所指出的,“通过使用适当的侧壁钝化结构和方法最大限度地减少表面缺陷,可以缓解与尺寸相关的外部量子效率 (eqe) 降低问题”在 samsung display 团队的《信息显示》杂志(2023 年 3 月/4 月)中。文章称,多个研究小组和公司正在开发横截面rgb和堆叠垂直rgb,以在单晶圆上实现rgb,但该技术还不够成熟,无法应用于大规模生产。第一步将使用光学组合器将三个 rgb 面板商业化,下一步预计将开发使用单片 rgb 面板的 ar 产品。jade bird display (jbd)、porotech、playnitride 等公司最近展示了全彩 microled 演示。
根据 mojo 首席执行官 nikhil balaram 在 dscc ar/vr 论坛上的演讲,需要在单个基板上实现高效的亚微米尺寸 rgb microled。对于制造业来说,它需要成熟的生态系统和具有成本效益的可扩展流程。mojo 开发了一种彩色显示器,采用高性能量子点 (hpqd)、高效亚微米蓝色和绿色 microled 以及高效红色和绿色 qd 墨水。他们使用 300mm 硅基氮化镓制造工艺。
nanosys 高级科学家 ilan jen-la plante 在论坛上表示:“qdcc 工艺简化了 microled 制造,并提高了 r/g/b led 芯片标准巨量转移的良率,因为只需要蓝色芯片。由于仅使用蓝芯片,驱动电子设备将被简化。红色 qd-microled 比固有红色 microled 效率更高,尤其是在像素尺寸较小时”。
jbd于10月宣布,“其0.13英寸红色microled芯片的亮度已超过100万尼特。jbd的红色microled像素间距仅为4um,而发射极尺寸甚至150,000nits
porotech:0.26、1280×720 microled 微显示单面板,用于 ar 全彩
jbd:用于 ar、vga 的 0.13 英寸单片 microled 微显示器,带彩色投影仪(正在生产)
ns nanotech:用于 arvr 的 nanoled 微型显示器,亚微米级、高效、多色光源单片集成在单个芯片上  
lcd:miniled 在 vr 显示器中的强势表现
lcd 凭借高 ppi 等技术进步引领 vr 市场。目前,这些公司正在使用先进的ltpo(ltps+氧化物背板)来生产对于vr至关重要的更高开口率的显示器。局部调光技术的使用实现了更高的对比度和更低的功耗。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 也更具成本竞争力。
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,尤其是 micro oled 和 microled,对于推动 ar/vr 市场的增长至关重要。


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