AR/VR爆发前夕,谁在酝酿微显示的「Next Big Thing」?

2021-4-16 10:01| 发布者: admin| 查看: 320| 评论: 203

摘要: 出品|93913媒体中心撰文|Roger编辑|William不知不觉间,从2016年以Oculus、HTC Vive、索尼等品牌为代表的第一代消费级VR头显正式发售到现在,五年时间转瞬即逝。在这个过程中,各大品牌的VR头显更迭了数代,但外 ...


出品|93913媒体中心

撰文|Roger

编辑|William

不知不觉间,从2016年以Oculus、HTC Vive、索尼等品牌为代表的第一代消费级VR头显正式发售到现在,五年时间转瞬即逝。在这个过程中,各大品牌的VR头显更迭了数代,但外观却一直没有太大的改进:一个巨大的外壳包围着面部区域,这个外壳的内部,光学和显示系统占据了大部分的空间。

随着硬件的迭代和技术的升级,我们正享受着由之带来的越来越强劲的SoC性能、越来越好的显示效果,以及越来越精准的空间定位追踪,但如何设计体积更小、更轻便,同时分辨率更高的VR头显,却始终是横亘在各硬件品牌面前的一座大山。

AR/VR爆发前夕,谁在酝酿微显示的「Next Big Thing」?

不过,随着近几年微显示技术的不断发展,下一代VR/AR设备有望进一步缩小体积、降低重量,从而真正拥有名副其实的「眼镜」外观,成为受大众追捧的时尚电子消费品。

毫不夸张的说,谁在微显示技术赛道上拔得头筹,就等于抓住了通向万亿级消费市场产业链的金钥匙,而不少巨头在这个领域的布局亦能让人感受到一股「风暴即将来临」气息。

什么是微显示技术?

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所谓的微显示(Microdisplay)技术是显示技术领域的一个分支,并不能算是一个非常新的概念,但其诞生之初就是为了解决HMD(头戴式显示器,即头盔或头显)的显示问题:最初具有「微显示」特点的显示设备就是使用头盔悬挂式的微型CRT配备一个光学放大设备在人眼近处显示画面。随着市场的不断发展,显示设备要求用面积更小、重量更轻、功耗更低的替代品来代替CRT,这也是微显示技术所追求的发展方向。

现如今,电子消费产品渗透的日益加深和加快,人们对于屏幕的需求也在向着「越来越大」和「越来越小」两个方向延伸。

「越来越大」是指人们对于大屏的需求正越来越高:家中的电脑、电视等设备的屏幕越大越好,甚至有条件的还会选择使用投影来营造200寸巨屏的效果,楼宇外立面的巨型屏幕现在也随处可见,成为城市中的一道道靓丽风景线。

而「越来越小」指的是人们希望包括智能手机、智能手表以及VR/AR等贴身智能设备的体积尽量小一些,以方便随身携带,同时还要能兼顾出色的显示效果。

但「实体屏幕」受制于加工技术、成本、工作周期和耗电性能等多方面的因素,显然无法无止境的扩大,因此人们对于屏幕的两种需求归纳起来其实就是:基于微显示技术来通过「光学放大」的方式得到远超屏幕尺寸的图像显示,从而减少设备体积对空间的占用。

目前的微显示技术主要应用于家庭背投显示、会议以及室外投影、AR/VR头戴式设备、小尺寸的HUD和电子取景器等场景。与传统的平板显示相比,微显示技术的优点在于:易于集成到可穿戴设备中,高分辨和高清晰度以及更加节能环保。

微显示技术的「四大天王」

按照成像原理的不同,微显示技术可以分为LCD微显示技术、LCoS(Liquid Crystal on Silicon,硅基液晶)微显示技术、Micro LED微显示技术以及近几年兴起的Micro OLED微显示技术。

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LCD微显示技术是一种透射型的微显示技术,其中相对成熟的方案被称为有源矩阵液晶显示器(AMLCD)方案,其背光源发出的光在经过每一像素时受到液晶单元的调制,液晶单元则受显示屏上晶体管的控制。

美国高平电子(Kopin)基于AMLCD方案研发了独有的Cyberdisplay微显示方案,合作企业包括深圳东方景、日本Scalar、Tekom、三菱电机、奥林巴斯(Olympus)、美国Microoptical、Yello Mosquito等。

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LCoS微显示技术是将半导体与LCD技术相结合的反射式液晶投影新技术,其主要通过反射外部光源进行成像,相比LCD微显示技术,其具备产品结构简单、低成本的优势,但劣势在于体积要相对更大一些。

LCoS显示器最初是为大屏幕投影仪而开发的,但在随后诞生的LCoS微显示技术却在微型投影仪领域找到了消费市场,并被广泛应用于AR头戴设备和车载HUD领域。

同时,LCoS微型显示技术还被应用于一些近眼显示(Near To Eye)设备,例如数码相机、胶片相机和头戴式显示器的电子取景器。这些设备使用铁电液晶(被称为FLCoS)制成,相比其他类型的液晶成像更快,从而可以产生高质量的图像。

目前,LCoS微显示方案供应商主要有JVC、TMDC(Taiwan MicroDisplay Corporation)、Himax、Syndiant、HOLOEYE Systems,以及FLCoS微显示方案供应商Displaytech、高平电子等。

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Micro LED微显示技术是近几年的一大热门话题,它指的是在一个芯片上集成的高密度微小尺寸的LED阵列,让LED显示屏的每一个像素可以定址并单独驱动点亮,可看成是户外LED显示屏的微缩版,将像素点距离从毫米级降低至了微米级。

Micro LED微显示屏的优点很明显,不仅继承了无机LED的高效率、高亮度、高可靠度及反应时间快等特点,还具备自发光无需背光源的特性,降低对极化和封装层的要求,可以说是囊括了节能、机构简易、体积小、薄型等多种优势。除此之外,因为LED可以制作成超微小的尺寸,Micro LED微显示屏还具备解析度超高的特性,可轻松达1500ppi以上。

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但Micro LED微显示屏一直面临着量产的难题,即如何将LED芯片批量转移到控制电路板上。目前,毫米级的Micro LED大屏已经取得了不小的突破,多家企业均实现量产,但价格却高的离谱——三星2020年推出的110寸Micro LED电视,在韩国售价高达1.7亿韩元;索尼2019年推出的Crystal LED电视的16K版本,售价达到惊人的580万美元。

VR/AR等可穿戴设备需要的微米级Micro LED目前还没有取得量产技术上的突破,现阶段包括三星、索尼在内的企业推出的Micro LED屏幕芯片晶粒尺寸最小的也超过了50微米,因此又被称为「Mini LED」技术,以示和50微米以下的「真·Micro LED」技术的区别。

Mini LED和Micro LED除了晶粒尺寸,还在技术、制造基础设施要求以及应用等多个方面存在差异。Mini LED目前可以在现有的晶片厂进行制造,没有或几乎不需要额外的投资,但50微米以下晶粒的Micro LED制造就需要在组装和芯片结构方面达成重大的技术突破,并需要对制造基础设施进行大幅度革新。从某种意义上来说,Mini LED只是通往更高难度Micro LED技术道路上的「垫脚石」,会先一步在消费级市场普及开来,但最终一定会被替代。

征服Micro LED微显示技术的道路依然漫长,可能需要以5年至10年为周期进行技术的积累与革新。换而言之,Micro LED微显示技术是当下业界公认的最佳方案,并且大势所趋,但技术方面还远不成熟,工艺要求高、难度大,短期内恐怕还无法实现突破。

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Micro OLED微显示技术是最近3-5年内新崛起的微显示技术,由已经非常成熟的OLED显示技术发展而来,目前已能够和LCD与LCoS微显示技术在价格、性能上进行竞争。

OLED微显示技术在AR/VR领域的应用有着巨大的优势:清晰鲜亮的全彩显示、超低的功耗等,同时也并非像Micro LED那样“遥不可及”,可谓是VR/AR头显发展的一大推动力,几乎铁板钉钉会成为这个领域新一代显示系统的基石。

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同时,一种半导体和OLED结合的一种新型显示技术——OLEDoS(OLED?on Silicon,硅基OLED)已经出现,即将有机发光二极管(OLED)直接制作在单晶硅集成电路芯片(包括像素有源矩阵、控制电路、相关的显示驱动电路、IO接口电路和其他功能部件)上,属于有源有机发光二极管(AMOLED)中的一种,将会是下一代智能穿戴显示的主要方案。

三雄争霸,「Next Big Thing」花落谁家?

Micro OLED技术的成熟无疑赶上了VR/AR行业的爆发前夕。根据高平电子公布的2020年Q4财报,其第四季度营收为1390万美元,同比增长60%,2020年全年营收增长36%,Q4净利润为130万美元,相比2019年Q4的净亏损720万美元有了大幅改善,此外,用于AR的微型显示器销售强劲。

高平电子在VR/AR微显示领域的布局很广泛,囊括了AMLCD、LCoS以及Micro OLED三种不同的微显示技术。

2017年9月,高平电子完成对联想控股子公司——联想新视界的战略投资,发力AR领域;同月,国内制造业巨头歌尔斥资2460万美元收购高平电子近10%的股份,同样是瞄准微显示技术在VR/AR领域的价值。同年7月,国内最大的平板显示器制造商京东方与高平电子、云南奥雷德光电合资建立Micro OLED产线,并于2019年10月实现量产。

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今年1月份的CES 2021上,松下展出的新款超短焦VR眼镜就配备的就是高平电子的微显示屏。高平电子与3M紧密合作,通过微显示器与Pancake光学器件为松下VR眼镜提供单眼2.6K×2.6K(2560×2560)的高分辨画面显示。

另一家Micro OLED微显示领域的顶尖企业eMagin在底层技术上可能还要更胜高平电子一筹。eMagin在今年3月2日宣布,其dPd(Direct Patterning Display,直接图案显示)技术已获得美国专利商标局的认证,去除了传统OLED使用的彩色滤光片,让屏幕的显示亮度和色彩大幅度提升,可实现数字电影新方案DCI-P3标准的色彩要求。

在2017年的一份新闻稿中,eMagin表示已将独有的dPd技术授权给一家未具名的“T1级消费电子公司”。不过,eMagin至今还未获得和消费级产品相关的订单,这也意味着这家“T1级消费电子公司”尚未面向市场发售产品。

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过去,高平电子和eMagin生产的微显示屏主要客户是军方,用量相对较小,需求更偏向于定制化,但未来随着VR/AR市场迎来井喷,可以说拥有着非常大的成长空间。这两家美股上市公司自2020年年底以来股价一飞冲天就是最好的证明:

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高平电子创始人John C.C. Fan「范钦强」博士在发布2020年Q4财报时曾表示,“本季度,我们收到了第一笔量产订单,并开始出货720p双叠层ColorMax OLED微显示器。我们还宣布了一项开发超高亮度单色MicroLED显示器的协议。我们相信,ColorMax OLED和Micro LED的先进显示器将成为国防、企业和消费者应用中即将出现的AR/VR产品浪潮的关键推动力。目前,几乎我们所有的开发计划都与AR和VR的应用相关,随着AR和VR细分市场不断吸引越来越多的注意,高平电子可以很好地满足这一需求。我们有信心为即将到来的AR/VR时代做好准备,我们的前途一片光明。”

不过,无论是高平电子,还是eMagin,都还无法与Micro OLED领域的最大霸主「索尼」相抗衡。2020年10月,日本「日刊工业新闻」报道称,索尼将为苹果提供OLED微显示器,用于传闻许久的AR/VR(MR)头戴设备,该报道得到了显示器行业资深分析师Ross Young的证实。

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今年2月份,外媒报道称,苹果正与台积电合作,开发一种新型的微型OLED显示器,用于未来的智能眼镜类设备。截至目前,尚没有消息公开这次苹果与台积电合作的详情,但鉴于eMagin在2017年曾对“T1级消费电子公司”授权,这次苹果与台积电的合作如果涉及eMagin也丝毫不会让人感到意外。

Market&Markets预测,全球微显示市场规模预计将从2020年的7.12亿美元增长到2025年的36.09亿美元,年复合增长率达38.4%。微显示技术在尺寸上的缩小和技术上的改进将进一步促进HMD在多个行业的应用,激活市场对Micro OLED显示器的需求增长,另一方面,全球汽车行业高级辅助驾驶系统ADAS和HUD的广泛应用也将进一步推动微显示市场的增长。

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尽管索尼拔得头筹,但凭借着高平电子与京东方和歌尔的亲密关系,或许国内市场将成为高平电子一展拳脚的最佳选择。而eMagin作为三家企业中实力相对较弱的一方,需要尽快在订单和量产上取得突破才能从市场的增长受益,除非它的合作方真的是苹果。

Micro OLED领域的中国企业

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▲图片来源:京东方

除了京东方、奥雷德和台积电(传言称其正与苹果联合研发Micro OLED和Micro LED显示技术),Micro OLED领域还有哪些中国企业的身影?其实并不太多。

据了解,高平电子在中国的合作方除了京东方,还有湖畔光电。湖畔光电不仅是高平电子Micro OLED显示屏的代工企业,还是其Micro OLED背板的客户和研发伙伴。

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视涯技术(SeeYA Technology)同样从事Micro OLED系列产品的研发,拥有自己的工厂。从产品参数上来说,与高平电子的产品较为接近。这也是国内为数不多能量产Micro OLED微显示屏的企业。

总的来说,作为Micro LED技术未成熟前的过渡,Micro OLED将在很长一段时间里伴随着VR/AR产业的成长。集合了OLED技术的优势,还能够在成本上与其他微显示解决方案平起平坐的Micro OLED到底会给行业带来怎样的改变?也许不远的将来,我们就能够看到。




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最新评论

引用 htxss172 2021-5-11 00:55
不错 支持一个了
引用 dzkoy952 2021-5-11 00:35
小白一个 顶一下
引用 pkpfx549 2021-5-11 00:28
说的真有道理啊!
引用 ydqhv179 2021-5-11 00:26
我也是坐沙发的
引用 oipqa067 2021-5-11 00:24
不错,支持下
引用 tjpwd379 2021-5-11 00:22
鼎力支持!!
引用 pkpfx549 2021-5-11 00:20
前排支持下了哦~
引用 klbrj141 2021-5-11 00:17
我也顶起出售广告位
引用 fwqbh146 2021-5-10 01:54
在撸一遍。。。
引用 uvlki859 2021-5-10 01:34
无论是不是沙发都得回复下
引用 maics660 2021-5-10 01:33
撸过
引用 iukyq278 2021-5-10 01:05
这个贴不错!!!!
引用 oipqa067 2021-5-10 00:54
不错,支持下
引用 sfezm255 2021-5-10 00:54
为毛老子总也抢不到沙发?!!
引用 oipqa067 2021-5-10 00:30
我也顶起出售广告位
引用 dmjxv265 2021-5-10 00:27
这个贴不错!!!!
引用 sfezm255 2021-5-10 00:26
我是个凑数的。。。
引用 pzrdf009 2021-5-10 00:25
我擦!我要沙发!
引用 kitnw069 2021-5-9 00:48
楼上的稍等啦
引用 rpweq565 2021-5-9 00:20
LZ帖子不给力,勉强给回复下吧

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