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元宇宙刷屏!Mini/Micro LED影响几何?

2021-12-27 16:59
行家说Display
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行家说Display 导读:

近日,有消息称,苹果已开始规划第二代 AR/MR 头设,Meta 也开放了虚拟世界 Horizon Worlds。自元宇宙概念兴起,各大科技巨头以行动证明了其发展的决心。

元宇宙,最通俗的解释,是指一个平行于现实世界的虚拟世界。而落到产业而言,它是多项前沿技术的结合,是5G、万物互联、虚拟引擎等各种新技术能共同汇入的大海。那么在“元宇宙”这一爆火的概念里,显示产业扮演着怎样的角色?

在新风口之下,Mini/Micro LED能否助力?爆火的背后,有机会加速商业化风口上的Mini LED进一步渗透,还是会加速数十年束之高阁的Micro LED技术,撬开规模商业化大门?

从显示的角度上看,大致可以从两个层面与元宇宙适配:VR/AR等可穿戴式设备和沉浸式大屏显示。本篇文章主要从VR/AR等可穿戴设备出发,探寻Mini/Micro LED于元宇宙的发展机会、技术难题,供应链情况等。(下一期将着眼于沉浸式大屏)

元宇宙里的显示—可穿戴设备

终端市场

VR/AR头显作为“元宇宙”标志性的硬件设施,近年实现了出货量的快速上涨。

2020年,Meta(Facebook)发布的Oculus Quest 2已成为VR领域现象级产品。据IDC数据显示,Oculus在2021年一季度全球出货量第一,实现了66.3万台的出货量,同比上涨207.4%。除此之外,Quest 2还引领了VR行业的变革,在2021年的多款VR新品在定价上已经接近或者仅略高于成本价格。

据IDC 预计,2025年全球VR/AR 设备出货量将达到4965 万部(20-25 年CAGR: 53%)。在应用端,根据Steam 数据,2020 年3 月以来Steam 平台VR 活跃用户占比大幅攀升,从2020年3 月的1.16%增长至2021 年5 月最高的2.31%,其中Oculus 份额在60%以上。

显示屏应用

那么,这些设备搭配了哪些显示屏?

当下,LCD屏幕是主流,包括Oculus2、DP的PI Ultra一体机、Pico的NEO3、HTC的 focus3等,这四个品牌均在全球出货量TOP5,最新产品也大多是使用LCD屏幕,并且根据头显产品低延时的要求,多是使用Fast-LCD,主要由京东方、华星光电、深天马供货。

其次是OLED屏幕,TOP5之一的索尼,是OLED屏头显主要玩家。近日,索尼再次推出了一款搭载4K Micro OLED显示器的VR头显原型,不过该产品仍是原型阶段,发布时间未定。因Micro OLED超薄、高亮度、对比度和低延时的特征,OLED屏幕方面主要是采用Micro OLED。

SONY 产品显示器

值得注意的是,此前,Oculus Quest 1使用的是OLED,Quest 2则改为了LCD。2016-2018 年发布的VR 产品(如HTC Vive、PSVR、Oculus Quest 1 等)大多采用OLED 屏幕;2018年开始,LCD 逐步成为VR 厂商的主流选择,Oculus、Pico、HTC、Value 等厂商在其迭代的入门级VR 机型中选择LCD 屏幕,其中包括Oculus Quest 2、PICO Neo 3 等出货量较大机型。

Mini LED屏幕是当前的热门选择之一,目前已有两个品牌实现应用,Varjo和Pimax。Varjo Aero 屏幕的分辨率为2880 x 2720,Pimax Reality 12K QLED则是双5620×2720 的200Hz HDR液晶面板。Mini LED屏幕有着高分辨率、高刷新率的特点,目前价格较高,暂时属于较高端的设备。不过有传言表示Meta已开始准备Mini LED屏幕的新产品,科技巨头的应用有望进一步扩大Mini LED设备出货量。

Micro LED也出现在三家知名厂商的产品中,包括小米、TCL雷鸟推出的VR/AR眼镜,以及近日的OPPO Air Glass。相较于LCD、OLED和Mini LED,Micro LED不仅有着高刷新率、低延时,还有着高分辨率、低功耗、轻薄的性能优势。

行家说Research认为,随着Micro LED进一步发展,可达到2000PPI,将是最为适合VR/AR等设备的屏幕。当前,VR/AR眼镜分辨率仍然不高,互动性光源即像素的Micro LED,是唯一不需要把像素填满显示界面的自发光显示技术,能进行多功能整合,如浮空触控、全息投影,或集合更多传感器、太阳能板等,这将能带来革命性体验,符合元宇宙的畅想。

最为关键的是,目前AR/VR装置以光波导技术为主流方案,但是其光使用率仅有1~10%,造成了大量光损失的缺点,以目前单绿光百万尼特的亮度水平,经过光波导的扩瞳、传导之后,抵达人眼也仅只有500尼特左右。而户外环境光的亮度大概为1000尼特以上,因此若要达到在户外使用的需求,那么类似于Micro LED的高亮度的显示技术将必不可缺。

制程、良率及成本,依然是Micro LED重点

Micro LED虽是最为适合的显示技术,但规模量产化以及成本依然是当下主要问题。

华灿光电表示,很多致力于光波导技术的公司已展示出较为先进的AR眼镜,几乎都对Micro LED的小型化优势十分看好,但也反馈了一些问题,比如目前的良率较低,坏点较多,以及单色显示屏局部区域出现偏色的问题。

华灿光电给出一组数据:若眼镜采用了两块2.1吋屏,分辨率1600×1600,1077PPI,经过计算,每个像素的pitch大概是23.5μm,再解构成红绿蓝三色,每颗芯片的pitch大概为7×23μm。考虑到如此小的芯片红光激发效率可能较低,所以更适合做成pentile排列,即将一个像素分为四个区域:2红,1绿,1蓝,那么每个子像素pitch尺寸就是23.5÷2=11.8μm。

在目前高通晓龙XR2处理器最高可以驱动单眼3k的分辨率的情况下,假设让这款处理器发挥最大性能,单个子像素要做到约6μm×6μm。

进一步想要达到绝对逼真,让人无法分清现实和虚拟的话,需要做到双眼16k,即单眼8k。假设还是这块2.1吋屏,除了需要算力更强的处理器以外,Micro LED单个子像素尺寸要做到2μm左右。

再加上对亮度、光效等需求,那么在外延制程上对外延片的波长、亮度均匀性、缺陷的控制能力具备较高的造诣;以及芯片制程上,对外延片和CMOS背板键合、衬底剥离等后段工艺具备更好的控制水平,才能有效提升微显示屏的可用性。

根据今年小米、TCL雷鸟、Vuzix、OPPO等发布的产品来看,据推测均是使用JBD显示屏,JBD已公布的产品使用了4μm芯片,其0.13英寸显示器能实现大于4M nits亮度。

来源:JBD

在制程之外,成本亦是Micro LED面临的问题之一。

根据相关数据显示,在VR头显中,屏幕成本占比较高达34%。不过不同屏幕差价较大,如Oculus Quest 2中屏幕(LCD)占比约17%。

从市场上来看,VR/AR等设备厂商因扩宽市场的需求较高,对成本有一定要求。在今年发布的Micro LED设备中,OPPO表示2022年春季即将发售,其价格如何,值得期待。

较之Micro LED,目前Mini LED或许正站在风口之上。不同于Mini LED背光在大尺寸上的应用,鸿利智汇表示,Mini LED背光在大尺寸的应用上有着成本高、技术难度大等问题,小尺寸的VR和智能穿戴产品具有明显优势,可快速实现量产。

当前,供应链环节中,隆利是Mini背光模组供应厂商之一,目前隆利搭载Mini-LED背光技术的VR产品已向国际知名企业供货。

鸿利智汇也向国际知名企业供货Mini LED 背光灯板,目前鸿利Mini LED VR项目已实现多个规格的量产(3.2”&2.48”),主要是使用Mini LED倒装芯片+COB封装工艺+分区显示。目前,AR/VR 产品的使用场景涉及多个领域。

未来的显示技术

在“元宇宙”加持下,Mini /Micro LED于VR/AR等设备迎来了新的机遇。

不在产业化进程当中,所面临的不仅仅是Micro LED自身的问题。根据可穿式设备的特性,华灿光电提出,未来的显示技术将向着全彩、高亮度、低能耗、高分辨率发展。在减重的前提下,所以省电、提升光效就成为重中之重。

从供应链角度看,据行家Research推测,穿戴式产品(包括手环、手表)因技术门槛与成本阻碍相对低,预计可在2021年导入市场,2022年进入增长期。加上TV、IT等其他应用,到2025年芯片端的年产值将为3.68亿USD,占LED市场规模的2%,消耗约321万片四吋片。

来源:《2021微间距LED显示屏调研白皮书》

而Mini LED方面,行家Research预计,在2021年背光芯片产值达1.64亿美金,2025年将达到13.89亿美金,复合增长率达53.31%,Mini LED背光灯板产值则由2021年的60.8亿美金增长至2025年的61.64亿美金。

供应链玩家也对Mini/Micro LED抱有信心,鸿利认为,在未来,Mini LED产品将在VR/AR等设备商呈现良好的发展态势;近日錼创科技、台湾工研院表示Micro LED最快将于2年进入产业化,并有多家品牌进入客户洽谈新品开发规格阶段。随着技术的升级、成本的下降,Micro LED市场有望进一步扩大。

从终端厂商来看,科技大厂的布局也将进一步影响Mini/Micro LED行业的发展,今年,已有小米、TCL雷鸟、OPPO推出Micro LED眼镜,而苹果也一直在加深对Micro LED的研究;Mini LED方面则已有两款产品正式发布,国际大厂Meta据称将使用Mini LED。

以此可见,在Mini/Micro LED产业的快速发展下,有望加速产品降本,进一步推动应用Mini/Micro LED的VR/AR等可穿戴设备产品落地。另一方面,元宇宙概念的兴起,也将扩展Mini/Micro LED技术的应用范围,利好供应链厂商。

不过“元宇宙”对于显示的影响也不仅仅是局限于VR/AR等设备,因VR/AR设备尺寸较小,对供应链产值影响有限,若“元宇宙”能进一步推进大屏显示的应用落地,那么对供应链而言,将是不小的增量市场。

下一期,将从“沉浸式大屏”方向探寻“元宇宙”对显示行业的影响。

END

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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