VR/AR設(shè)備上，我們在期待一塊怎樣的屏幕？

　　“元宇宙”這把火已經(jīng)燒到上游產(chǎn)業(yè)鏈了！近日，TCL科技發(fā)布公告稱，將投資150億元擴(kuò)建一條第6代LTPS LCD顯示器件生產(chǎn)線，生產(chǎn)中小尺寸高端顯示屏幕，可用于VR等設(shè)備。

　　▲TCL科技發(fā)布公告

　　京東方控股的子公司云南創(chuàng)視界正在新建一條12英寸硅基OLED生產(chǎn)線，總投資額為34億元，計(jì)劃年產(chǎn)能達(dá)到523萬片。同時(shí)，京東方還在為VR/AR廠商們提供小尺寸的Fast LCD和硅基OLED等目前常用的微型顯示屏幕。國內(nèi)屏幕廠商們正在加大布局VR/AR設(shè)備中微型顯示屏幕產(chǎn)線。

　　中國的上游顯示產(chǎn)業(yè)鏈玩家，正通過一塊小小的微顯示屏，實(shí)打?qū)嵉卮蛲ㄔ钪娓拍畹拇箝T，也讓中國制造，試圖搶先站穩(wěn)元宇宙領(lǐng)域的一個(gè)制高點(diǎn)。微型顯示屏幕占用空間小，主要應(yīng)用于體積小、便攜式的近眼顯示系統(tǒng)和投影顯示系統(tǒng)。目前，常見的微型顯示屏幕有硅基液晶（LCoS）、液晶顯示器（LCD）、數(shù)字微鏡器件（DMD）、硅基OLED（OLED-on-Si）、Micro LED、Mini LED幾類。

　　▲VR頭顯Varjo Aero采用Mini LED微型顯示屏幕

　　Markets&Markets調(diào)研機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)2024年微型OLED屏幕市場將達(dá)到近16億美元。國際信息顯示學(xué)會董事會成員Sri Peruvemba同樣表示，全球微顯示器市場2024年預(yù)計(jì)將達(dá)到5000萬臺，覆蓋AR/VR設(shè)備、智能眼鏡、頭戴式顯示器（HMD）和抬頭顯示器（HUD）等產(chǎn)品領(lǐng)域。

　　微型顯示屏幕是VR/AR等硬件實(shí)現(xiàn)交互的基礎(chǔ)，也是進(jìn)入“元宇宙”的核心技術(shù)之一。供應(yīng)鏈上游顯示屏幕廠商將如何押注未來VR/AR產(chǎn)業(yè)發(fā)展？微型顯示屏幕的核心技術(shù)又有哪些？國內(nèi)玩家能否實(shí)現(xiàn)彎道超車？在與多位上游產(chǎn)業(yè)鏈資深人士交流后，我發(fā)現(xiàn)了微型顯示屏幕背后的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

　　01.微型顯示屏幕與其他屏幕有何不同？

　　很多人好奇，VR設(shè)備、AR設(shè)備上的顯示屏幕與手機(jī)、平板等電子設(shè)備上的屏幕有什么不同？VR設(shè)備、AR設(shè)備以及傳統(tǒng)電子設(shè)備的顯示屏幕距離眼睛的距離不同以及顯示效果不同，因此采用不同的光學(xué)顯示方案。除此之外，同類型的屏幕會根據(jù)產(chǎn)品的需求針對屏幕亮度、屏幕像素給出不同設(shè)計(jì)方案，但整體的工藝制造流程上大體相似。

　　▲VR設(shè)備和AR設(shè)備不同的顯示方案

　　不僅VR設(shè)備和AR設(shè)備與普通的消費(fèi)電子搭載的屏幕有所不同，VR設(shè)備與AR設(shè)備上的屏幕同樣也根據(jù)產(chǎn)品需要擁有不同的衡量標(biāo)準(zhǔn)。

　　1、用VR設(shè)備不再眩暈，難題何時(shí)解？

　　決定VR設(shè)備的顯示效果有三大核心要素：視場角（FOV）、角分辨率（PPD）以及視覺暫留（Persistence）。其中，微型顯示屏幕決定VR設(shè)備的角分辨率大小和視覺暫留，也就是暈動癥程度。我們常用PPI來衡量手機(jī)屏幕分辨率大小，但在VR設(shè)備中人的視野會受限，因此我們會用PPD（角分辨率）來判斷屏幕的清晰程度。PPD指視場角中平均每1°夾角內(nèi)填充的像素點(diǎn)的數(shù)量。

　　▲角分辨率示意圖

　　對于頭戴顯示類產(chǎn)品，PPD數(shù)值越大，就說明該產(chǎn)品對細(xì)節(jié)的顯示越精細(xì)。而想要增加VR設(shè)備的PPD，可以通過減少視角或者增大每1°夾角里的像素點(diǎn)兩種方式。但收窄設(shè)備顯示視角將會降低用戶的沉浸感，因此廠商只能設(shè)計(jì)擁有更多像素點(diǎn)的屏幕從而增加VR頭顯屏幕的顯示分辨率，這也對屏幕的顯示工藝提出更高的要求。

　　據(jù)了解，屏幕顯示主要涉及對屏幕本身以及對鏡片兩大方面的工藝要求，比如說如何能在一塊有限的屏幕中塞入更多的像素點(diǎn)、如何處理像素點(diǎn)之間的漏電問題、以及如何制造出更薄的透鏡運(yùn)用到屏幕當(dāng)中。

　　另一方面，佩戴VR/AR設(shè)備常常會引起視覺暫留現(xiàn)象，即人們在佩戴VR頭顯時(shí)，光信號傳到人的大腦神經(jīng)中幾乎是瞬時(shí)的，人們幾乎瞬時(shí)看到每一個(gè)畫面，但視覺效果會在腦海中停留一段時(shí)間，這就導(dǎo)致了人的大腦和眼前景象造成混亂，從而導(dǎo)致眩暈。這同樣也是很多用戶不能也不愿意長時(shí)間使用VR設(shè)備的主要原因之一。

　　▲VR設(shè)備剛開始使用時(shí)，很容易造成眩暈

　　愛奇藝智能技術(shù)負(fù)責(zé)人史明告訴智東西，造成眩暈的主要原因有人體感官平衡失調(diào)、設(shè)備延時(shí)較大和游戲資源流暢度三個(gè)方面?！捌聊凰⑿侣屎脱訒r(shí)往往呈現(xiàn)正相關(guān)的關(guān)系，我們默認(rèn)屏幕刷新率越高，所造成的延時(shí)越小?！笔访髦v到VR設(shè)備的屏幕刷新率達(dá)到72Hz或者90Hz后，并不會對眩暈造成主要的影響，“最主要的原因還是延時(shí)”。他表示，在實(shí)際設(shè)備成像的過程中，用戶感受到的延時(shí)是從畫面第一幀開始渲染到用戶真正看到過程中所消耗的時(shí)間，目前該過程的時(shí)間在20ms左右，但如果要呈現(xiàn)更好的顯示效果，這個(gè)時(shí)間還需要壓縮。

　　▲部分VR設(shè)備相關(guān)屏幕數(shù)據(jù)對比（智東西整理）

　　我們看到在屏幕大小方面，像Pico、Oculus廠商選擇用一整塊微型顯示屏幕，但是HTC和愛奇藝的VR頭顯卻選擇用兩塊顯示屏幕。愛奇藝智能技術(shù)負(fù)責(zé)人史明講到VR設(shè)備上使用兩塊微型顯示屏幕，一方面是可以達(dá)到更高的屏幕分辨率，另一方面可以更好地調(diào)節(jié)瞳距，從而提升觀看感受。

　　此外，在VR屏幕類型方面，據(jù)智東西調(diào)查，目前市場上的VR頭顯多采用LCD屏幕或者Fast LCD屏幕。Fast LCD屏幕呈像需要一定背光響應(yīng)和數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間，但OLED屏幕不需要，這也是部分高端VR頭顯在現(xiàn)階段選擇采用OLED屏幕的原因之一。

　　事實(shí)上，OLED屏幕也不是VR設(shè)備廠商中的最佳方案，從性能上來看，Micro LED屏幕更具優(yōu)勢。Micro LED屏幕擁有較薄的顯示屏幕、更低的功耗以及更高的顯示分辨率。

　　據(jù)報(bào)道，有業(yè)內(nèi)人士預(yù)測，Micro LED屏幕所消耗的功耗可能只需要OLED屏幕的一半，就可以產(chǎn)生相同的亮度。由于如今Micro LED屏幕還未開始量產(chǎn)，Micro LED是否真的能在微型顯示屏幕市場占據(jù)主導(dǎo)地位，還有待行業(yè)認(rèn)證。

　　▲VR設(shè)備搭載的微型顯示屏幕對比

　　我們可以看到，微型顯示屏幕決定了VR設(shè)備的角分辨率以及易眩暈程度。要想提高VR設(shè)備的顯示清晰程度，需要提高屏幕的角分辨率，增加更多的像素點(diǎn)。并且，廠商需要讓顯示延時(shí)縮短，從而減少用戶的眩暈感。

　　2、AR設(shè)備的屏幕也在等Micro LED？

　　與VR設(shè)備不同，AR設(shè)備是基于現(xiàn)實(shí)環(huán)境為主，顯示更多的信息，人們并非直接通過人眼看到畫面，而是通過其他光學(xué)器件折射到人們的眼前。AR設(shè)備的光學(xué)顯示系統(tǒng)主要分為兩大部分，光學(xué)顯示技術(shù)和微型顯示屏幕，其中在微型顯示屏幕的選擇上，目前存在硅基液晶（LCoS）、數(shù)字光處理（DLP）、硅基OLED（OLED-on-Si）和Micro LED幾種方案。

　　▲AR設(shè)備搭載的微型顯示屏幕之間的對比

　　基于成本、性能等多方面考慮，目前廠商們主要采用LCoS，但大家都默認(rèn)LCoS只是一種過渡階段的產(chǎn)品，未來Micro LED可以提供更好的光學(xué)顯示效果，同時(shí)或成為主流的微型顯示屏幕元器件。其中，LCoS的優(yōu)勢在于其量產(chǎn)的工藝較為成熟，并且大部分參數(shù)都適配光波導(dǎo)，是目前AR設(shè)備的主要方案。但是因?yàn)樵诠饩€損耗程度等原因，LCoS并不是所有廠商們心目中期待的微型顯示屏幕。

　　那最佳的顯示方案是什么？從刷新率、亮度、發(fā)光方式、像素密度等幾個(gè)方面考慮，Micro LED是業(yè)界內(nèi)比較公認(rèn)的最佳解決方案。但其像素尺寸，間距都是幾微米量級，給量產(chǎn)和全彩方案設(shè)計(jì)都帶來了極大的挑戰(zhàn)。

　　▲Micro LED像素點(diǎn)

　　“未來較長一段時(shí)間內(nèi)，無論是AR設(shè)備，還是VR設(shè)備，在微型顯示屏幕這里，應(yīng)該都是幾種方案并行，我們會根據(jù)客戶的需求來選擇?！币晃唤K端廠商的高管告訴智東西?？傮w來看，VR設(shè)備的微顯示屏幕目前主要采用的是Fast LCD屏幕，AR設(shè)備主要采用的是LCoS屏幕或者是硅基OLED，但無論是AR設(shè)備廠商還是VR設(shè)備廠商均對Micro LED屏幕持有很高的期待。

　　02.京東方、TCL紛紛押注微型顯示屏幕賽道

　　現(xiàn)在我們知道，目前主流的VR設(shè)備主要將以Micro LED、硅基OLED為主流，AR設(shè)備顯示方案有LCoS光波導(dǎo)+Micro LED。

　　那么，國內(nèi)外哪些廠家在此布局，以及國內(nèi)玩家與國外玩家處于一個(gè)什么樣的地位上呢？我們首先來看看一線屏幕廠商京東方，京東方已經(jīng)推出5644PPI屏幕分辨率、120Hz+刷新率的硅基OLED屏幕，并表示可以應(yīng)用于VR、AR等領(lǐng)域。調(diào)研機(jī)構(gòu)Omdia表示，京東方Mini LED顯示產(chǎn)品的像素間距范圍已經(jīng)能達(dá)到0.7mm至1.2mm，Micro OLED產(chǎn)品的像素間距范圍為0.39至0.71英寸。

　　在2021維信諾創(chuàng)新大會上，維信諾表示，其子公司辰顯光電已經(jīng)建成了自己全制程Micro LED中試線，未來將通過這條產(chǎn)業(yè)線專注研發(fā)Micro LED，為VR/AR設(shè)備提供微型顯示屏幕。并且，在今年7月下旬，辰顯光電點(diǎn)亮了國內(nèi)首個(gè)擁有326PPI像素密度、具備1600nit顯示亮度、近180°廣視角、1.84英寸Micro LED穿戴樣品流片。據(jù)悉，這是目前中國大陸像素密度最高、尺寸最大的Micro LED可穿戴產(chǎn)品。

　　▲辰顯光電的Micro LED穿戴樣品流片

　　11月16日，TCL科技推出全球首款2.02吋LTPS VR顯示屏幕，擁有1512PPI高分辨率。這同樣是TCL科技打造的首款VR顯示屏幕，標(biāo)志著TCL科技正式進(jìn)軍VR顯示領(lǐng)域。此外，TCL電子和雷鳥科技聯(lián)合創(chuàng)辦的雷鳥創(chuàng)新發(fā)布了首款雙目全彩AR眼鏡雷鳥智能眼鏡先鋒版，采用的是全息光波導(dǎo)技術(shù)和Micro LED微型顯示屏幕。

　　▲雷鳥智能眼鏡先鋒版搭載Micro LED微型顯示屏幕

　　與此同時(shí)，一些初創(chuàng)企業(yè)也攻堅(jiān)克難，計(jì)劃在Micro LED產(chǎn)業(yè)上搶占一席之地。中國香港Micro LED制造商JBD宣布，他們已正式發(fā)布0.13英寸的J013X01VGA系列Micro LED AR微型顯示器產(chǎn)品。

　　▲JBD的0.13英寸J013X01VGA Micro LED顯示器

　　不僅國內(nèi)玩家在布局未來可適用于VR/AR設(shè)備的微型屏幕上干得熱火朝天，國外玩家同樣早早看準(zhǔn)這一賽道。據(jù)韓媒ETnews報(bào)道，蘋果正在開發(fā)一款硅基OLED顯示屏幕的XR設(shè)備。并且，美國微型顯示技術(shù)開發(fā)商Kopin宣布與一家日本消費(fèi)電子制造商達(dá)成合作關(guān)系，雙方將共同開發(fā)2Kx2K全彩Micro LED微型顯示器，瞄準(zhǔn)AR/MR等應(yīng)用。

　　此外，顯示屏幕制造廠商eMagin在11月1日宣布推出一款全彩色OLED微型顯示器產(chǎn)品原型，像素分辨率高達(dá)1920x1200。

　　據(jù)悉，該產(chǎn)品采用了直接圖案顯示（dPd）技術(shù)，亮度達(dá)到超高的10000尼特，這是目前世界上亮度最高的高分辨率、全彩色OLED微型顯示器。eMagin首席執(zhí)行官安德魯·斯克里（Andrew G. Sculley）表示，現(xiàn)有的微型顯示器通常無法為VR/AR提供足夠的亮度。

　　廠商的目標(biāo)是10%的占空比，而光學(xué)系統(tǒng)效率通常同樣在10%的范圍之內(nèi)，因此如果想要眼睛獲得100尼特的亮度，顯示器至少需要10000尼特。三星，屏幕界的“老大哥”，目前看起來卻在微型顯示屏幕方面并無大動作，似乎認(rèn)為大屏幕以及電視才是OLED未來應(yīng)用的主流場景。

　　據(jù)悉，三星正在開發(fā)新技術(shù)，目的是將100英寸以下Micro LED電視的像素間距縮小至0.5mm。無論是高分辨率，還是小尺寸，甚至是屏幕亮度，不同玩家正在紛紛涌入其中，根據(jù)自己的優(yōu)勢開始落子微型顯示屏幕市場。

　　TCL華星COO趙軍曾在2021TCL華星全球顯示生態(tài)大會上分析了國內(nèi)外顯示屏幕的格局。他認(rèn)為，在LCD領(lǐng)域，中國的廠商已經(jīng)形成了全球領(lǐng)先競爭力。而在OLED領(lǐng)域，可能差不多兩到三年，中國和韓國有望在大尺寸和小尺寸能夠達(dá)到一個(gè)同場競技的水平。

　　但同時(shí)趙軍也透露，“在OLED領(lǐng)域、小尺寸蒸鍍OLED、大尺寸的白光OLED，韓國的廠商競爭力比較強(qiáng)。三星SDC在小尺寸、LG顯示在大尺寸等各自領(lǐng)域形成了比較大的領(lǐng)先優(yōu)勢?！弊詈笏v到未來三到五年，甚至五到十年，新一代的顯示技術(shù)，包括印刷OLED、Mini LED和 Micro LED等顯示技術(shù)，中國企業(yè)的進(jìn)展相對來說比較快。

　　03.微型顯示屏幕市場還有哪些痛點(diǎn)？

　　作為VR/AR設(shè)備上的關(guān)鍵零部件，微型顯示屏幕市場還處于剛剛發(fā)展的階段。一方面，是因?yàn)樵趦r(jià)格上，Micro LED的成本較高，據(jù)報(bào)道，Micro LED的成本主要分布在巨量轉(zhuǎn)移及修復(fù)兩大項(xiàng)目上，其中巨量轉(zhuǎn)移是指將Micro LED芯片在更大尺寸且?guī)в羞壿嬰娐返幕迳线M(jìn)行組裝，從而滿足應(yīng)用需求。Micro LED屏幕的成本至少約為LCD屏幕的10倍或OLED顯示屏幕的8倍。

　　▲微型顯示屏幕

　　另一方面，目前的VR/AR設(shè)備主要以B端市場為主，距離普通的消費(fèi)者人群還較遠(yuǎn)。對于普通消費(fèi)群體來說，VR/AR設(shè)備還是個(gè)“新鮮玩意”，聽說過，但還沒有體驗(yàn)過。

　　國外調(diào)研機(jī)構(gòu)尼爾森去年發(fā)布的《5G零售行業(yè)應(yīng)用白皮書》指出，目前90后和00后人群對AR/VR的認(rèn)知度最高，但并沒有覆蓋到全人群。VR/AR設(shè)備市場的應(yīng)用受限，也影響了整個(gè)微型顯示屏幕的市場規(guī)模。高成本以及市場規(guī)模有限都是Micro LED量產(chǎn)階段的“攔路虎”，因此多數(shù)廠商們不愿意在自己的設(shè)備上采用Micro LED的屏幕。

　　隨著技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外的Micro LED產(chǎn)線布局逐漸落實(shí)，Micro LED的刷新率、亮度等特點(diǎn)都將成為其在微型顯示屏幕賽道的獨(dú)特優(yōu)勢。同時(shí)，三星、京東方等廠商的涌入也意味著微型顯示屏幕是一個(gè)擁有較大潛力的藍(lán)海市場。

　　04.結(jié)語：微型顯示屏幕或成顯示屏幕廠商新的發(fā)力點(diǎn)

　　今年科技圈的年度熱詞“元宇宙”為VR/AR賽道的玩家們帶來了較高的關(guān)注度，VR/AR設(shè)備上的微型顯示屏幕也逐漸成為各大顯示廠商追逐新的發(fā)力點(diǎn)。近日，索尼在其活動日上公布了一款8K分辨率的VR頭顯模型，采用的是Micro OLED微型顯示屏，Micro OLED微型顯示屏幕也逐漸開始成為高端VR設(shè)備的優(yōu)先選擇。

　　據(jù)調(diào)研機(jī)構(gòu)Omdia的報(bào)告顯示，到2026年，消費(fèi)類VR市場價(jià)值將達(dá)到160億美元，比2021年增長148%。隨著VR/AR設(shè)備的廣泛應(yīng)用，微型顯示屏幕即將成為屏幕賽道新的風(fēng)口。國內(nèi)玩家能否可以借此機(jī)會彎道超車，率先搶占優(yōu)勢？我們將持續(xù)關(guān)注涉及微型顯示屏幕的廠商們在新的市場變動中如何發(fā)揮自己的優(yōu)勢。

　　作者 |  徐珊

　　編輯 |  云鵬