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          “元宇宙”刷屏!Mini/Micro LED影響幾何?

          日期:2021-12-29    來源:行家說Didplay


          元宇宙,最通俗的解釋,是指一個平行于現實世界的虛擬世界。而落到產業而言,它是多項前沿技術的結合,是5G、萬物互聯、虛擬引擎等各種新技術能共同匯入的大海。那么在“元宇宙”這一爆火的概念里,顯示產業扮演著怎樣的角色?

          在新風口之下,Mini/Micro LED能否助力?爆火的背后,有機會加速商業化風口上的Mini LED進一步滲透,還是會加速數十年束之高閣的Micro LED技術,撬開規模商業化大門?

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          從顯示的角度上看,大致可以從兩個層面與元宇宙適配:VR/AR等可穿戴式設備沉浸式大屏顯示。本篇文章主要從VR/AR等可穿戴設備發,探尋Mini/Micro LED于元宇宙的發展機會、技術難題,供應鏈情況等。(下一期將著眼于沉浸式大屏

          元宇宙里的顯示—可穿戴設備

          • 終端市場

          VR/AR頭顯作為“元宇宙”標志性的硬件設施,近年實現了出貨量的快速上漲。

          2020年,Meta(Facebook)發布的Oculus Quest 2已成為VR領域現象級產品。據IDC數據顯示,Oculus在2021年一季度全球出貨量第一,實現了66.3萬臺的出貨量,同比上漲207.4%。除此之外,Quest 2還引領了VR行業的變革,在2021年的多款VR新品在定價上已經接近或者僅略高于成本價格。

          據IDC 預計,2025年全球VR/AR 設備出貨量將達到4965 萬部(20-25 年CAGR: 53%)。在應用端,根據Steam 數據,2020 年3 月以來Steam 平臺VR 活躍用戶占比大幅攀升,從2020年3 月的1.16%增長至2021 年5 月最高的2.31%,其中Oculus 份額在60%以上。

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          • 顯示屏應用

          那么,這些設備搭配了哪些顯示屏?

          當下,LCD屏幕是主流,包括Oculus2、DP的PI Ultra一體機、Pico的NEO3、HTC的 focus3等,這四個品牌均在全球出貨量TOP5,最新產品也大多是使用LCD屏幕,并且根據頭顯產品低延時的要求,多是使用Fast-LCD,主要由京東方、華星光電、深天馬供貨。

          其次是OLED屏幕,TOP5之一的索尼,是OLED屏頭顯主要玩家。近日,索尼再次推出了一款搭載4K Micro OLED顯示器的VR頭顯原型,不過該產品仍是原型階段,發布時間未定。因Micro OLED超薄、高亮度、對比度和低延時的特征,OLED屏幕方面主要是采用Micro OLED。

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          值得注意的是,此前,Oculus Quest 1使用的是OLED,Quest 2則改為了LCD。2016-2018 年發布的VR 產品(如HTC Vive、PSVR、Oculus Quest 1 等)大多采用OLED 屏幕;2018年開始,LCD 逐步成為VR 廠商的主流選擇,Oculus、Pico、HTC、Value 等廠商在其迭代的入門級VR 機型中選擇LCD 屏幕,其中包括Oculus Quest 2、PICO Neo 3 等出貨量較大機型。

          Mini LED屏幕是當前的熱門選擇之一,目前已有兩個品牌實現應用,Varjo和Pimax。Varjo Aero 屏幕的分辨率為2880 x 2720,Pimax Reality 12K QLED則是雙5620×2720 的200Hz HDR液晶面板。Mini LED屏幕有著高分辨率、高刷新率的特點,目前價格較高,暫時屬于較高端的設備。不過有傳言表示Meta已開始準備Mini LED屏幕的新產品,科技巨頭的應用有望進一步擴大Mini LED設備出貨量。

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          Micro LED也出現在三家知名廠商的產品中,包括小米、TCL雷鳥推出的VR/AR眼鏡,以及近日的OPPO Air Glass。相較于LCD、OLED和Mini LED,Micro LED不僅有著高刷新率、低延時,還有著高分辨率、低功耗、輕薄的性能優勢。

          行家說Research認為,隨著Micro LED進一步發展,可達到2000PPI,將是最為適合VR/AR等設備的屏幕。當前,VR/AR眼鏡分辨率仍然不高,互動性光源即像素的Micro LED,是唯一不需要把像素填滿顯示界面的自發光顯示技術,能進行多功能整合,如浮空觸控、全息投影,或集合更多傳感器、太陽能板等,這將能帶來革命性體驗,符合元宇宙的暢想。

          最為關鍵的是,目前AR/VR裝置以光波導技術為主流方案,但是其光使用率僅有1~10%,造成了大量光損失的缺點,以目前單綠光百萬尼特的亮度水平,經過光波導的擴瞳、傳導之后,抵達人眼也僅只有500尼特左右。而戶外環境光的亮度大概為1000尼特以上,因此若要達到在戶外使用的需求,那么類似于Micro LED的高亮度的顯示技術將必不可缺。

          制程、良率及成本,依然是Micro LED重點

          Micro LED雖是最為適合的顯示技術,但規模量產化以及成本依然是當下主要問題。

          華燦光電表示,很多致力于光波導技術的公司已展示出較為先進的AR眼鏡,幾乎都對Micro LED的小型化優勢十分看好,但也反饋了一些問題,比如目前的良率較低,壞點較多,以及單色顯示屏局部區域出現偏色的問題。

          華燦光電給出一組數據:若眼鏡采用了兩塊2.1吋屏,分辨率1600×1600,1077PPI,經過計算,每個像素的pitch大概是23.5μm,再解構成紅綠藍三色,每顆芯片的pitch大概為7×23μm。考慮到如此小的芯片紅光激發效率可能較低,所以更適合做成pentile排列,即將一個像素分為四個區域:2紅,1綠,1藍,那么每個子像素pitch尺寸就是23.5÷2=11.8μm。

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          在目前高通曉龍XR2處理器最高可以驅動單眼3k的分辨率的情況下,假設讓這款處理器發揮最大性能,單個子像素要做到約6μm×6μm。

          進一步想要達到絕對逼真,讓人無法分清現實和虛擬的話,需要做到雙眼16k,即單眼8k。假設還是這塊2.1吋屏,除了需要算力更強的處理器以外,Micro LED單個子像素尺寸要做到2μm左右。

          再加上對亮度、光效等需求,那么在外延制程上對外延片的波長、亮度均勻性、缺陷的控制能力具備較高的造詣;以及芯片制程上,對外延片和CMOS背板鍵合、襯底剝離等后段工藝具備更好的控制水平,才能有效提升微顯示屏的可用性。

          根據今年小米、TCL雷鳥、Vuzix、OPPO等發布的產品來看,據推測均是使用JBD顯示屏,JBD已公布的產品使用了4μm芯片,其0.13英寸顯示器能實現大于4M nits亮度。

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          在制程之外,成本亦是Micro LED面臨的問題之一。

          根據相關數據顯示,在VR頭顯中,屏幕成本占比較高達34%。不過不同屏幕差價較大,如Oculus Quest 2中屏幕(LCD)占比約17%。

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          從市場上來看,VR/AR等設備廠商因擴寬市場的需求較高,對成本有一定要求。在今年發布的Micro LED設備中,OPPO表示2022年春季即將發售,其價格如何,值得期待。

          較之Micro LED,目前Mini LED或許正站在風口之上。不同于Mini LED背光在大尺寸上的應用,鴻利智匯表示,Mini LED背光在大尺寸的應用上有著成本高、技術難度大等問題,小尺寸的VR和智能穿戴產品具有明顯優勢,可快速實現量產。

          當前,供應鏈環節中,隆利是Mini背光模組供應廠商之一,目前隆利搭載Mini-LED背光技術的VR產品已向國際知名企業供貨。

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          鴻利智匯也向國際知名企業供貨Mini LED 背光燈板,目前鴻利Mini LED VR項目已實現多個規格的量產(3.2”&2.48”),主要是使用Mini LED倒裝芯片+COB封裝工藝+分區顯示。目前,AR/VR 產品的使用場景涉及多個領域。

          未來的顯示技術

          在“元宇宙”加持下,Mini /Micro LED于VR/AR等設備迎來了新的機遇。

          不在產業化進程當中,所面臨的不僅僅是Micro LED自身的問題。根據可穿式設備的特性,華燦光電提出,未來的顯示技術將向著全彩、高亮度、低能耗、高分辨率發展。在減重的前提下,所以省電、提升光效就成為重中之重。

          從供應鏈角度看,據行家Research推測,穿戴式產品(包括手環、手表)因技術門檻與成本阻礙相對低,預計可在2021年導入市場,2022年進入增長期。加上TV、IT等其他應用,到2025年芯片端的年產值將為3.68億USD,占LED市場規模的2%,消耗約321萬片四吋片。

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          來源:《2021微間距LED顯示屏調研白皮書》

          而Mini LED方面,行家Research預計,2021年背光芯片產值達1.64億美金,2025年將達到13.89億美金,復合增長率達53.31%,Mini LED背光燈板產值則由2021年的60.8億美金增長至2025年的61.64億美金。

          供應鏈玩家也對Mini/Micro LED抱有信心,鴻利認為,在未來,Mini LED產品將在VR/AR等設備商呈現良好的發展態勢;近日錼創科技、臺灣工研院表示Micro LED最快將于2年進入產業化,并有多家品牌進入客戶洽談新品開發規格階段。隨著技術的升級、成本的下降,Micro LED市場有望進一步擴大。

          從終端廠商來看,科技大廠的布局也將進一步影響Mini/Micro LED行業的發展,今年,已有小米、TCL雷鳥、OPPO推出Micro LED眼鏡,而蘋果也一直在加深對Micro LED的研究;Mini LED方面則已有兩款產品正式發布,國際大廠Meta據稱將使用Mini LED。

          以此可見,在Mini/Micro LED產業的快速發展下,有望加速產品降本,進一步推動應用Mini/Micro LED的VR/AR等可穿戴設備產品落地。另一方面,元宇宙概念的興起,也將擴展Mini/Micro LED技術的應用范圍,利好供應鏈廠商。

          不過“元宇宙”對于顯示的影響也不僅僅是局限于VR/AR等設備,因VR/AR設備尺寸較小,對供應鏈產值影響有限,若“元宇宙”能進一步推進大屏顯示的應用落地,那么對供應鏈而言,將是不小的增量市場。


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