向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了
广告

AR显示技术优劣:被动式微显示技术、主动式微显示技术及扫描显示技术

AR眼镜的主流显示技术可分为 被动式微显示技术、主动式微显示技术及扫描显示技术。

苹果推出期盼已久的MR设备“Vision Pro”采用Micro OLED技术,透过外侧屏幕能显示出表情状况,业界也期待随着AR 技术继续发展,能从Micro OLED过渡到同样身为次世代显示技术的Micro LED,使AR设备实现轻薄化、眼镜化。LGzesmc

自2021年到现在,全世界已有超过10个品牌厂商推出Micro LED穿透式AR智慧眼镜概念机。TrendForce预估,至2026年Micro LED穿透式AR智慧眼镜芯片产值约为3,830万美元,2023~2026年Micro LED芯片的年复合成长率约704%。LGzesmc

2021-2026 Micro LED AR 眼镜芯片产值LGzesmc

但Micro LED在AR技术的优势到底在哪?为何苹果选择先使用Micro OLED?还有其他能应用在AR领域的显示技术吗? AR设备也分理想和现实 虽然许多AR设备都有扩增实境(AR)功能,但如同苹果Vision Pro一样,最终外貌并非库克理想中的样子。LGzesmc

了解开发过程的知情人士透露,这款产品其实远远偏离库克最初设想,苹果当初想设计不显眼且能每天配戴的设备,但现在变成类似滑雪镜,且需要单独的电池组。LGzesmc

事实上,从目前技术来看,要实现真正理想中的AR产品,可能时日过早。LGzesmc

  • 目前AR功能产品严格来说大都采用影像透视(Video See-Through,VST)技术,即相机捕捉真实世界场景,再透过运算、电脑图像技术结合,呈现于不透明显示器上。
  • 理想上是光学透视(Optical See-Through,OST)技术,用户透过眼前的半透明光学合成器看到真实世界,搭配投影投射到用户眼睛,结合真实世界和虚拟世界。

研调机构TrendForce透露,理想中的穿透式智慧眼镜必须符合三大条件:LGzesmc

  • 首先,为了尽可能减轻眼镜的穿戴负担,显示光引擎(又称“光机”,Light Engine)尺寸大小约在1吋以下;
  • 其次是内容辨识度要求方面,显示器亮度规格至少要达到4,000 nits 以上,确保不受天气或场地等外在环境影响;
  • 最后是解析度至少须达3,000 PPI 以上,让投影放大画面清晰。

业界人士表示,穿透式AR眼镜主要场景可能是户外与行进中,必须考量一般户外天气甚至晴天的亮度,加上目前光波导(Waveguide)镜片效率很低,约介于0.1-1%,光损失非常大,所以需要很强的光来通过光波导镜片,才能显示在显示器上。LGzesmc

一般来说,AR显示器亮度必须超过100万、甚至1,000万nits才行。 不同环境下的亮度需求 LGzesmc

LGzesmc

发展AR眼镜,哪一个显示技术较具优势?LGzesmc

AR眼镜的主流显示技术可分为被动式微显示技术、主动式微显示技术及扫描显示技术。LGzesmc

被动式微显示技术包括LCD、LCOS(Liquid Crystal on Silicon,硅基液晶)和DLP(Digital Light Processing)技术(表格左3项),须以RGB LED或RGB激光作为光源,目前技术较成熟,缺点是光引擎尺寸(Light Engine Size)较其他技术大。 各种显示技术优劣比较。LGzesmc

主动式微显示技术包括Micro OLED和Micro LED(表格右2 项),Micro OLED拥有自发光等特性,但易受限于亮度问题;Micro LED在对比度、寿命、省电等规格表现上优于Micro OLED,但因为RGB整合难度大,应用在AR眼镜仍有许多挑战。LGzesmc

扫描显示技术(Laser Beam Scanning,LBS)使用RGB激光作为光源,搭配MEMS进行扫描成像,但可能导致散斑现象。LGzesmc

介绍完所有主流显示技术后,我们接着会以Micro OLED、Micro LED、LCOS和LBS这四种技术进行优劣分析:LGzesmc

1. Micro OLED:适合发展VR/MR 设备,亮度是硬伤 苹果Vision Pro采用Micro OLED技术,但因有机材料发光特性,亮度表现上仍输给Micro LED、LBS、LCOS和DLP(Digital Light Processing)。 即使Micro OLED厂商持续提升亮度,如透过不同光层来发光、调整Pattern、采用磷光材料等方式,但调高亮度的同时仍使有机材料寿命减少,可说是天生硬伤。而在亮度表现上,则以LBS、Micro LED表现最好。 Micro OLED技术仍以SONY为主要供应商,由于投入时间较长,更具技术优势,但据最新消息,韩厂LGD(LG Display)已加入苹果Vision Pro Micro OLED供应链打破SONY独供局面,这有助增加苹果Vision Pro产量、使成本下滑。LGzesmc

2. Micro LED:AR 应用最具竞争优势,但技术仍有一段路需克服 不管是PPI、亮度、对比度、光引擎尺寸,Micro LED皆拿下五颗星,但技术成熟度是一大问题。Micro LED AR眼镜因全彩化技术瓶颈,目前仍以单色显示为主,主要是信息提示、导航、翻译以及提词器等基本的显示信息功能。 此外,高解析度势必需要进行芯片微缩,Micro LED尺寸需要缩小至5μm,这时磊晶制程会因波长均匀性问题而影响良率,同时也会出现红光芯片的外部量子效率(EQE)问题。但中长期来看,Micro LED仍是绝佳选择LGzesmc

3. LCOS:技术成熟但高功耗、低对比度限制发展 LCOS是AR终端常用的显示技术,成本低、色域广,由于是反射式技术,光利用率可提高至40%,即产生较高的亮度,并随着半导体制程的微细化,逐步提高解析度;缺点是对比度低,且通常必须搭配“偏振分光器”(Polarizing Beam Splitter,PBS),限制了整体光引擎的小型化过程。LGzesmc

4. LBS:光引擎尺寸微缩媲美Micro LED,但技术一样未成熟 LBS技术原理是以RGB激光作为光源,经由光学元件校准以及合束后搭配搭配MEMS进行扫描成像,耦合进入光波导。光波导如同一般眼镜的镜片,影像会在光波导里面传递,然后最终投射进使用者的眼睛。 LBS优势包括亮度高、低功耗、色纯度高、高对比等,但雷射可能导致光斑(Speckle)现象。LGzesmc

目前欧司朗(Ams OSRAM)开发一款适用于LBS技术的RGB整合式激光搭配MEMS方案,可将整个光引擎体积缩小到1cc以下,有助于消费类AR眼镜开发。 根据欧司朗系统方案工程经理的说法,基于ams OSRAM的三合一RGB激光(VEGALAS RGB)设计的光引擎可将尺寸进一步缩小至0.7cc。值得注意的是,由于这颗激光尚未整合光束整形光学,所以光束校准和合束需要在封装外实现。LGzesmc

AR眼镜技术关键瓶颈:光引擎尺寸 LGzesmc

JBD首席运营官徐慧文曾说过,要实现AR眼镜轻量化,最关键的是光引擎尺寸,“光引擎尺寸达1cc,才能使眼镜变成接近正常眼镜的型态”,而光引擎尺寸必须小于1cc,也成为业界共识。LGzesmc

全彩光引擎若能达到小于1cc这个目标,目前只有LBS、Micro OLED与Micro LED这三种技术有机会达成。LGzesmc

其中,Micro LED在像素尺寸、发光效率、亮度等特性,都比Micro OLED还好,规格看是最适合AR眼镜的应用,也是光引擎的首选;但现状只能是单一绿光颜色,Micro OLED则可以到全彩,在AR/VR设备中较占优势。 Micro OLED、Micro LED 光引擎比较LGzesmc

TrendForce表示,目前Micro LED光引擎技术尚未成熟,红光的外部量子效率过低,全彩化微型显示器的问题相继产生,加上微型显示器尺寸太小时,造成视场角(FOV)过小影响观看视野,若以光波导的光学设计方式,入射光须提供更高亮度才能满足户外使用规格,而穿透式智慧眼镜需长时间的穿戴,因此电池的使用寿命及大小,直接影响产品外观设计,另外如何结合感测器将影像资料传输及处理也是一大问题。LGzesmc

 LGzesmc

 LGzesmc

 LGzesmc

责编:Echo
文章来源及版权属于LEDinside,国际电子商情仅作转载分享,对文中陈述、观点判断保持中立,不对所包含内容的准确性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保证。如有疑问,请联系Elaine.lin@aspencore.com
LEDinside
TrendForce集邦咨询旗下光电研究处。研究领域包括MicroLED、MiniLED、照明、显示屏、紫外线(UV LED)、红外线 (IR LED/VCSEL)、化合物半导体等。
  • 微信扫一扫,一键转发

  • 关注“国际电子商情” 微信公众号

最新快讯

可能感兴趣的话题