VR/AR設備上，我們在期待一塊怎樣的屏幕？
“元宇宙”這把火已經燒到上游產業鏈了！近日，TCL科技發布公告稱，將投資150億元擴建一條第6代LTPS LCD顯示器件生產線，生產中小尺寸高端顯示屏幕，可用于VR等設備。
▲TCL科技發布公告
京東方控股的子公司云南創視界正在新建一條12英寸硅基OLED生產線，總投資額為34億元，計劃年產能達到523萬片。同時，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。國內屏幕廠商們正在加大布局VR/AR設備中微型顯示屏幕產線。
中國的上游顯示產業鏈玩家，正通過一塊小小的微顯示屏，實打實地打通元宇宙概念的大門，也讓中國制造，試圖搶先站穩元宇宙領域的一個制高點。微型顯示屏幕占用空間小，主要應用于體積小、便攜式的近眼顯示系統和投影顯示系統。目前，常見的微型顯示屏幕有硅基液晶（LCoS）、液晶顯示器（LCD）、數字微鏡器件（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調研機構預計2024年微型OLED屏幕市場將達到近16億美元。國際信息顯示學會董事會成員Sri Peruvemba同樣表示，全球微顯示器市場2024年預計將達到5000萬臺，覆蓋AR/VR設備、智能眼鏡、頭戴式顯示器（HMD）和抬頭顯示器（HUD）等產品領域。
微型顯示屏幕是VR/AR等硬件實現交互的基礎，也是進入“元宇宙”的核心技術之一。供應鏈上游顯示屏幕廠商將如何押注未來VR/AR產業發展？微型顯示屏幕的核心技術又有哪些？國內玩家能否實現彎道超車？在與多位上游產業鏈資深人士交流后，我發現了微型顯示屏幕背后的機遇和挑戰。
01.微型顯示屏幕與其他屏幕有何不同？
很多人好奇，VR設備、AR設備上的顯示屏幕與手機、平板等電子設備上的屏幕有什么不同？VR設備、AR設備以及傳統電子設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顯示方案。除此之外，同類型的屏幕會根據產品的需求針對屏幕亮度、屏幕像素給出不同設計方案，但整體的工藝制造流程上大體相似。
▲VR設備和AR設備不同的顯示方案
不僅VR設備和AR設備與普通的消費電子搭載的屏幕有所不同，VR設備與AR設備上的屏幕同樣也根據產品需要擁有不同的衡量標準。
1、用VR設備不再眩暈，難題何時解？
決定VR設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來衡量手機屏幕分辨率大小，但在VR設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°夾角內填充的像素點的數量。
▲角分辨率示意圖
對于頭戴顯示類產品，PPD數值越大，就說明該產品對細節的顯示越精細。而想要增加VR設備的PPD，可以通過減少視角或者增大每1°夾角里的像素點兩種方式。但收窄設備顯示視角將會降低用戶的沉浸感，因此廠商只能設計擁有更多像素點的屏幕從而增加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、如何處理像素點之間的漏電問題、以及如何制造出更薄的透鏡運用到屏幕當中。
另一方面，佩戴VR/AR設備常常會引起視覺暫留現象，即人們在佩戴VR頭顯時，光信號傳到人的大腦神經中幾乎是瞬時的，人們幾乎瞬時看到每一個畫面，但視覺效果會在腦海中停留一段時間，這就導致了人的大腦和眼前景象造成混亂，從而導致眩暈。這同樣也是很多用戶不能也不愿意長時間使用VR設備的主要原因之一。
▲VR設備剛開始使用時，很容易造成眩暈
愛奇藝智能技術負責人史明告訴智東西，造成眩暈的主要原因有人體感官平衡失調、設備延時較大和游戲資源流暢度三個方面。“屏幕刷新率和延時往往呈現正相關的關系，我們默認屏幕刷新率越高，所造成的延時越小。”史明講到VR設備的屏幕刷新率達到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”。他表示，在實際設備成像的過程中，用戶感受到的延時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間，目前該過程的時間在20ms左右，但如果要呈現更好的顯示效果，這個時間還需要壓縮。
▲部分VR設備相關屏幕數據對比（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。愛奇藝智能技術負責人史明講到VR設備上使用兩塊微型顯示屏幕，一方面是可以達到更高的屏幕分辨率，另一方面可以更好地調節瞳距，從而提升觀看感受。
此外，在VR屏幕類型方面，據智東西調查，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和數據傳輸時間，但OLED屏幕不需要，這也是部分高端VR頭顯在現階段選擇采用OLED屏幕的原因之一。
事實上，OLED屏幕也不是VR設備廠商中的最佳方案，從性能上來看，Micro LED屏幕更具優勢。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。
據報道，有業內人士預測，Micro LED屏幕所消耗的功耗可能只需要OLED屏幕的一半，就可以產生相同的亮度。由于如今Micro LED屏幕還未開始量產，Micro LED是否真的能在微型顯示屏幕市場占據主導地位，還有待行業認證。
▲VR設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設備的角分辨率以及易眩暈程度。要想提高VR設備的顯示清晰程度，需要提高屏幕的角分辨率，增加更多的像素點。并且，廠商需要讓顯示延時縮短，從而減少用戶的眩暈感。
2、AR設備的屏幕也在等Micro LED？
與VR設備不同，AR設備是基于現實環境為主，顯示更多的信息，人們并非直接通過人眼看到畫面，而是通過其他光學器件折射到人們的眼前。AR設備的光學顯示系統主要分為兩大部分，光學顯示技術和微型顯示屏幕，其中在微型顯示屏幕的選擇上，目前存在硅基液晶（LCoS）、數字光處理（DLP）、硅基OLED（OLED-on-Si）和Micro LED幾種方案。
▲AR設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LCoS只是一種過渡階段的產品，未來Micro LED可以提供更好的光學顯示效果，同時或成為主流的微型顯示屏幕元器件。其中，LCoS的優勢在于其量產的工藝較為成熟，并且大部分參數都適配光波導，是目前AR設備的主要方案。但是因為在光線損耗程度等原因，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、發光方式、像素密度等幾個方面考慮，Micro LED是業界內比較公認的最佳解決方案。但其像素尺寸，間距都是幾微米量級，給量產和全彩方案設計都帶來了極大的挑戰。
▲Micro LED像素點
“未來較長一段時間內，無論是AR設備，還是VR設備，在微型顯示屏幕這里，應該都是幾種方案并行，我們會根據客戶的需求來選擇。”一位終端廠商的高管告訴智東西。總體來看，VR設備的微顯示屏幕目前主要采用的是Fast LCD屏幕，AR設備主要采用的是LCoS屏幕或者是硅基OLED，但無論是AR設備廠商還是VR設備廠商均對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
現在我們知道，目前主流的VR設備主要將以Micro LED、硅基OLED為主流，AR設備顯示方案有LCoS光波導+Micro LED。
那么，國內外哪些廠家在此布局，以及國內玩家與國外玩家處于一個什么樣的地位上呢？我們首先來看看一線屏幕廠商京東方，京東方已經推出5644PPI屏幕分辨率、120Hz+刷新率的硅基OLED屏幕，并表示可以應用于VR、AR等領域。調研機構Omdia表示，京東方Mini LED顯示產品的像素間距范圍已經能達到0.7mm至1.2mm，Micro OLED產品的像素間距范圍為0.39至0.71英寸。
在2021維信諾創新大會上，維信諾表示，其子公司辰顯光電已經建成了自己全制程Micro LED中試線，未來將通過這條產業線專注研發Micro LED，為VR/AR設備提供微型顯示屏幕。并且，在今年7月下旬，辰顯光電點亮了國內首個擁有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，標志著TCL科技正式進軍VR顯示領域。此外，TCL電子和雷鳥科技聯合創辦的雷鳥創新發布了首款雙目全彩AR眼鏡雷鳥智能眼鏡先鋒版，采用的是全息光波導技術和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，一些初創企業也攻堅克難，計劃在Micro LED產業上搶占一席之地。中國香港Micro LED制造商JBD宣布，他們已正式發布0.13英寸的J013X01VGA系列Micro LED AR微型顯示器產品。
▲JBD的0.13英寸J013X01VGA Micro LED顯示器
不僅國內玩家在布局未來可適用于VR/AR設備的微型屏幕上干得熱火朝天，國外玩家同樣早早看準這一賽道。據韓媒ETnews報道，蘋果正在開發一款硅基OLED顯示屏幕的XR設備。并且，美國微型顯示技術開發商Kopin宣布與一家日本消費電子制造商達成合作關系，雙方將共同開發2Kx2K全彩Micro LED微型顯示器，瞄準AR/MR等應用。
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微型顯示器產品原型，像素分辨率高達1920x1200。
據悉，該產品采用了直接圖案顯示（dPd）技術，亮度達到超高的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首席執行官安德魯·斯克里（Andrew G. Sculley）表示，現有的微型顯示器通常無法為VR/AR提供足夠的亮度。
廠商的目標是10%的占空比，而光學系統效率通常同樣在10%的范圍之內，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，似乎認為大屏幕以及電視才是OLED未來應用的主流場景。
據悉，三星正在開發新技術，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，根據自己的優勢開始落子微型顯示屏幕市場。
TCL華星COO趙軍曾在2021TCL華星全球顯示生態大會上分析了國內外顯示屏幕的格局。他認為，在LCD領域，中國的廠商已經形成了全球領先競爭力。而在OLED領域，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到一個同場競技的水平。
但同時趙軍也透露，“在OLED領域、小尺寸蒸鍍OLED、大尺寸的白光OLED，韓國的廠商競爭力比較強。三星SDC在小尺寸、LG顯示在大尺寸等各自領域形成了比較大的領先優勢。”最后他講到未來三到五年，甚至五到十年，新一代的顯示技術，包括印刷OLED、Mini LED和 Micro LED等顯示技術，中國企業的進展相對來說比較快。
03.微型顯示屏幕市場還有哪些痛點？
作為VR/AR設備上的關鍵零部件，微型顯示屏幕市場還處于剛剛發展的階段。一方面，是因為在價格上，Micro LED的成本較高，據報道，Micro LED的成本主要分布在巨量轉移及修復兩大項目上，其中巨量轉移是指將Micro LED芯片在更大尺寸且帶有邏輯電路的基板上進行組裝，從而滿足應用需求。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設備主要以B端市場為主，距離普通的消費者人群還較遠。對于普通消費群體來說，VR/AR設備還是個“新鮮玩意”，聽說過，但還沒有體驗過。
國外調研機構尼爾森去年發布的《5G零售行業應用白皮書》指出，目前90后和00后人群對AR/VR的認知度最高，但并沒有覆蓋到全人群。VR/AR設備市場的應用受限，也影響了整個微型顯示屏幕的市場規模。高成本以及市場規模有限都是Micro LED量產階段的“攔路虎”，因此多數廠商們不愿意在自己的設備上采用Micro LED的屏幕。
隨著技術的發展，國內外的Micro LED產線布局逐漸落實，Micro LED的刷新率、亮度等特點都將成為其在微型顯示屏幕賽道的獨特優勢。同時，三星、京東方等廠商的涌入也意味著微型顯示屏幕是一個擁有較大潛力的藍海市場。
04.結語：微型顯示屏幕或成顯示屏幕廠商新的發力點
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注度，VR/AR設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力點。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設備的優先選擇。
據調研機構Omdia的報告顯示，到2026年，消費類VR市場價值將達到160億美元，比2021年增長148%。隨著VR/AR設備的廣泛應用，微型顯示屏幕即將成為屏幕賽道新的風口。國內玩家能否可以借此機會彎道超車，率先搶占優勢？我們將持續關注涉及微型顯示屏幕的廠商們在新的市場變動中如何發揮自己的優勢。
作者 | 徐珊
編輯 | 云鵬
