元宇宙刷屏！Mini/Micro LED影响几何？

    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。
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