MicroOLED是以单晶硅半导体为衬底,集成了千万个晶体管构成CMOS驱动电路,在CMOS驱动电路上蒸镀OLED有机材料形成发光二极管,可完美实现高分辨率和微小尺寸的微型显示器件。
来源:亿容投资
MicroOLED微型显示器尺寸小于1英寸,是OLED显示器的细分类别。MicroOLED最大特色是将微显示直接搭载在晶圆之上,采用单晶硅晶圆为背板,能够让显示器更轻薄短小、耗电量更少、自主发光、高效率发光,特别适用于AR、VR等显示穿戴式设备。
显示威廉希尔官方网站 主要包括LCD、LED、OLED三大类。LCD由于成本较低且威廉希尔官方网站 成熟,在中大尺寸面板显示领域占据主要份额。LED具有自发光特性,且色彩显示效果佳,但由于其小型化(即Micro LED)及巨量转移仍未成熟,目前主要用于照明、背光及超大屏显示领域。OLED因其轻薄性、对比度高、响应速度快、功耗较低等优势,已逐步成为小型及微型显示方案的主流。
OLED按照驱动方式可分为主动式驱动(AMOLED)和被动式驱动(PMOLED)。AMOLED显示品质佳、反应速度快,目前主要应用于中大尺寸显示屏。PMEOLED亮度较高、生产成本较低,目前以中小尺寸显示屏为主。Micro OLED属于AMOLED的威廉希尔官方网站 拓展,将背板材料换成硅晶圆且无需外接驱动IC,节约了内部空间,具有分辨率高、体积小等特点。
图表1:OLED驱动方式分类
Micro OLED可对单个像素实行精确控制,模组响应速度较快,可有效减少显示场景快速变化时的色彩残留现象。而由于发光模组沉积于硅晶圆之上,Micro OLED器件的底层电路借助成熟的半导体CMOS工艺进行制造,单个像素尺寸可达到个位数的微米级别,在同样的显示屏尺寸下可实现更高的分辨率,显著提升显示效果。同时由于没有背光源的存在,Micro OLED器件更轻薄,功耗更低,并且可实现“纯黑”的色彩效果,带来较高的显示对比度。
图表2:主流显示方案对比
资料来源:BOE官网,MicroDisplay,中金公司研究部
Micro OLED有望成为现阶段XR显示方案主流
AR/VR借助头戴式显示设备实现虚拟元素与真实场景的交互。头部科技厂商已陆续布局此领域并积极推进新品发布,伴随威廉希尔官方网站 迭代与产品升级,我们认为更为轻量化的头显设备有望成为消费电子的下一代终端:索尼凭借其在泛娱乐终端的强大实力有望加速VR向游戏、娱乐等场景渗透,苹果、Meta及Pico则将强化VR的办公属性。
图表3:头部科技厂商VR出货节奏
资料来源:The Information,Meta,Apple,Sony,中金公司研究部
头戴式显示设备是近眼显示威廉希尔官方网站 主要的应用方向,对于显示屏幕提出了较高的要求。理想情况下,屏幕像素数量应当为满足人眼视觉需求的像素数量。人眼能够识别的最小视场角为1/60度,每一度人眼可分辨的像素数量即为60 PPD;人眼视场角可分为水平和垂直方向,可实现人体立体视场的水平方向视场角为120度,垂直方向视场角为135度;因此,满足人眼视觉需求的屏幕分辨率为单眼7200×8100。
像素尺寸及间距过大时,屏幕分辨率不足,会产生“纱窗效应”导致显示模糊,引发头晕、恶心等晕动症反应。作为头显设备的核心部件之一,屏幕承载了实现智能终端视觉需求的重要任务,因此升级屏幕显示精细度成为当前头显设备升级主线。同时屏幕显示功耗亦是设备制造商主要关注因素,低功耗的显示屏可减轻发热情况,延长设备续航时间,提升使用体验。在此情况下,Micro OLED由于像素密度高、功耗较低等优点,逐渐被头显设备商关注。
图表4:主要VR新品屏幕像素参数
资料来源:AR圈,中金公司研究部
当前VR头显设备的主流屏幕选择为Fast LCD。传统LCD的电场反应较慢、刷新率较低,Fast LCD使用全新液晶材料(铁电液晶材料)与超速驱动威廉希尔官方网站 ,可将有效刷新率提升至75-90Hz,同时成本较低、量产良品率稳定,性价比较高。Mini LED威廉希尔官方网站 的搭载进一步增强了Fast LCD的显示效果,通过将一整块背光板划分成数个可单独控制亮度的背光区域,提升了画面的对比度和颜色饱和度。
预计Micro OLED有望替代Fast LCD。VR初期,由于色彩对比度高、响应速度快等优势,厂商们主要选用AMOLED为显示方案。伴随行业景气度提升,众多厂商入局,在降低成本并尽量保证显示效果的前提下,Fast LCD成为大多数厂商的选择。发展至今,VR设备厂商的追求已逐渐转变为提升产品的实际使用效果,而苹果Vision Pro对于Micro OLED的搭载引起了行业对于此种显示方案的高度关注。对比Fast LCD,Micro OLED具备较大的性能优势:
► 高分辨率:根据CSDN数据,近眼显示设备削弱纱窗效应需要角分辨率在30 PPD以上,结合视场角在100-120度,像素密度达到需要3,000-4,000 PPI;Micro OLED像素密度可实现3000 PPI,较Fast LCD(1,000-2,000 PPI)有大幅增长,我们认为可显著提升设备的角分辨率,从而有效增强VR设备的显示效果。
► 高刷新率:根据VR陀螺数据,减弱眩晕感需要VR设备刷新率提高至150-240Hz及以上;根据VR compare数据,Fast LCD的反应速度为毫秒至纳秒级,刷新率在90-100Hz左右,Micro OLED刷新率可达到120Hz;我们认为这有望改善运动模糊现象及闪烁现象,从而有效减缓VR设备的使用眩晕感。
► 轻量化、低功耗:Micro OLED在硅芯片基底集上成阵列电路和功能电路,像素尺寸更小,且无需外接驱动芯片,减少了器件的外部连线,重量相比传统显示器件明显减少;据TOPWAY数据显示,由于Micro OLED为自发光威廉希尔官方网站 ,无需背光源,功耗约为LCD的30-40%,进一步提升整机续航能力。
Micro OLED已具备初步量产能力,成本为当前主要制约因素
已有多家行业龙头厂商宣布入局Micro OLED,部分厂商已成功量产并导入终端客户,行业整体威廉希尔官方网站 形态逐渐成熟,并伴有一定的威廉希尔官方网站 创新出现。据Yole数据显示,相比LCD屏幕(单块价格约为20-40美元),Micro OLED屏幕价格较高(单片价格在1-200美元)。我们认为,伴随Micro OLED量产能力提升,规模效应将带动屏幕成本下降,有望推动Micro OLED在更多VR设备上搭载。
图表5:VR显示威廉希尔官方网站 演进
资料来源:Omdia
AR光学显示方案多元化,Micro OLED加速渗透
近期,Xreal、Rokid等品牌均发布最新款AR眼镜,主打C端消费场景,光学方案均搭载较为成熟的Birdbath+硅基OLED方案。我们认为,尽管光波导+Micro LED在体积及功耗等领域均有明显优势,但从成本及成熟度来看,Birdbath+硅基OLED方案可以将显示模组成本压缩至消费级产品的价格,且显示效果也能满足日常基本使用。
图表6:AR光学成像方案总结一览
资料来源:VR陀螺,各公司官网,中金公司研究部
图表7:AR光源方案总结一览
资料来源:MicroDisplay,VR陀螺
硅基OLED有望实现高速增长,VR渗透率提升推动规模扩大
近期,Rokid及Xreal均有新品发布,面向C端消费市场,均搭载硅基OLED屏幕。我们认为目前硅基OLED主要在AR产品应用。在VR领域,我们看好苹果Vision Pro有望推动硅基OLED的高端场景渗透持续提升。我们预测硅基OLED市场2026年有望达到25亿美元。
图表8:2021-26年硅基OLED市场高速增长
资料来源:IDC
图表8:VR有望成为硅基OLED成长动力
资料来源:IDC
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原文标题:藏在苹果Vision Pro的创新——MicroOLED微显示器分析
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