透明直显：未来的AR、VR近眼显示技术的主赛道

最近，一则关于苹果将于2023年1月发布MR的报道再一次炒热了市场对于AR、VR等头戴式近眼显示产品的关注度。2021年全球AR、VR等头戴式设备的出货量大约在1100万台，其中AR与VR的占比分别为1:9。但是，根据市场调研机构和头部企业的预测，未来这一占比会转换成9:1。也就是说，最终AR、MR、XR等虚拟内容与现实世界融合的产品销量要比全封闭、沉浸式的VR大很多。

随着消费电子行业大幅调低了今年电视、智能手机和电脑的出货预期，全球半导体行业似乎进入了下行周期。相反，基于AR、VR、MR、XR等头戴式终端是人类继电脑、手机之后日常使用的第三块屏这一认知，微软、苹果、脸书、谷歌等行业巨头都在积极备战近眼显示市场。预计到2030年，AR、VR、MR、XR的年销售量将达到今天智能手机的规模，相关近眼显示芯片的年出货量可能达到30亿颗。因此，近眼显示芯片成为今年投融资的风口，多个初创企业近期宣布获得了头部创投机构的投资。

事实上，我们至今仍未能在市面上看到一款令人完全满意的近眼显示芯片。未来谁能成为近眼显示芯片的赢家，目前还有很大的不确定性。近眼显示技术还在不断演进当中，很多技术难点还有待突破，那么哪一种技术路径最终有可能胜出，下面我们给出一些粗浅的分析。

2022年5月，日本显示（Japan Display，简称JDI）发布了基于半导体光刻的全新OLED技术路径eLEAP，并称之为“显示技术的历史性突破” 。与索尼采用的白光加彩膜的W OLED相比，eLEAP技术生产的OLED显示器的开口率（透光区域与全部区域的比例）可以达到60%，而现有的W OLED产品的开口率约为28%。

这意味着可以在较低电流下驱动OLED显示器，从而延长其使用寿命、提高效率并在需要时实现更高的峰值亮度。事实上，该技术路径（Photolithography, 以下简称为P OLED）最初由欧洲的IMEC研究院提出，并于2017年就公开发布了相关研究报告。

不光是日本显示（JDI），韩国三星和国内的元禾（广州）半导体等企业都在沿着IMEC提出的这一技术路径开发相关产品。这一技术的特点是将半导体光刻工艺制程用于显示芯片生产过程中，将OLED发光材料刻制到CMOS基板上。由于P OLED是RGB直接独立发光，所以亮度大幅提升，而且功耗只有W OLED的1/3-1/2。以0.49英寸的为显示芯片而言，发光亮度可以达到1万尼特以上，而功耗在50毫瓦左右。

最关键的是，提升P OLED发光体的密度对半导体光刻技术而言完全不是问题，可以轻松实现2微米（Micro LED只能实现4-7微米）以下的像素尺寸，像素密度可以达到1万PPI以上（目前手机的显示屏的密度只有600PPI）。也就是说基于半导体光刻技术的P OLED微显示芯片可以实现4K-8K、甚至更高的分辨率。有效解决了现行白光加彩膜的W OLED微显示芯片亮度低、功耗高、寿命短、价格昂贵等痛点。

很显然，如同JDI指出的，这种半导体光刻P OLED技术与传统的LCOS、白光加彩膜的W OLED和Micro LED相比是新一代的显示技术。由于中国公司很早参与了IMEC的技术路径研究，所以这一技术中国和国外知名企业处于同一起跑线上，甚至有可能规模化量产的速度要比国外更快。

目前，无论是Micro LED、W OLED还是P OLED都采用了硅基，所以成本依然很高，而且不可能做到透明。在AR应用中，显示芯片放置于边框上时必然存在视线遮挡的问题（放置于镜框侧面会带来视场角小、光效率低、厚度大等一系列问题），影响了用户体验。在VR应用中，由于需要大尺寸硅基，即使是12英寸的晶圆，最终切割出来的芯片数量也有限，所以无法克服硅基带来的昂贵成本的瓶颈。

任何技术都会被超越，各领风骚数载而已，不存在一种”终极解决方案“。即使是JDI等推出的最新一代的P OLED也有持续改进的地方。比方说，将现有的OLED材料改良成透明的发光材料，将CMOS基板换成透明的玻璃基板（这一技术称之为Transparent OLED，以下简称为T OLED）。此外，先进的半导体光刻工艺制程不仅用于显示芯片上，还可以用在微阵列透镜制作过程中。

如果采用基于透明的发光材料和透明基板的T OLED技术，并与微阵列透镜一起组成透明直显的光学模组，这样设计出的AR、VR眼镜具有多重优势。比方说，在VR、MR应用中可以享受大尺寸微显示屏带来的视觉盛宴；而在AR、XR应用中，可以消除视线遮挡，获得视觉效果更佳的用户体验感。

据了解，鸿海集团、元禾（广州）半导体科技有限公司等晶圆级光学元件和微显示屏厂商已经在实现以上设想的过程当中。未来已来，不久消费者将会体验到一款玻璃镜片上直接发光的无边框AR眼镜以及高分辨率兼大视场景角的VR眼镜，到底是苹果还是华为或者其他厂商最先推出这种颠覆性的“爆款“，我们拭目以待！

MLED技术即Micro LED和Mini LED技术的简称，如果说2021年是Mini LED规模化商用的元年，那么2022年就是Mini LED降本增效、加速普及的一年。作为备受瞩目的下一代显示技术，Micro LED同样拥有良好的应用前景和发展空间，预计2024年后将加入高阶显示领域。

根据权威机构Arizton的统计数据显示，预计到2024年，全球MLED市场规模将由2021年的1.5亿美元增长至23.2亿美元，2021-2024年之间的年均复合增长率高达149.2%。Mini LED性能更佳，未来将爆发式增长，预计2026年背光模组市场将达到1250亿元。

与小间距LED相比，Mini LED尺寸更小，灯珠排列更紧密，PPI更高，生产、封测、维护技术升级难度也更高，Mini LED直显更多应用于商显市场，诸如电影院显示屏、交通广告、租赁显示、体育显示等，市场空间大。

MLED作为新一代显示技术，将LED薄膜化、微小化与阵列化，每一个像素都能做到单独定址、单独驱动，像素点的距离由mm级直接降到μm级，具有低功耗、高亮度、超高分辨率与色彩饱和度、反应速度快、寿命长、效率高等诸多优点，因而备受行业青睐。

MLED技术是传统LCD显示重要的技术升级赛道，当前苹果、錼创科技、友达、群创、京东方、TCL华星、三星等国内外产业链大咖已经悉数入局MLED，产能、技术、产品等方面逐步走向成熟，量产进程持续加速。MLED正向终端市场加速渗透，预计将成为品牌业务下一个增长点。据不完全统计，今年已有30+Mini LED背光TV及MNT产品落地，对比去年，今年上新速度明显增快。近年来，MLED又试图搭乘元宇宙VR/AR、车载、5G等智能设备“东风”，进一步扩大应用场景，行业预计，“沉浸式体验”有望推进LED高阶产品在各类应用场景大规模爆发。

据不完全统计，短短几年的时间，MLED中的Mini LED吸引了超过1000亿元的资本入局，而随着海量资本推动技术进步及产业链的成熟，Mini LED成本正以每年20%左右的幅度下降，良率得到大幅提升，相关技术产品正走向普及化、平民化；Micro LED在量产工艺和成本依旧面临着极大的挑战，而元宇宙以及VR/AR未来的发展，有机会带动Micro LED的快速增长。