Micro OLED MR在XR產業鏈研究中催生新興顯示需求

Mondo 財經 更新 2024-01-31

(作者:華 Fu**,楊忠的報道)。

蘋果的Vision Pro開啟了乙個新時代,Micro OLED顯示屏為此做出了貢獻

2023 年 6 月 6 日,Apple 在 WWDC 大會上正式發布了該公司的首款 MR(混合現實)裝置 Vision Pro。 介面新聞援引《環鏈新聞》稱,蘋果計畫在2024年初和2024年初發布。

第一代和第二代MR產品。 Apple 的 MR 裝置 Vision Pro 是一款真正革命性的裝置,它融合了虛擬和顯示,具有不同程度的沉浸感,允許使用者通過眼睛、手勢和聲音與自然互動。 此次新品發布有望加速XR產業鏈軟硬體成熟度的提公升,未來通過進一步的迭代創新啟用產業鏈。

硬體方面,蘋果MR頭顯Vision Pro搭載了雙算力晶元M2 RP薄餅光學方案、Micro OLED顯示屏、眼球+手部追蹤互動等核心技術。 基於頂級技術,該產品可實現高精度眼動追蹤、浮動打字、虹膜掃瞄、FaceTime頭像全身渲染、VR AR模式平滑切換等創新功能,帶來沉浸感、互動性和舒適感的全新體驗。

Micro OLED內屏成本排名第一,是Vision Pro的核心硬體之一

根據WellSenn XR對蘋果Vision Pro的BOM拆解,Vision Pro的計算和儲存板、顯示板、光學板、互動感測器、結構件和聯結器佔整機成本的14%54%,44.19%,15.12%,6.57%, 7.97%,1.34%。其中,Apple Vision Pro在兩塊micro-OLED螢幕上花費了近50%的成本,一塊micro-OLED螢幕的成本為350美元。 由此可見,顯示屏的技術公升級和降本增效,對蘋果MR產品的迭代應用具有重要意義。

XR在視覺領域迎來了新時代,螢幕公升級主線清晰

XR裝置成為釋放視覺需求的新選擇。 視覺是人類感知外部世界最重要的方式之一,人類的視覺需求主要包括足夠大的視場(120°135°滿足雙目立體視場)、足夠高的清晰度(60ppd)和雙目輸入帶來的真實性。 過去,視覺需求引領著手機行業的發展,但由於人手的物理尺寸被手機螢幕的大小所束縛,而手機廠商未能突破立體成像技術的侷限性,手機使用者一直存在一些未被滿足的視覺需求。 未被滿足的視覺需求不斷推動著視覺技術的創新,AR VR應運而生,通過虛擬世界與現實世界的互動,為使用者打造身臨其境的視覺環境。

Micro-OLED是目前最適合虛擬實境的顯示技術,有望主導XR裝置

Micro OLED解決方案具有許多突出的優勢。 從與傳統顯示方案核心引數的對比可以看出,Micro OLED具有高畫素密度、高對比度、高重新整理率和短響應時間、自發光光功耗、全黑等特點。 雖然AR和VR顯示要求不同,但Micro OLED可以克服以往AR VR顯示技術的諸多缺點,很好地滿足XR裝置提高畫素密度、減少眩暈、降低功耗的需求。 同時,相較於效能進一步提公升但難以量產且成本高昂的MicroLEDs,MicroOLED更適合大規模商業應用。 總體而言,Micro-OLED是目前最適合VR的顯示技術,有望取代FAST-LCD等傳統解決方案,成為下一代主流螢幕。 目前,Micro OLED的應用和實施取得了重大進展。 AR裝置方面,2024年Micro OLED出貨量將佔全球AR頭顯應用的50%以上在VR裝置方面,Apple Vision Pro、Arpara 5K VR頭顯、MegaNex等各大廠商紛紛開始搭載Micro OLED螢幕,開創了矽OLED在VR應用的新時代。

未來XR頭顯出貨量有望實現高增長,矽基OLED行業或興旺

AR VR進入產業突破的關鍵時期,蘋果MR產業進入“空間計算”新階段。 隨著AR VR應用向大規模、粗放性行業發展,其技術迭代無法滿足消費者需求、前期內容生態不完善等問題逐漸成為其普適發展的障礙。 IDC資料顯示,全球AR VR裝置出貨量已連續兩個季度下降超過50%,出貨量承壓。 此時此刻,蘋果Vision Pro的推出,為AR VR產業的迭代與突破注入了新的活力。 AR VR裝置有望加速向智慧生活場景滲透,進入發展關鍵期。 根據IDC的資料,2024年AR裝置和VR裝置的出貨量分別為680萬台和2190萬台,2023-2024年出貨量復合增長率將有序。 1%,後續耳機出貨量的增長勢頭非常強勁。

矽基OLED產業有望進入快速增長期。 蘋果第一代MR產品搭載Micro OLED,開啟了矽基OLED技術的新時代。 展望未來,隨著顯示技術的進一步成熟,螢幕廠商相關產能的布局和實施,成本的不斷下降,以及各大廠商陸續推出搭載Micro OLED的產品,矽基OLED將憑藉其對可穿戴裝置需求的完美適應性,逐步擴大其承載量和市場份額。 根據Cinno Research的資料,到2024年,全球AR VR Micro OLED顯示面板市場規模將達到14個7億美元,2021-2024年年均復合增長率為119%,增長空間非常廣闊。

Micro OLED的結構和原理

矽基OLED器件的結構如下圖所示,包括驅動背板和OLED器件兩部分: 驅動背板:採用CMOS工藝製備,形成畫素電路、行列驅動電路等。 與傳統的底發光OLED不同,矽基OLED微型顯示器採用頂發光方式。 CMOS電路的頂部是畫素圖案化的導電層,用作OLED器件的陽極,而陰極則由透明金屬製成。 矽基OLED的頂部發射比底部發射的OLED具有許多優點:1)頂部發射發出的光不通過玻璃基板傳播,從而降低了波導損耗,因此其發光效率高於底部發射的OLED的發光效率2)發光層製作在不透明的單晶矽襯底上,其畫素驅動電路整合了比底部發射更多的電晶體,從而增強了驅動電路的效能,提高了顯示解像度3)矽基OLED的頂部發射通常比底部發射具有更窄的發光光譜和更好的色度。OLED器件:陽極頂部為完整的有機發光OLED器件,包括兩側絕緣層和電子轉移層、中間有機發射層和空穴轉移層,頂部電極上準備薄膜封裝層,以保護發光器件。 其中,有機發光器件屬於載流子注入發光,其中從陽極和陰極注入的空穴和電子在有機物中重新組合形成發光。

微顯示技術的發展路徑與分類,以及微OLED的迭代方向

傳統OLED面板採用精細金屬掩膜和RGB三色獨立蒸發工藝,使得紗窗效果明顯。 原因:傳統的OLED方案是將紅、綠、藍的發光材料蒸發成氣態 氣態金屬材料通過精密金屬掩模上特定位置的開口 三色材料依次蒸發到玻璃背板上 獨立調節單色子畫素的發光強度,並將它們混合合成彩色光 在這個過程中, 掩模網格的痕跡會留在螢幕上,因此螢幕不會完全被發光材料覆蓋。在較大尺寸的顯示場景中,人眼離螢幕很遠,即使PPI很小,人眼也無法分辨出具體的畫素。 但是對於XR來說,人們是在非常近的距離上看乙個非常大的螢幕,所以人眼可以分辨出畫面中的具體畫素和畫素之間的間距,效果就像是一層螢幕視窗,也就是“螢幕效果”。 Micro OLED採用W-OLED的W-RGB技術方案,可有效避免螢幕視窗效應。

Micro OLED製造工藝及難點

矽基OLED的製造工藝複雜,不同工藝的工藝重點和需要克服的困難也不同: 負極製造工藝:陽極製造工藝的優缺點對提高產品的亮度和良率具有重要意義。 矽基OLED微型顯示器的畫素尺寸和畫素間距較小,對顯示畫素的生產工藝要求很高。 蒸發工藝:有機發光材料的鍍膜是影響顯示產品效能的關鍵工藝。 在蒸發過程中,有機發光材料的選擇、蒸發鍍膜的厚度、結構的匹配等直接決定了矽基OLED產品的亮度、色域、影象均勻性等效能指標。 薄膜封裝工藝:有機材料在大氣環境中遇水容易失效,產品篩網的密封效果決定了產品的可靠性和質量。 因此,如何根據材料的特性設計出高效、低缺陷、高密度的薄膜密封技術,從而有效地密封OLED微型顯示器,是製備矽基OLED微型顯示器的關鍵問題。

Micro OLED產業鏈概覽

上游原材料包括矽襯底、金屬材料、有機發光材料、封裝材料、光刻顯影材料、彩色濾光層等,其中有機發光材料最為關鍵,精細化學品制的技術工藝目前由日韓廠商主導。 製造裝置主要涉及蒸發、光刻、顯影刻蝕、薄膜沉積裝置等;該檢測裝置主要用於生產過程中顯示、觸控、光學、訊號、電氣效能等各種功能的檢測,以提高整體良率水平為目標。 中游面板製造歐美、日韓等國家具有很強的先發優勢,但隨著行業景氣度的提高,國內企業也開始布局消費級Micro OLED面板技術。 下游應用主要包括AR VR、智慧型穿戴裝置、相機製造、醫療器械、工業裝置等領域,目前Micro OLED市場重點主要在AR VR裝置上。

海外重點企業梳理

日本索尼作為OLED產業的奠基人,近日因在蘋果MR裝置Vision Pro發布會上展示其兩款小尺寸矽基OLED螢幕而引起市場關注。 Vision Pro 的螢幕可能是專門為索尼定製的。 索尼是商用XR頭顯用矽基OLED的最大供應商,憑藉多年的研發積累,索尼垂直整合了從CMOS背板、驅動晶元到OLED工藝的技術實力。 早在2024年,索尼就開始研發Micro OLED顯示技術,2024年推出了第一代用於相機取景器的Micro OLED顯示屏,隨後投入巨資投入Micro OLED的商業化產品研發,近年來,VR AR近眼顯示蓬勃發展,矽基MicroOLED微顯示器的解像度從NHD+提公升到1080P甚至4K。

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專題報告**:未來的智庫]。

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