不知不覺間，從2016年以O(shè)culus、HTC Vive、索尼等品牌為代表的第一代消費(fèi)級VR頭顯正式發(fā)售到現(xiàn)在，五年時(shí)間轉(zhuǎn)瞬即逝。在這個(gè)過程中，各大品牌的VR頭顯更迭了數(shù)代，但外觀卻一直沒有太大的改進(jìn)：一個(gè)巨大的外殼包圍著面部區(qū)域，這個(gè)外殼的內(nèi)部，光學(xué)和顯示系統(tǒng)占據(jù)了大部分的空間。
隨著硬件的迭代和技術(shù)的升級，我們正享受著由之帶來的越來越強(qiáng)勁的SoC性能、越來越好的顯示效果，以及越來越精準(zhǔn)的空間定位追蹤，但如何設(shè)計(jì)體積更小、更輕便，同時(shí)分辨率更高的VR頭顯，卻始終是橫亙在各硬件品牌面前的一座大山。
不過，隨著近幾年微顯示技術(shù)的不斷發(fā)展，下一代VR/AR設(shè)備有望進(jìn)一步縮小體積、降低重量，從而真正擁有名副其實(shí)的「眼鏡」外觀，成為受大眾追捧的時(shí)尚電子消費(fèi)品。
毫不夸張的說，誰在微顯示技術(shù)賽道上拔得頭籌，就等于抓住了通向萬億級消費(fèi)市場產(chǎn)業(yè)鏈的金鑰匙，而不少巨頭在這個(gè)領(lǐng)域的布局亦能讓人感受到一股「風(fēng)暴即將來臨」氣息。
什么是微顯示技術(shù)？
所謂的微顯示（Microdisplay）技術(shù)是顯示技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)分支，并不能算是一個(gè)非常新的概念，但其誕生之初就是為了解決HMD（頭戴式顯示器，即頭盔或頭顯）的顯示問題：最初具有「微顯示」特點(diǎn)的顯示設(shè)備就是使用頭盔懸掛式的微型CRT配備一個(gè)光學(xué)放大設(shè)備在人眼近處顯示畫面。隨著市場的不斷發(fā)展，顯示設(shè)備要求用面積更小、重量更輕、功耗更低的替代品來代替CRT，這也是微顯示技術(shù)所追求的發(fā)展方向。
現(xiàn)如今，電子消費(fèi)產(chǎn)品滲透的日益加深和加快，人們對于屏幕的需求也在向著「越來越大」和「越來越小」兩個(gè)方向延伸。
「越來越大」是指人們對于大屏的需求正越來越高：家中的電腦、電視等設(shè)備的屏幕越大越好，甚至有條件的還會選擇使用投影來營造200吋巨屏的效果，樓宇外立面的巨型屏幕現(xiàn)在也隨處可見，成為城市中的一道道靚麗風(fēng)景線。
而「越來越小」指的是人們希望包括智能手機(jī)、智能手表以及VR/AR等貼身智能設(shè)備的體積盡量小一些，以方便隨身攜帶，同時(shí)還要能兼顧出色的顯示效果。
但「實(shí)體屏幕」受制于加工技術(shù)、成本、工作周期和耗電性能等多方面的因素，顯然無法無止境的擴(kuò)大，因此人們對于屏幕的兩種需求歸納起來其實(shí)就是：基于微顯示技術(shù)來通過「光學(xué)放大」的方式得到遠(yuǎn)超屏幕尺寸的圖像顯示，從而減少設(shè)備體積對空間的占用。
目前的微顯示技術(shù)主要應(yīng)用于家庭背投顯示、會議以及室外投影、AR/VR頭戴式設(shè)備、小尺寸的HUD和電子取景器等場景。與傳統(tǒng)的平板顯示相比，微顯示技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于：易于集成到可穿戴設(shè)備中，高分辨和高清晰度以及更加節(jié)能環(huán)保。
微顯示技術(shù)的「四大天王」
按照成像原理的不同，微顯示技術(shù)可以分為LCD微顯示技術(shù)、LCoS（Liquid Crystal on Silicon，硅基液晶）微顯示技術(shù)、Micro LED微顯示技術(shù)以及近幾年興起的Micro OLED微顯示技術(shù)。
LCD微顯示技術(shù)是一種透射型的微顯示技術(shù)，其中相對成熟的方案被稱為有源矩陣液晶顯示器（AMLCD）方案，其背光源發(fā)出的光在經(jīng)過每一像素時(shí)受到液晶單元的調(diào)制，液晶單元?jiǎng)t受顯示屏上晶體管的控制。
美國高平電子（Kopin）基于AMLCD方案研發(fā)了獨(dú)有的Cyberdisplay微顯示方案，合作企業(yè)包括深圳東方景、日本Scalar、Tekom、三菱電機(jī)、奧林巴斯（Olympus）、美國Microoptical、Yello Mosquito等。
LCoS微顯示技術(shù)是將半導(dǎo)體與LCD技術(shù)相結(jié)合的反射式液晶投影新技術(shù)，其主要通過反射外部光源進(jìn)行成像，相比LCD微顯示技術(shù)，其具備產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單、低成本的優(yōu)勢，但劣勢在于體積要相對更大一些。
LCoS顯示器最初是為大屏幕投影儀而開發(fā)的，但在隨后誕生的LCoS微顯示技術(shù)卻在微型投影儀領(lǐng)域找到了消費(fèi)市場，并被廣泛應(yīng)用于AR頭戴設(shè)備和車載HUD領(lǐng)域。
同時(shí)，LCoS微型顯示技術(shù)還被應(yīng)用于一些近眼顯示（Near To Eye）設(shè)備，例如數(shù)碼相機(jī)、膠片相機(jī)和頭戴式顯示器的電子取景器。這些設(shè)備使用鐵電液晶（被稱為FLCoS）制成，相比其他類型的液晶成像更快，從而可以產(chǎn)生高質(zhì)量的圖像。
目前，LCoS微顯示方案供應(yīng)商主要有JVC、TMDC（Taiwan MicroDisplay Corporation）、Himax、Syndiant、HOLOEYE Systems，以及FLCoS微顯示方案供應(yīng)商Displaytech、高平電子等。
Micro LED微顯示技術(shù)是近幾年的一大熱門話題，它指的是在一個(gè)芯片上集成的高密度微小尺寸的LED陣列，讓LED顯示屏的每一個(gè)像素可以定址并單獨(dú)驅(qū)動點(diǎn)亮，可看成是戶外LED顯示屏的微縮版，將像素點(diǎn)距離從毫米級降低至了微米級。
Micro LED微顯示屏的優(yōu)點(diǎn)很明顯，不僅繼承了無機(jī)LED的高效率、高亮度、高可靠度及反應(yīng)時(shí)間快等特點(diǎn)，還具備自發(fā)光無需背光源的特性，降低對極化和封裝層的要求，可以說是囊括了節(jié)能、機(jī)構(gòu)簡易、體積小、薄型等多種優(yōu)勢。除此之外，因?yàn)長ED可以制作成超微小的尺寸，Micro LED微顯示屏還具備解析度超高的特性，可輕松達(dá)1500ppi以上。
但Micro LED微顯示屏一直面臨著量產(chǎn)的難題，即如何將LED芯片批量轉(zhuǎn)移到控制電路板上。目前，毫米級的Micro LED大屏已經(jīng)取得了不小的突破，多家企業(yè)均實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，但價(jià)格卻高的離譜——三星2020年推出的110吋Micro LED電視，在韓國售價(jià)高達(dá)1.7億韓元；索尼2019年推出的Crystal LED電視的16K版本，售價(jià)達(dá)到驚人的580萬美元。
VR/AR等可穿戴設(shè)備需要的微米級Micro LED目前還沒有取得量產(chǎn)技術(shù)上的突破，現(xiàn)階段包括三星、索尼在內(nèi)的企業(yè)推出的Micro LED屏幕芯片晶粒尺寸最小的也超過了50微米，因此又被稱為「Mini LED」技術(shù)，以示和50微米以下的「真·Micro LED」技術(shù)的區(qū)別。
Mini LED和Micro LED除了晶粒尺寸，還在技術(shù)、制造基礎(chǔ)設(shè)施要求以及應(yīng)用等多個(gè)方面存在差異。Mini LED目前可以在現(xiàn)有的晶片廠進(jìn)行制造，沒有或幾乎不需要額外的投資，但50微米以下晶粒的Micro LED制造就需要在組裝和芯片結(jié)構(gòu)方面達(dá)成重大的技術(shù)突破，并需要對制造基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行大幅度革新。從某種意義上來說，Mini LED只是通往更高難度Micro LED技術(shù)道路上的「墊腳石」，會先一步在消費(fèi)級市場普及開來，但最終一定會被替代。
征服Micro LED微顯示技術(shù)的道路依然漫長，可能需要以5年至10年為周期進(jìn)行技術(shù)的積累與革新。換而言之，Micro LED微顯示技術(shù)是當(dāng)下業(yè)界公認(rèn)的最佳方案，并且大勢所趨，但技術(shù)方面還遠(yuǎn)不成熟，工藝要求高、難度大，短期內(nèi)恐怕還無法實(shí)現(xiàn)突破。
Micro OLED微顯示技術(shù)是最近3-5年內(nèi)新崛起的微顯示技術(shù)，由已經(jīng)非常成熟的OLED顯示技術(shù)發(fā)展而來，目前已能夠和LCD與LCoS微顯示技術(shù)在價(jià)格、性能上進(jìn)行競爭。
OLED微顯示技術(shù)在AR/VR領(lǐng)域的應(yīng)用有著巨大的優(yōu)勢：清晰鮮亮的全彩顯示、超低的功耗等，同時(shí)也并非像Micro LED那樣“遙不可及”，可謂是VR/AR頭顯發(fā)展的一大推動力，幾乎鐵板釘釘會成為這個(gè)領(lǐng)域新一代顯示系統(tǒng)的基石。
同時(shí)，一種半導(dǎo)體和OLED結(jié)合的一種新型顯示技術(shù)——OLEDoS（OLED?on Silicon，硅基OLED）已經(jīng)出現(xiàn)，即將有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）直接制作在單晶硅集成電路芯片（包括像素有源矩陣、控制電路、相關(guān)的顯示驅(qū)動電路、IO接口電路和其他功能部件）上，屬于有源有機(jī)發(fā)光二極管（AMOLED）中的一種，將會是下一代智能穿戴顯示的主要方案。
三雄爭霸，「Next Big Thing」花落誰家？
Micro OLED技術(shù)的成熟無疑趕上了VR/AR行業(yè)的爆發(fā)前夕。根據(jù)高平電子公布的2020年Q4財(cái)報(bào)，其第四季度營收為1390萬美元，同比增長60%，2020年全年?duì)I收增長36%，Q4凈利潤為130萬美元，相比2019年Q4的凈虧損720萬美元有了大幅改善，此外，用于AR的微型顯示器銷售強(qiáng)勁。
高平電子在VR/AR微顯示領(lǐng)域的布局很廣泛，囊括了AMLCD、LCoS以及Micro OLED三種不同的微顯示技術(shù)。
2017年9月，高平電子完成對聯(lián)想控股子公司——聯(lián)想新視界的戰(zhàn)略投資，發(fā)力AR領(lǐng)域；同月，國內(nèi)制造業(yè)巨頭歌爾斥資2460萬美元收購高平電子近10%的股份，同樣是瞄準(zhǔn)微顯示技術(shù)在VR/AR領(lǐng)域的價(jià)值。同年7月，國內(nèi)最大的平板顯示器制造商京東方與高平電子、云南奧雷德光電合資建立Micro OLED產(chǎn)線，并于2019年10月實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
今年1月份的CES 2021上，松下展出的新款超短焦VR眼鏡就配備的就是高平電子的微顯示屏。高平電子與3M緊密合作，通過微顯示器與Pancake光學(xué)器件為松下VR眼鏡提供單眼2.6K×2.6K（2560×2560）的高分辨畫面顯示。
另一家Micro OLED微顯示領(lǐng)域的頂尖企業(yè)eMagin在底層技術(shù)上可能還要更勝高平電子一籌。eMagin在今年3月2日宣布，其dPd（Direct Patterning Display，直接圖案顯示）技術(shù)已獲得美國專利商標(biāo)局的認(rèn)證，去除了傳統(tǒng)OLED使用的彩色濾光片，讓屏幕的顯示亮度和色彩大幅度提升，可實(shí)現(xiàn)數(shù)字電影新方案DCI-P3標(biāo)準(zhǔn)的色彩要求。
在2017年的一份新聞稿中，eMagin表示已將獨(dú)有的dPd技術(shù)授權(quán)給一家未具名的“T1級消費(fèi)電子公司”。不過，eMagin至今還未獲得和消費(fèi)級產(chǎn)品相關(guān)的訂單，這也意味著這家“T1級消費(fèi)電子公司”尚未面向市場發(fā)售產(chǎn)品。
過去，高平電子和eMagin生產(chǎn)的微顯示屏主要客戶是軍方，用量相對較小，需求更偏向于定制化，但未來隨著VR/AR市場迎來井噴，可以說擁有著非常大的成長空間。這兩家美股上市公司自2020年年底以來股價(jià)一飛沖天就是最好的證明：
高平電子創(chuàng)始人John C.C. Fan「范欽強(qiáng)」博士在發(fā)布2020年Q4財(cái)報(bào)時(shí)曾表示，“本季度，我們收到了第一筆量產(chǎn)訂單，并開始出貨720p雙疊層ColorMax OLED微顯示器。我們還宣布了一項(xiàng)開發(fā)超高亮度單色MicroLED顯示器的協(xié)議。我們相信，ColorMax OLED和Micro LED的先進(jìn)顯示器將成為國防、企業(yè)和消費(fèi)者應(yīng)用中即將出現(xiàn)的AR/VR產(chǎn)品浪潮的關(guān)鍵推動力。目前，幾乎我們所有的開發(fā)計(jì)劃都與AR和VR的應(yīng)用相關(guān)，隨著AR和VR細(xì)分市場不斷吸引越來越多的注意，高平電子可以很好地滿足這一需求。我們有信心為即將到來的AR/VR時(shí)代做好準(zhǔn)備，我們的前途一片光明?！?/p>
不過，無論是高平電子，還是eMagin，都還無法與Micro OLED領(lǐng)域的最大霸主「索尼」相抗衡。2020年10月，日本「日刊工業(yè)新聞」報(bào)道稱，索尼將為蘋果提供OLED微顯示器，用于傳聞許久的AR/VR（MR）頭戴設(shè)備，該報(bào)道得到了顯示器行業(yè)資深分析師Ross Young的證實(shí)。
今年2月份，外媒報(bào)道稱，蘋果正與臺積電合作，開發(fā)一種新型的微型OLED顯示器，用于未來的智能眼鏡類設(shè)備。截至目前，尚沒有消息公開這次蘋果與臺積電合作的詳情，但鑒于eMagin在2017年曾對“T1級消費(fèi)電子公司”授權(quán)，這次蘋果與臺積電的合作如果涉及eMagin也絲毫不會讓人感到意外。
Market&Markets預(yù)測，全球微顯示市場規(guī)模預(yù)計(jì)將從2020年的7.12億美元增長到2025年的36.09億美元，年復(fù)合增長率達(dá)38.4%。微顯示技術(shù)在尺寸上的縮小和技術(shù)上的改進(jìn)將進(jìn)一步促進(jìn)HMD在多個(gè)行業(yè)的應(yīng)用，激活市場對Micro OLED顯示器的需求增長，另一方面，全球汽車行業(yè)高級輔助駕駛系統(tǒng)ADAS和HUD的廣泛應(yīng)用也將進(jìn)一步推動微顯示市場的增長。
盡管索尼拔得頭籌，但憑借著高平電子與京東方和歌爾的親密關(guān)系，或許國內(nèi)市場將成為高平電子一展拳腳的最佳選擇。而eMagin作為三家企業(yè)中實(shí)力相對較弱的一方，需要盡快在訂單和量產(chǎn)上取得突破才能從市場的增長受益，除非它的合作方真的是蘋果。
Micro OLED領(lǐng)域的中國企業(yè)
▲圖片來源：京東方
除了京東方、奧雷德和臺積電（傳言稱其正與蘋果聯(lián)合研發(fā)Micro OLED和Micro LED顯示技術(shù)），Micro OLED領(lǐng)域還有哪些中國企業(yè)的身影？其實(shí)并不太多。
據(jù)了解，高平電子在中國的合作方除了京東方，還有湖畔光電。湖畔光電不僅是高平電子Micro OLED顯示屏的代工企業(yè)，還是其Micro OLED背板的客戶和研發(fā)伙伴。
視涯技術(shù)（SeeYA Technology）同樣從事Micro OLED系列產(chǎn)品的研發(fā)，擁有自己的工廠。從產(chǎn)品參數(shù)上來說，與高平電子的產(chǎn)品較為接近。這也是國內(nèi)為數(shù)不多能量產(chǎn)Micro OLED微顯示屏的企業(yè)。
總的來說，作為Micro LED技術(shù)未成熟前的過渡，Micro OLED將在很長一段時(shí)間里伴隨著VR/AR產(chǎn)業(yè)的成長。集合了OLED技術(shù)的優(yōu)勢，還能夠在成本上與其他微顯示解決方案平起平坐的Micro OLED到底會給行業(yè)帶來怎樣的改變？也許不遠(yuǎn)的將來，我們就能夠看到。
