MicroLED和光波導:決定AR未來的關鍵技術

麥姆斯諮詢 發佈 2020-05-11T13:16:51+00:00

據麥姆斯諮詢報導,數十年來,增強現實(AR)和虛擬現實(VR)熱度不減。基於現有光學和傳感元件,VR已面向消費者推出多年。除了對VR和AR設備的整體改進之外,產業界也致力於尺寸小型化。

據麥姆斯諮詢報導,數十年來,增強現實(AR)和虛擬現實(VR)熱度不減。基於現有光學和傳感元件,VR已面向消費者推出多年。除了對VR和AR設備的整體改進之外,產業界也致力於尺寸小型化。因此,帶來了很多微型顯示器技術,包括矽基有機發光顯示(OLED-on-Silicon)、MicroLED,與Pancake光學元件搭配,能夠提供適當的像素密度、視場和外形尺寸。

AR,曾經也將繼續成為消費電子產品公司實現替代智慧型手機夢想的技術。人類已經習慣了高質量的顯示器。但到目前為止,作為平板顯示器行業的下一代產品,AR所能提供的圖像質量還無法達到人類需求。隨著各項技術的不斷進步,我們看到光波導和MicroLED取得的一些進展將帶來新功能。

Yole預計,第一代頭戴式AR設備的銷量將於2021年達到首個裡程碑。這將基於MEMS微鏡或矽基OLED顯示解決方案的傳統光學器件。但是,市場要真正啟動,需要徹底的技術範式轉換。這一切光學技術都圍繞著波導展開。長期以來,大家一直在與波導可能帶來的不良光學效率進行鬥爭。從過去不到1%的光學效率,到現在,我們看到的結果已提高了一個數量級。因此,能滿足原始設備製造商(OEM)對均勻性改善的最低要求。Yole預計,到2023年左右將達到第二個里程碑,屆時知名消費電子品牌將推出滿足消費者對性能、成本和外形三方面要求的產品。但是目前仍然缺少一個元素:顯示器。雖然業界一直在努力,但尚未出現MicroLED產品。MicroLED微型顯示器可以提供其它解決方案無法媲美的優勢,包括亮度、尺寸、色彩和對比度。所有OEM廠商都在等待這個機會的實現,預計到2027年MicroLED滲透率將達到30%。

以可接受的成本和適當的性能水平實現MicroLED微型顯示器的製造是一件非常複雜的工程。在過去的2年里,廠商用不同製造方式展示了許多原型,包括紅色、綠色、藍色(RGB)三元色,色彩轉換和混合鍵合。2020年3月下旬,Facebook與AR螢幕廠商Plessey簽署獨家供應協議,表明Plessey和Vuzix在AR領域的合作告一段落。這說明了Facebook對AR技術的興趣以及建立自有供應鏈的意圖。

同時,光波導也是投資和合作夥伴關係活動頻繁的產業。在過去的幾年中,Lumus與Quanta,Digilens與Foxconn(富士康),WaveOptics與Goertek(歌爾股份),Apple(蘋果)與Akonia,紛紛宣布了合作或收購等動作。反射、衍射和全息波導這三種技術,誰將獲得最大的市場份額?我們拭目以待!

一切都取決於性能和成本。成本與不同技術所採用的製造方式密切相關。多年來,基於表面浮雕光柵的波導已經是眾所周知的AR顯示技術,Microsoft(微軟)和Magic Leap是該技術的代表企業。但是,該技術路線曾一度因納米壓印光刻(NIL)製造工藝的複雜性導致良率低,成本高居不下。如今該問題這已經得到了改進,WaveOptics或Dispelix可能會向所有OEM廠商提供波導,這不再是專供某家廠商的獨家技術,將成為公開可用的技術。

蘋果、Facebook、華為和三星,哪家將率先提供設計時尚、性能優良和價格合理的消費類頭戴式AR設備?無須質疑的是,儘管蘋果已經將各種核心技術收至麾下,但所有主要品牌廠商都在緊密合作,並與波導廠商和MicroLED廠商建立了合作夥伴關係,共同努力以滿足消費者的需求。

因為性能、成本和外形尺寸三者難以平衡,AR對專業技術的要求非常高。但隨著各項技術的進步,預計2019~2027年期間,頭戴式AR設備的複合年增長率(CAGR)將達到105%。如此強勁的市場增長率帶來的希望激發了許多廠商進入該供應鏈,其中有些廠商仍處於「隱身模式」。

波導技術的進步,不僅得益於設計方面的努力,還得益於EV Group、Oxford Instruments(牛津儀器)和基板製造商等設備製造商的大力推動。玻璃襯底廠商也一直努力為波導製造提供高折射率晶圓。考慮到AR帶來的晶圓數量和市場規模預測,如果消費市場蓬勃發展,即使對現有巨大的玻璃晶圓業務來講,這也將是不可忽略的一部分。

對於蓬勃發展的消費市場而言,這不僅僅是硬體,還是一副看似普通卻可以提供高質量圖像的眼鏡。如果最終只是將一塊智能手錶螢幕放在眼前,那麼這可能還不夠吸引人。因此,我們希望OEM廠商能夠提出適當的建議,以真正啟動市場。AR的採用曲線將遵循與智能手錶發展曲線類似的路徑,早期的首批產品可能無法提供具有競爭力的性能和用例,直到大量投入為止。蘋果似乎是非常有潛力的廠商:在MicroLED、波導、ARKit應用以及3D傳感等多個領域積累了豐富的經驗。

在較新產品中使用這些技術時,有助於提高對AR技術的認識。當頭戴式AR設備技術一切準備就緒時,消費者就可以享用了。也許在2023年就會發生。

延伸閱讀:

《MicroLED顯示技術、市場及機遇-2020版》

《增強現實、虛擬現實和混合現實技術及市場趨勢-2020版》

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