智东西内参|起底VR/ 难点( 五 )
LCoS 的显示原理为:入射的S偏振光经过液晶层,若液晶不产生扭转,达到底部金属反射层反射回来时仍为S偏振光,穿过液晶层射出。随后经过 PBS 棱镜反射回到原来光路 ,光线不进入投影光路,即此像素呈现“暗态”。反之,若液晶发生偏转,入射的S偏振光在经过液晶层时会发生偏振,可穿过 PBS 棱镜是,将进入投影光路,即呈现“亮态”。
LCoS制作工艺主要为通过半导体工艺进行刻蚀与沉积制造将液晶层和各种保护反射层制备到硅基驱动。目前由于LCOS量产工艺成熟,大部分参数都适配光波导,其目前是AR主要方案。
DLP Digital Light Processing数字光处理。原理与LCoS类似,但是不是通过液晶对光学进行处理,而是通过棱镜。
DLP核心在于DMD(Digital Micromirror Device),该核心MEMS器件由TI长期垄断。制作工艺主要为通过半导体工艺制作MEMS系统控制楞镜偏转,从而控制光路。
OLED-on-Silicon硅基OLED方案。原理与传统OLED方案,但由于在玻璃基板上很难驱动小尺寸的像素,从而用CMOS工艺来驱动小尺寸OLED像素。但由于OLED方案的光的亮度小,如果配合光波导在户外使用效果不佳。所以硅基OLED方案会限制AR的使用场景,目前看不是主流方案。
MicroLED是当前工人的AR显示的最佳解决方案,其刷新率、亮度、发光方式、像素密度等指标都可以提供最佳性能指标。目前是业界内比较公认的最佳解决方案。但由于其像素尺寸,间距都是几微米量级,给量产和全彩方案带来了极大的挑战。
MicroLED的工艺流程大致分为三部分,驱动背板、像素制备和晶圆键合。驱动背板由于没有标准,需要芯片设计厂商做定制化开发。像素制备由于发光效率问题,面临新的材料选择和相应的全彩方案结构设计问题。
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MicroLED全流程
MicroLED的一大难点在于,随着像素尺寸的缩小,EQE会降低,特别是红光。所以需要选择新的结构和材料。
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MicrLED发光效率
目前,MicroLED全彩色方案有四种方式。主要分为同质材料的全彩方案,主要使用AlInGaN/InGaN。对叠方案,其中红光和蓝绿光的材料不同,使用AlInGaP。最后一种是量子点技术,也是使用同质材料发光,通过量子点将蓝光转为红色和绿色。
MicroLED发红光的主要有两种方案。采用AlInGaN/InGaN为红蓝绿的像素材料,其优势在于全彩方案结构设计简单,但在GaN掺入In复杂。选择非同质材料AlInGaP为红蓝绿材料,优势在于AlInGaP技术相对成熟,但劣势在于全彩方案结构复杂,需要多次进行晶圆键合影响良率。目前两种方案都还没有成熟的量产方案。
MicroLED全彩方案采用蓝光+量子点技术,目前是短期可以实现量产的方案。该方法主要使用GaN制备蓝光,在与CMOS驱动背板键合,工艺和材料相对其他方案简单,易于量产。制备完像素后,在每个像素点喷涂量子点,使得蓝光转化为红光和绿光,完成全彩方案。
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MicroLED量子点技术
目前AR最佳解决方案是波导+MicroLED方案,但由于MicroLED还在研发中,AR行业的成熟方案尚需一定时间。
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AR不同光学产品与显示产品之间的匹配度
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各家科技龙头企业都在积极布局全彩MicroLED方案。
智东西认为,情背景下“宅经济”的出现,使得AR/VR在B端和C端同时拥有了更现实和迫切的入口。在新的光学、显示等技术的加持下,VR有望实现一次飞跃。而对于AR,虽然AR的远期前景好于VR,但由于现阶段诸如MicroLED等技术的不成熟,预计近期AR的表现不会好于VR。
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