藏在蘋果Vision Pro的創(chuàng)新——MicroOLED微顯示器分析

MicroOLED是以單晶硅半導(dǎo)體為襯底，集成了千萬個(gè)晶體管構(gòu)成CMOS驅(qū)動(dòng)電路，在CMOS驅(qū)動(dòng)電路上蒸鍍OLED有機(jī)材料形成發(fā)光二極管，可完美實(shí)現(xiàn)高分辨率和微小尺寸的微型顯示器件。

來源：億容投資

MicroOLED微型顯示器尺寸小于1英寸，是OLED顯示器的細(xì)分類別。MicroOLED最大特色是將微顯示直接搭載在晶圓之上，采用單晶硅晶圓為背板，能夠讓顯示器更輕薄短小、耗電量更少、自主發(fā)光、高效率發(fā)光，特別適用于AR、VR等顯示穿戴式設(shè)備。

顯示技術(shù)主要包括LCD、LED、OLED三大類。LCD由于成本較低且技術(shù)成熟，在中大尺寸面板顯示領(lǐng)域占據(jù)主要份額。LED具有自發(fā)光特性，且色彩顯示效果佳，但由于其小型化（即Micro LED）及巨量轉(zhuǎn)移仍未成熟，目前主要用于照明、背光及超大屏顯示領(lǐng)域。OLED因其輕薄性、對比度高、響應(yīng)速度快、功耗較低等優(yōu)勢，已逐步成為小型及微型顯示方案的主流。

OLED按照驅(qū)動(dòng)方式可分為主動(dòng)式驅(qū)動(dòng)（AMOLED）和被動(dòng)式驅(qū)動(dòng)（PMOLED）。AMOLED顯示品質(zhì)佳、反應(yīng)速度快，目前主要應(yīng)用于中大尺寸顯示屏。PMEOLED亮度較高、生產(chǎn)成本較低，目前以中小尺寸顯示屏為主。Micro OLED屬于AMOLED的技術(shù)拓展，將背板材料換成硅晶圓且無需外接驅(qū)動(dòng)IC，節(jié)約了內(nèi)部空間，具有分辨率高、體積小等特點(diǎn)。

圖表1：OLED驅(qū)動(dòng)方式分類

資料來源：清越科技招股說明書，中金公司研究部

Micro OLED可對單個(gè)像素實(shí)行精確控制，模組響應(yīng)速度較快，可有效減少顯示場景快速變化時(shí)的色彩殘留現(xiàn)象。而由于發(fā)光模組沉積于硅晶圓之上，Micro OLED器件的底層電路借助成熟的半導(dǎo)體CMOS工藝進(jìn)行制造，單個(gè)像素尺寸可達(dá)到個(gè)位數(shù)的微米級(jí)別，在同樣的顯示屏尺寸下可實(shí)現(xiàn)更高的分辨率，顯著提升顯示效果。同時(shí)由于沒有背光源的存在，Micro OLED器件更輕薄，功耗更低，并且可實(shí)現(xiàn)“純黑”的色彩效果，帶來較高的顯示對比度。

圖表2：主流顯示方案對比

資料來源：BOE官網(wǎng)，MicroDisplay，中金公司研究部

Micro OLED有望成為現(xiàn)階段XR顯示方案主流

AR/VR借助頭戴式顯示設(shè)備實(shí)現(xiàn)虛擬元素與真實(shí)場景的交互。頭部科技廠商已陸續(xù)布局此領(lǐng)域并積極推進(jìn)新品發(fā)布，伴隨技術(shù)迭代與產(chǎn)品升級(jí)，我們認(rèn)為更為輕量化的頭顯設(shè)備有望成為消費(fèi)電子的下一代終端：索尼憑借其在泛娛樂終端的強(qiáng)大實(shí)力有望加速VR向游戲、娛樂等場景滲透，蘋果、Meta及Pico則將強(qiáng)化VR的辦公屬性。

圖表3：頭部科技廠商VR出貨節(jié)奏

資料來源：The Information，Meta，Apple，Sony，中金公司研究部

頭戴式顯示設(shè)備是近眼顯示技術(shù)主要的應(yīng)用方向，對于顯示屏幕提出了較高的要求。理想情況下，屏幕像素?cái)?shù)量應(yīng)當(dāng)為滿足人眼視覺需求的像素?cái)?shù)量。人眼能夠識(shí)別的最小視場角為1/60度，每一度人眼可分辨的像素?cái)?shù)量即為60 PPD；人眼視場角可分為水平和垂直方向，可實(shí)現(xiàn)人體立體視場的水平方向視場角為120度，垂直方向視場角為135度；因此，滿足人眼視覺需求的屏幕分辨率為單眼7200×8100。

像素尺寸及間距過大時(shí)，屏幕分辨率不足，會(huì)產(chǎn)生“紗窗效應(yīng)”導(dǎo)致顯示模糊，引發(fā)頭暈、惡心等暈動(dòng)癥反應(yīng)。作為頭顯設(shè)備的核心部件之一，屏幕承載了實(shí)現(xiàn)智能終端視覺需求的重要任務(wù)，因此升級(jí)屏幕顯示精細(xì)度成為當(dāng)前頭顯設(shè)備升級(jí)主線。同時(shí)屏幕顯示功耗亦是設(shè)備制造商主要關(guān)注因素，低功耗的顯示屏可減輕發(fā)熱情況，延長設(shè)備續(xù)航時(shí)間，提升使用體驗(yàn)。在此情況下，Micro OLED由于像素密度高、功耗較低等優(yōu)點(diǎn)，逐漸被頭顯設(shè)備商關(guān)注。

圖表4：主要VR新品屏幕像素參數(shù)

資料來源：AR圈，中金公司研究部

當(dāng)前VR頭顯設(shè)備的主流屏幕選擇為Fast LCD。傳統(tǒng)LCD的電場反應(yīng)較慢、刷新率較低，F(xiàn)ast LCD使用全新液晶材料（鐵電液晶材料）與超速驅(qū)動(dòng)技術(shù)，可將有效刷新率提升至75-90Hz，同時(shí)成本較低、量產(chǎn)良品率穩(wěn)定，性價(jià)比較高。Mini LED技術(shù)的搭載進(jìn)一步增強(qiáng)了Fast LCD的顯示效果，通過將一整塊背光板劃分成數(shù)個(gè)可單獨(dú)控制亮度的背光區(qū)域，提升了畫面的對比度和顏色飽和度。

預(yù)計(jì)Micro OLED有望替代Fast LCD。VR初期，由于色彩對比度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)勢，廠商們主要選用AMOLED為顯示方案。伴隨行業(yè)景氣度提升，眾多廠商入局，在降低成本并盡量保證顯示效果的前提下，F(xiàn)ast LCD成為大多數(shù)廠商的選擇。發(fā)展至今，VR設(shè)備廠商的追求已逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樘嵘a(chǎn)品的實(shí)際使用效果，而蘋果Vision Pro對于Micro OLED的搭載引起了行業(yè)對于此種顯示方案的高度關(guān)注。對比Fast LCD，Micro OLED具備較大的性能優(yōu)勢：

? 高分辨率：根據(jù)CSDN數(shù)據(jù)，近眼顯示設(shè)備削弱紗窗效應(yīng)需要角分辨率在30 PPD以上，結(jié)合視場角在100-120度，像素密度達(dá)到需要3,000-4,000 PPI；Micro OLED像素密度可實(shí)現(xiàn)3000 PPI，較Fast LCD（1,000-2,000 PPI）有大幅增長，我們認(rèn)為可顯著提升設(shè)備的角分辨率，從而有效增強(qiáng)VR設(shè)備的顯示效果。

? 高刷新率：根據(jù)VR陀螺數(shù)據(jù)，減弱眩暈感需要VR設(shè)備刷新率提高至150-240Hz及以上；根據(jù)VR compare數(shù)據(jù)，F(xiàn)ast LCD的反應(yīng)速度為毫秒至納秒級(jí)，刷新率在90-100Hz左右，Micro OLED刷新率可達(dá)到120Hz；我們認(rèn)為這有望改善運(yùn)動(dòng)模糊現(xiàn)象及閃爍現(xiàn)象，從而有效減緩VR設(shè)備的使用眩暈感。

? 輕量化、低功耗：Micro OLED在硅芯片基底集上成陣列電路和功能電路，像素尺寸更小，且無需外接驅(qū)動(dòng)芯片，減少了器件的外部連線，重量相比傳統(tǒng)顯示器件明顯減少；據(jù)TOPWAY數(shù)據(jù)顯示，由于Micro OLED為自發(fā)光技術(shù)，無需背光源，功耗約為LCD的30-40%，進(jìn)一步提升整機(jī)續(xù)航能力。

Micro OLED已具備初步量產(chǎn)能力，成本為當(dāng)前主要制約因素

已有多家行業(yè)龍頭廠商宣布入局Micro OLED，部分廠商已成功量產(chǎn)并導(dǎo)入終端客戶，行業(yè)整體技術(shù)形態(tài)逐漸成熟，并伴有一定的技術(shù)創(chuàng)新出現(xiàn)。據(jù)Yole數(shù)據(jù)顯示，相比LCD屏幕（單塊價(jià)格約為20-40美元），Micro OLED屏幕價(jià)格較高（單片價(jià)格在1-200美元）。我們認(rèn)為，伴隨Micro OLED量產(chǎn)能力提升，規(guī)模效應(yīng)將帶動(dòng)屏幕成本下降，有望推動(dòng)Micro OLED在更多VR設(shè)備上搭載。

圖表5：VR顯示技術(shù)演進(jìn)

資料來源：Omdia

AR光學(xué)顯示方案多元化，Micro OLED加速滲透

近期，Xreal、Rokid等品牌均發(fā)布最新款A(yù)R眼鏡，主打C端消費(fèi)場景，光學(xué)方案均搭載較為成熟的Birdbath+硅基OLED方案。我們認(rèn)為，盡管光波導(dǎo)+Micro LED在體積及功耗等領(lǐng)域均有明顯優(yōu)勢，但從成本及成熟度來看，Birdbath+硅基OLED方案可以將顯示模組成本壓縮至消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品的價(jià)格，且顯示效果也能滿足日常基本使用。

圖表6：AR光學(xué)成像方案總結(jié)一覽

資料來源：VR陀螺，各公司官網(wǎng)，中金公司研究部

圖表7：AR光源方案總結(jié)一覽

資料來源：MicroDisplay，VR陀螺

硅基OLED有望實(shí)現(xiàn)高速增長，VR滲透率提升推動(dòng)規(guī)模擴(kuò)大

近期，Rokid及Xreal均有新品發(fā)布，面向C端消費(fèi)市場，均搭載硅基OLED屏幕。我們認(rèn)為目前硅基OLED主要在AR產(chǎn)品應(yīng)用。在VR領(lǐng)域，我們看好蘋果Vision Pro有望推動(dòng)硅基OLED的高端場景滲透持續(xù)提升。我們預(yù)測硅基OLED市場2026年有望達(dá)到25億美元。

圖表8：2021-26年硅基OLED市場高速增長

資料來源：IDC

圖表8：VR有望成為硅基OLED成長動(dòng)力

資料來源：IDC