市場對于AR、VR等頭戴式近眼顯示產品的關注度。2021年全球AR、VR等頭戴式設備的出貨量大約在1100萬臺，其中AR與VR的占比分別為1：9。但是，根據市場調研機構和頭部企業的預測，未來這一占比會轉換成9：1。 也就是說，最終AR、MR、XR等虛擬內容與現實世界融合的產品銷量要比全封閉、沉浸式的VR大很多。

　　隨著消費電子行業大幅調低了今年電視、智能手機和電腦的出貨預期，全球半導體行業似乎進入了下行周期。相反，基于AR、VR、MR、XR等頭戴式終端是人類繼電腦、手機之后日常使用的第三塊屏這一認知，微軟、蘋果、臉書、谷歌等行業巨頭都在積極備戰近眼顯示市場。預計到2030年，AR、VR、MR、XR的年銷售量將達到今天智能手機的規模，相關近眼顯示芯片的年出貨量可能達到30億顆。因此，近眼顯示芯片成為今年投融資的風口，多個初創企業近期宣布獲得了頭部創投機構的投資。

　　事實上，我們至今仍未能在市面上看到一款令人完全滿意的近眼顯示芯片。未來誰能成為近眼顯示芯片的贏家，目前還有很大的不確定性。近眼顯示技術還在不斷演進當中，很多技術難點還有待突破，那么哪一種技術路徑最終有可能勝出，下面我們給出一些粗淺的分析。

　　二、近眼顯示技術的演進：從LCOS到W OLED

　　早期的頭戴式設備中，大部分采用的是類似LCD顯示屏的LCOS的顯示技術。這一技術路徑的優點是產品十分成熟，最主要的缺點是功耗大，每個LCOS屏的功耗在1瓦左右，而且散熱無法做到十分均勻，導致終端設備尺寸必然很大，當然還有分辨率低等其他缺陷，這些問題既影響了續航時間，也導致用戶體驗感差，所以基本上處于被淘汰的狀況。

　　基于LCOS的頭戴式顯示終端

　　從2021年開始，基于白光加彩膜的OLED微顯示芯片（以下簡稱為W OLED）開始大量被主流的終端設備廠商采用，主要的供應商索尼儼然成為行業的主導者。2021年索尼W OLED微顯示芯片的銷售規模接近8億美金，市場占比遠超LCOS和其它技術路徑的芯片，據了解蘋果即將推出的MR眼鏡選定的也是索尼的W OLED芯片。

　　目前索尼的W OLED技術成熟，結構簡單，功耗只有110毫瓦左右，亮度可以達到3000尼特。與LCOS相比，優勢十分明顯，基本上滿足了VR的亮度和功耗需求。隨著市場對于近眼顯示產品的看好，京東方、視涯等紛紛開始投資建廠，進入W OLED微顯示芯片市場。

　　基于W OLED的VR終端

　　基于W OLED帶遮陽板的AR終端

　　但是，現有的W OLED微顯示芯片仍然沒有達到整機廠商完全滿意的程度，特別是不滿足AR、MR應用對亮度的要求。首先，白光加彩膜折射出RGB三色的技術路徑會導致發光亮度損失2/3。通常MR的亮度需求在5000尼特左右，AR因為需要考慮室外使用的場景，亮度要求在8000-1萬尼特。目前索尼的亮度指標只能做到3000尼特，而國內其他廠商亮度指標更低。

　　在這種情況下，AR眼鏡需要配置遮陽板，導致了現實世界的目標看不清楚，影響了用戶體驗。另外一個缺陷就是，壽命和穩定性不夠。例如，在峰值亮度情況下，一般硅基OLED的壽命只有100小時左右。最后，W OLED微顯示芯片售價十分昂貴，基本上占到了整機成本的1/3。

　　白光+彩膜的W OLED的工作原理

　　三、Micro LED的困境：短期無法解決巨量轉移、色彩密度等問題

　　與全球大部分終端廠家轉向W OLED相比，國內有少數AR開發商開始采用基于特殊發光襯底材料的Micro LED微顯示芯片，甚至有Micro LED供應商稱之為AR的終極解決方案。Micro LED的確可以解決AR眼鏡中現有W OLED亮度不夠高和壽命不夠長的問題，比方說，國內有的Micro LED芯片企業甚至可以將發光亮度做到殺傷性武器級別的300萬尼特的水準。

　　但是，這些高亮度Micro LED微顯示芯片只能實現單色發光，在變換成RGB全彩色發光過程中，加大了功耗損失。如果要實現Micro LED的RGB三色獨立發光，在高密度的情況下，短時間內無法解決巨量轉移的問題（設備和工藝挑戰的難度太大）。

　　在目前技術條件下，8000-1萬尼特的Micro LED微顯示芯片（單色混合成彩色）的功耗至少在600毫瓦以上，像素密度只能達到2000PPI。而AR、MR、XR、VR（并不需要高亮度）的像素密度需求至少在4000PPI以上，未來甚至要求達到1萬PPI以上，才能實現4K-8K的顯示效果。很顯然，與已實現RGB全彩色發光、具有高密度、低功耗優勢的W OLED技術相比，Micro LED要達到被主流頭戴設備終端廠商接受的程度，還有很漫長的道路要走。

　　將巨量的LED芯片無偏差地放到電路矩陣中短時間還無法實現

　　四、新一代顯示技術：采用半導體光刻技術的OLED

　　2022年5月，日本顯示（Japan Display，簡稱JDI）發布了基于半導體光刻的全新OLED技術路徑eLEAP，并稱之為“顯示技術的歷史性突破” 。與索尼采用的白光加彩膜的W OLED相比，eLEAP技術生產的OLED顯示器的開口率（透光區域與全部區域的比例）可以達到60%，而現有的W OLED產品的開口率約為28%。

　　這意味著可以在較低電流下驅動OLED顯示器，從而延長其使用壽命、提高效率并在需要時實現更高的峰值亮度。事實上，該技術路徑（Photolithography， 以下簡稱為P OLED）最初由歐洲的IMEC研究院提出，并于2017年就公開發布了相關研究報告。

　　JDI發布的W OLED的開口率與P OLED開口率的比較

　　不光是日本顯示（JDI），韓國三星和國內的元禾（廣州）半導體等企業都在沿著IMEC提出的這一技術路徑開發相關產品。這一技術的特點是將半導體光刻工藝制程用于顯示芯片生產過程中，將OLED發光材料刻制到CMOS基板上。由于P OLED是RGB直接獨立發光，所以亮度大幅提升，而且功耗只有W OLED的1/3-1/2。以0.49英寸的為顯示芯片而言，發光亮度可以達到1萬尼特以上，而功耗在50毫瓦左右。

　　最關鍵的是，提升P OLED發光體的密度對半導體光刻技術而言完全不是問題，可以輕松實現2微米（Micro LED只能實現4-7微米）以下的像素尺寸，像素密度可以達到1萬PPI以上（目前手機的顯示屏的密度只有600PPI）。也就是說基于半導體光刻技術的P OLED微顯示芯片可以實現4K-8K、甚至更高的分辨率。有效解決了現行白光加彩膜的W OLED微顯示芯片亮度低、功耗高、壽命短、價格昂貴等痛點。

　　很顯然，如同JDI指出的，這種半導體光刻P OLED技術與傳統的LCOS、白光加彩膜的W OLED和Micro LED相比是新一代的顯示技術。由于中國公司很早參與了IMEC的技術路徑研究，所以這一技術中國和國外知名企業處于同一起跑線上，甚至有可能規模化量產的速度要比國外更快。

　　五、透明直顯：未來的AR、VR近眼顯示技術的主賽道

　　目前，無論是Micro LED、W OLED還是P OLED都采用了硅基，所以成本依然很高，而且不可能做到透明。在AR應用中，顯示芯片放置于邊框上時必然存在視線遮擋的問題（放置于鏡框側面會帶來視場角小、光效率低、厚度大等一系列問題），影響了用戶體驗。在VR應用中，由于需要大尺寸硅基，即使是12英寸的晶圓，最終切割出來的芯片數量也有限，所以無法克服硅基帶來的昂貴成本的瓶頸。

　　硅基顯示屏必然導致AR眼鏡的視線遮擋

　　任何技術都會被超越，各領風騷數載而已，不存在一種”終極解決方案“。即使是JDI等推出的最新一代的P OLED也有持續改進的地方。比方說，將現有的OLED材料改良成透明的發光材料，將CMOS基板換成透明的玻璃基板（這一技術稱之為Transparent OLED，以下簡稱為T OLED）。此外，先進的半導體光刻工藝制程不僅用于顯示芯片上，還可以用在微陣列透鏡制作過程中。

　　如果采用基于透明的發光材料和透明基板的T OLED技術，并與微陣列透鏡一起組成透明直顯的光學模組，這樣設計出的AR、VR眼鏡具有多重優勢。比方說，在VR、MR應用中可以享受大尺寸微顯示屏帶來的視覺盛宴；而在AR、XR應用中，可以消除視線遮擋，獲得視覺效果更佳的用戶體驗感。

　　據了解，鴻海集團、元禾（廣州）半導體科技有限公司等晶圓級光學元件和微顯示屏廠商已經在實現以上設想的過程當中。未來已來，不久消費者將會體驗到一款玻璃鏡片上直接發光的無邊框AR眼鏡以及高分辨率兼大視場景角的VR眼鏡，到底是蘋果還是華為或者其他廠商最先推出這種顛覆性的“爆款“，我們拭目以待！