深圳返景星达科技有限公司CEO李强在2025中国国际Mini/Micro-LED产业技术峰会上发表《Micro-LED技术在AR整机中的应用》主题报告。
首先,探讨一下AR眼镜的终极形态,有四个特点:一是全天候可佩戴,二是低延时的自然交互,三是虚实融合,四是AI计算平台,基于此,需要的AR显示方案具备以下五个特点:一是高亮高透,二是高清全彩,三是低功耗,四是小体积,五是低成本。
行业经过多年发展,出现了很多方案,比如说离轴反射、棱镜式、自由曲面、Birdbath(BB)、阵列、衍射光波导,这些光学方案对应的显示方案有很多种,现在,Micro-LED是被行业普遍认为是AR眼镜的黄金方案,
来看一下Micro-LED技术对比其它技术的优点。
AR眼镜显示的技术最早用的比较多的是LCOS技术,Micro-LED相对于LCOS有六个优势,更高的亮度、更小的体积、更低的功耗、对比度更高、响应更快、色彩表现更优,其中,比较核心且有较大影响是:更亮、更小、对比度更高。早期的LCOS出色亮度是10000nit到20000nit,早期的显示是光学效率在10%左右,换算出来眼镜的入眼显示亮度是1000nit到2000nit,这个亮度在户外可以看见,但是看不太清楚,早期的LCOS亮度技术制约了眼镜的发展。后来为什么出现衍射?衍射的光效其实比光波导还要低一个数量级,可以理解为同样的入眼亮度除以10大概就是对应的衍射光波导的亮度,那个亮度除以10就是100—200nit,显然是无法满足要求,Micro-LED应运而生,它亮度非常高,可以帮助衍射去推广,在Micro-LED技术成熟以前,衍射是一个概念,无法量产。LCOS的光机体积比较大,一般是1CC或者1.5CC的体积,Micro-LED现在的光机普遍能做到0.15CC以下,更小的光机可以使眼镜的外光更自然更亮。对比度方面,早期的LCOS的光机眼镜会有一层幕布感,因为它的对比度普遍在1000:1左右,看得不够透,Micro-LED很容易做到100000:1的对比度,透过度很好,Micro-LED技术在亮度、体积、形态、对比度上会有更好的表现。
Micro-LED相比DLP技术,一是Micro-LED技术功耗更低,小体积眼镜下,一般电池是100毫安、200毫安,这个电池容量下低功耗非常有价值。二是Micro-LED的尺寸很小,而DLP技术本身结构会比Micro-LED的光机更复杂,结构很难做得很小,也有部分品牌的DLP光机做得很小,但是难度很高,但是整体来说Micro-LED技术的光机做得就会比DLP技术光机平均小很多,更容易去做产品,更容易做全天候可佩戴的眼镜。三是对比度,DLP技术的对比度比LCOS好,平均能做到2500:1,但相对于Micro-LED的100000:1、1000000:1,Micro-LED还是比DLP有很大的优势。
接下来是Micro-LED对比Micro-OLED技术。Micro-OLED屏幕亮度一般是在2000—6000nit,这个亮度的光学方案很受限,所以可以看到用Micro-OLED的系统都是BB,它的光学系统透过度少,但是光效很高,亮度不太高的Micro-OLED技术在BB的显示屏能够得到比较清晰的像,但是毕竟它的形态比较大,穿透性不好,当能用眼镜形态光机的时候,BB的优势就会很低。Micro-LED的使用寿命更长,不易出现老化和烧屏现象,而Micro-OLED在长时间使用后可能会出现亮度衰减和色彩偏差等问题。Micro-LED的光机尺寸相对于Micro-OLED小很多,这也是优势。
所以,在有屏的眼镜里面,所有的主流光学方案里面来对比,Micro-LED在亮度、功耗、寿命、体积、对比度、响应时间等方面有很大的优势。同时,Micro-LED在高分辨率与高像素密度、全彩化技术突破、低功耗与高效率、小型化与集成化,以及量产技术的成熟度等方面仍需加强。
全彩化有几个技术难点需要突破,包括红光效率低,色彩均匀性差、技术复杂度高。因为眼镜里面的显示,现在单滤的方案是过渡方案,长期肯定是要全彩,全彩一定要突破分辨率较低,红光不够亮,有彩虹效应的问题。
巨量转移技术也存在一些挑战,包括转移的良率低、对位精度要求高、转移的速度慢,对于量产来说转移速度慢是很大的制约。
从成本控制来看也有几点需要努力,一是,芯片本身的制造成本很高。二是,做Micro-LED投资很大,设备投资、产线投资成本是很大的。三是,每一款研发成本很高,研发投入大,技术更新快,增加了产品的研发成本。
对于整机来说,Micro-LED的显示如果要做好一个很好的眼镜需要这些来配合。首先是SoC的配合。SoC需要具备以下几个能力:首先是有很好的图像处理单元,能支持高分辨率高刷。二是现在AI是标配,需要有一定的AI算力,最好主控内置NPU,可以做简单的提示词的唤醒,最基础的AI算法,放在端内还不是云端。三是需要低功耗,AR眼镜需要长时间佩戴,SoC的功耗控制至关重要。SoC需要在保证高性能的同时,尽量降低功耗,以延长设备的续航时间。四是传感器融合能力,SoC需要支持多种传感器的融合,如陀螺仪、加速度计、摄像头等,以实现AR眼镜的精准定位、姿态识别和环境感知功能。
Micro-LED技术用在AR眼镜上,有一个核心的点是需要注意它的接口。现在我们做带显示AR产品的时候,从两个地方找可用的上游器件,一是找一个SoC满足方案场景需求,二是找一个好的屏幕,够亮够清楚,功耗够低。最后发现SoC支持的接口和屏幕的接口不一样,眼镜的体积非常小,没有办法像大型的电子设备一样把信号进行转换,没有这个空间,后续如果Micro-LED技术要在行业里面做很多的AR产品,那就需要在接口上做更多的支持。
产品的整机有两个点需要注意:一是均衡的分布,首先产品的整机重量要合理分布,之前所有眼镜的重量分布点在鼻托或者两个耳朵,现在行业里面一些新的产品,设计理念已经在更新,已经把重心分布在头的重心,把整个重量分布在全头,这是很好的变化。二是散热方面,眼镜的开发肯定要充分考虑散热,而且是用被动散热,包括会有一些金属框,金属框散热本身会带来烫手,做这种设计的时候就要考虑把金属的材料合理的运用,手碰到的部分尽量避免用金属材料。在驱动板开发的时候,要做热量平衡,充放电的电源都是很高的热量,在驱动板开发的时候就应该考虑到热量的配置。
接下来看一下整个Micro-LED 技术在AR领域的市场格局。JBD单色量产已经开始,镭昱有全彩突破,全彩方面思坦在车载有很大的成绩,苹果/Meta是全产业链的布局。技术成熟度方面,单色领域JBD已经成熟量产;全彩领域镭昱做量子点转换,saphlux仍处量产爬坡期。下游品牌包括ROKID、影目、雷鸟、星纪魅族、Evenreality、觉远等公司。中游的ODM包括歌尔、亿道信息、返景星达等。
全球主要科技巨头在Micro-LED AR眼镜领域的布局也有很多动作,例如苹果、Meta、微软。国内主要AR品牌公司,例如Rokid、雷鸟、影目、EvenReality星纪魅族也都有这方面的产品,而且应该也是这一年或者说从现在开始一年到两年之内非常主流的产品方向。
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