2023年,VR技術(shù)及應(yīng)用迎來新的突破。從第一季度的CES,我們就可以看到VR、AR勢頭之火熱,雷鳥創(chuàng)新、夏普、HTC新品聯(lián)袂發(fā)布,松下MeganeX、索尼PS VR 2等產(chǎn)品悉數(shù)亮相。今年CES,甚至被業(yè)內(nèi)人稱為“VR/AR的盛會(huì)”。此外,蘋果MR新品有望在今年6月推出。據(jù)悉,蘋果MR則采用的是Pancake鏡頭+Micro OLED面板的這一行業(yè)創(chuàng)新方案。
Pancake光學(xué)方案曾經(jīng)改善了VR頭顯體積和重量上的弱點(diǎn),而Micro OLED顯示方案不僅能進(jìn)一步降低VR頭顯的體積和重量,更使頭顯的顯示效果有巨大提升,是Pancake方案的黃金搭檔,也是VR體驗(yàn)輕量化、沉浸式的革新方案。Micro OLED技術(shù)將如Pancake方案成為下一個(gè)旗艦標(biāo)配。
Micro OLED技術(shù),即硅基OLED技術(shù),是一種在硅基面板上使用CMOS電路來驅(qū)動(dòng)OLED像素的顯示方案。近年來,全球不少企業(yè)致力于Micro OLED技術(shù)發(fā)展,其中,昀光科技十?dāng)?shù)年來堅(jiān)持在該技術(shù)路線上深入研發(fā)。2023年,昀光科技在Micro OLED技術(shù)領(lǐng)域再次取得突破,刷新行業(yè)紀(jì)錄。
近期,昀光科技發(fā)布Micro OLED最新研發(fā)成果,一款型號名為SRS5025的1.32英寸微型顯示器。昀光科技稱,這項(xiàng)Micro OLED微顯示器將為VR頭顯好穿戴、沉浸式體驗(yàn)的效果帶來顯著提升。
更小體積,更輕重量,更高分辨率
理想的VR體驗(yàn)需要提升畫面精度,也需要縮小顯示單元,保證整體設(shè)備輕量化。
如今,我們使用幾乎任何一款智能手機(jī),都不會(huì)出現(xiàn)畫面不清晰的現(xiàn)象,但VR眼鏡如果只達(dá)到手機(jī)的分辨率還是不夠。因?yàn)閂R是近眼顯示,沒有物理屏障,需要雙眼對應(yīng)的兩塊微型屏都具備高分辨率才能獲得比較清晰的顯示效果;而且VR眼鏡需要利用透鏡來放大畫面,使視場角能達(dá)到人眼模擬現(xiàn)實(shí)觀看的沉浸體驗(yàn),如果分辨率不夠,放大后畫面也會(huì)出現(xiàn)肉眼可見的像素顆?;蛘呒喆靶?yīng),大幅影響沉浸感。分辨率受屏幕尺寸和像素密度雙變量影響,小屏幕設(shè)備需要更高的像素密度才能達(dá)到與大屏幕設(shè)備一樣的分辨率。VR眼鏡是微型屏,需要更高的像素密度,以追求畫面精度的不斷提升。像素密度足夠高,就能在優(yōu)化顯示效果的同時(shí)確保整體設(shè)備體積與重量仍在輕便舒適的范圍內(nèi),保證用戶體驗(yàn)質(zhì)量。
昀光 SRS5025 采用的 Micro OLED 顯示技術(shù)具有極小物理尺寸實(shí)現(xiàn)極高像素密度的優(yōu)秀特質(zhì)。Micro OLED 把 OLED 與硅基相結(jié)合,使用硅基板代替普通OLED 屏幕的玻璃基板,不僅更薄,還可以承載遠(yuǎn)超玻璃基板的像素?cái)?shù)量,體現(xiàn)出顯示模塊的精細(xì)化。
昀光SRS5025模塊基于單晶硅晶體管,1.32英寸顯示區(qū)域顯示 2560*2560 真實(shí)RGB分辨率,像素密度高,畫面顯示細(xì)膩、清晰、逼真。
Micro OLED是顯示技術(shù)的迭代與革新,在此之前,國內(nèi)外VR設(shè)備以Fast-LCD顯示技術(shù)為主流。Fast-LCD(Fast Liquid Crystal Display)的顯示原理與普通液晶顯示器相同,這種技術(shù)本身無法發(fā)光,需要額外的背光源來照明,屏幕顯示的亮度與顏色都由背光源決定。背光源很容易發(fā)生漏光現(xiàn)象,尤其在暗場景下,背光從漏光區(qū)域透出所顯示的亮度比周圍像素的亮度更高,嚴(yán)重影響顯示效果。不僅如此,在背光照明下,F(xiàn)ast-LCD像素交替排列,很容易在畫面中看出明顯的水平或豎直線條,即所謂紗窗效應(yīng),極大影響沉浸感,使體驗(yàn)者很容易“出戲”,甚至直接放棄VR體驗(yàn)。提高分辨率是緩解紗窗效應(yīng)的常用方法,去增加像素?cái)?shù)量,讓紗窗更難被看到。但因?yàn)椴牧媳旧淼奶匦裕現(xiàn)ast-LCD的紗窗效應(yīng)難以去除,即使單眼分辨率達(dá)2.5K,依然無法屏蔽紗窗的存在感。昀光SRS5025使用的OLED(Organic Light Emitting Diode,即有機(jī)發(fā)光二極管)材料,自發(fā)光,不需要背光源,每個(gè)像素都能發(fā)出自己單獨(dú)的光,形成圖像,不用考慮漏光問題,也沒有紗窗影響,具有材料上的優(yōu)越性。
更何況,在VR體驗(yàn)中,從來不是單獨(dú)追求分辨率的提升,屏幕的重量、體積與屏幕分辨率一樣至關(guān)重要。Micro OLED屏幕具有比Fast-LCD屏幕更高的像素密度,相同尺寸可以負(fù)載更多像素?cái)?shù)量,達(dá)到更高分辨率,提供更好的顯示質(zhì)量;并且在追求4K分辨率的同時(shí)保持體積微小做工精細(xì),實(shí)現(xiàn)沉浸式與輕量化的“兼美”,這是Fast-LCD技術(shù)很難達(dá)到的。
創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)方案
SRS5025使用昀光科技為近眼顯示技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展而獨(dú)家研發(fā)的技術(shù)方案——專利FSL™ 技術(shù),實(shí)現(xiàn)了體積小,重量輕,分辨率高,刷新快,功耗低等重要特點(diǎn)。
為了讓Micro OLED屏幕上的小尺寸像素發(fā)光,需要OLED兩側(cè)陰極和陽極為其供電,并需要用硅基襯底上的晶體管來精準(zhǔn)控制陽極、陰極之間的電流。因?yàn)殡娏靼l(fā)生變化會(huì)導(dǎo)致像素亮度出現(xiàn)變化,影響亮度均勻性。
圖:OLED結(jié)構(gòu)示意圖
這種微顯示的電流十分微小(nA 級別),再微小的電壓變化也會(huì)造成電流呈指數(shù)增加或減少,同時(shí)影響像素的亮度呈大幅變化。模擬驅(qū)動(dòng)很難避免、解決電壓和電流變化導(dǎo)致亮度不均的問題。
為了解決上述問題,昀光SRS5025面板使用獨(dú)特?cái)?shù)字驅(qū)動(dòng)方案。所謂數(shù)字驅(qū)動(dòng),是把PWM驅(qū)動(dòng)技術(shù)運(yùn)用到Micro OLED技術(shù)中,通過調(diào)整OLED像素的工作周期比(點(diǎn)亮與熄滅時(shí)間占比)來精準(zhǔn)控制像素亮度。在OLED工作過程中,兩極電壓保持恒定,避免因電壓變化導(dǎo)致電流及像素亮度出現(xiàn)偏差的情況發(fā)生,保證了OLED顯示器的穩(wěn)定性和可靠性。對比傳統(tǒng)的模擬驅(qū)動(dòng),數(shù)字驅(qū)動(dòng)可以解決亮度不均,色彩失真的問題,有效控制噪聲影響,并擁有更高的灰度調(diào)制精度、更穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)響應(yīng)率、更快的屏幕刷新速度、更低的電路功耗、更高的像素密度、以及更低的實(shí)現(xiàn)成本,帶來全新的Micro OLED技術(shù)體驗(yàn)。
更高刷新率,更低功耗
在創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)方案下,SRS5025在刷新率指標(biāo)上不僅完全超越Fast LCD微顯示屏,更在Micro OLED行業(yè)領(lǐng)先。
在VR體驗(yàn)中,刷新率是關(guān)鍵指標(biāo)之一,直接影響體驗(yàn)感受。因?yàn)閂R的近眼顯示與大視場角需要屏幕擁有較高的刷新率。VR沒有物理屏障,直接利用人眼觀看虛擬世界,這就需要設(shè)備的刷新率接近人眼在現(xiàn)實(shí)中捕捉動(dòng)作的能力,才能使體驗(yàn)變得真實(shí),越接近會(huì)越沉浸;人眼在觀看時(shí),畫面中不同的角度都要隨著視線的轉(zhuǎn)動(dòng)而快速刷新,否則一旦出現(xiàn)圖像撕裂、屏幕閃爍或畫面不匹配的現(xiàn)象,不僅會(huì)降低沉浸感,甚至?xí)霈F(xiàn)運(yùn)動(dòng)模糊和眩暈感,危害用戶身心。通常情況下,VR設(shè)備的刷新率會(huì)盡可能地達(dá)到90Hz以上,以確保較佳的顯示效果和舒適的使用體驗(yàn)。
主流品牌VR設(shè)備參數(shù)(部分)
90Hz的刷新率是行業(yè)認(rèn)為的刷新指標(biāo)“及格線”,還達(dá)不到沉浸式的水平。昀光近期發(fā)布,SRS5025顯示器刷新率可達(dá)144Hz,刷新了行業(yè)指標(biāo),向著沉浸式跨越了一大步。面對快速移動(dòng)的圖像,SRS5025可以提供更加平滑、舒適的體驗(yàn),也完美適應(yīng)了當(dāng)前視頻與游戲?yàn)橹髁鞯腣R內(nèi)容生態(tài)。
昀光同時(shí)也考慮到,提高刷新率等技術(shù)指標(biāo)可能會(huì)影響屏幕功率消耗,為了控制功耗,昀光運(yùn)用多年來積累的數(shù)字驅(qū)動(dòng)技術(shù),精準(zhǔn)控制電路功耗,并逐步研發(fā)降低功耗。SRS5025在與行業(yè)Micro OLED屏幕亮度指標(biāo)一致水平下,功耗指標(biāo)實(shí)現(xiàn)一半以上的降幅,極低于行業(yè)水平。功耗降低帶來的裨益是深遠(yuǎn)的,微顯示器的體積、重量有望進(jìn)一步得到降低和減輕;換個(gè)角度看,保持同樣體積、重量的要求下,屏幕的像素密度又有了提升空間!
高色域,高對比度
Micro OLED是一種小型化的OLED顯示技術(shù),OLED是一種有機(jī)發(fā)光技術(shù),可以直接將電流轉(zhuǎn)換為光能,不需要外部光源進(jìn)行背光照明,這使得OLED可以提供更高的對比度、更豐富的色彩和更細(xì)膩的灰階。
雖然對于色域、灰階、對比度等顯示參數(shù),Micro OLED技術(shù)已具備眾多先天優(yōu)勢,但想要?jiǎng)?chuàng)造更具沉浸感的“虛擬中看現(xiàn)實(shí)”的體驗(yàn),還需要在這些指標(biāo)上持續(xù)鉆研。一方面它們是相互獨(dú)立的指標(biāo),需要依靠不同的技術(shù)手段和方案各自提升,這對實(shí)現(xiàn)團(tuán)隊(duì)的要求很高。昀光FSL™技術(shù)能實(shí)現(xiàn)領(lǐng)先行業(yè)的技術(shù)成果和超越主流的顯示效果,這一切的結(jié)果都具象地體現(xiàn)在新發(fā)布的SRS5025微顯示器上:擁有更高色域,更高灰階,更高對比度。另一方面不同指標(biāo)在某些顯示場景下存在相互制約,改善制約需要更具突破性的技術(shù)支持。
例如,現(xiàn)階段,Micro OLED技術(shù)常常會(huì)遇到低灰階時(shí)色域降低的問題,這主要出現(xiàn)在暗場景中。由于OLED的發(fā)光原理,每個(gè)像素只有相對較少的發(fā)光量,導(dǎo)致灰度級別的降低,使得顏色變得較為單一,色域下降。昀光運(yùn)用多年技術(shù)積累與不斷測試來克服這些問題,控制顯示器在灰階下降時(shí)依然能保持高色域水平。色域是關(guān)乎顯示圖像真實(shí)與否的重要指標(biāo),色域越高的顯示屏所顯示的圖像顏色更豐富,更逼真,更還原。反之,如果色域太小,顏色的精細(xì)度會(huì)不足,就會(huì)使場景和圖像變得虛假,缺乏真實(shí)感,降低用戶的沉浸感和使用體驗(yàn)。
Micro OLED技術(shù)因?yàn)樽园l(fā)光原理具有比Fast LCD更好的黑色表現(xiàn)和更高的對比度;昀光SRS5025運(yùn)用獨(dú)特驅(qū)動(dòng)技術(shù),成為Micro OLED行業(yè)的先進(jìn)技術(shù)與產(chǎn)品。SRS5025可以更出色地呈現(xiàn)對比度并領(lǐng)銜行業(yè)。
圖:同一張圖像對比度高(下圖)低(上圖)對比
提升對比度主要是提高顯示器黑色和白色兩個(gè)極端顏色之間的差別,讓黑色更深沉,白色更明亮。對比度不僅僅是“顏色指標(biāo)”,高對比度的畫面,畫面顯示會(huì)更清晰,因?yàn)閳D像中的細(xì)節(jié)更突出和鮮明,不同顏色的圖像視覺沖擊力更大,圖形更生動(dòng)、奪目。在明暗反差下,圖像也會(huì)更具立體感和深度,更利于觀看者捕捉、辨認(rèn),提高任容的可讀性與識別度。這些對于VR的沉浸體驗(yàn),VR內(nèi)容的有效展示,用戶對于內(nèi)容的吸收都有很好的促進(jìn)作用,會(huì)深遠(yuǎn)影響顯示屏行業(yè)、VR設(shè)備廠家、VR內(nèi)容制作商等全產(chǎn)業(yè)鏈的良性發(fā)展。
更低單元成本
除了上述技術(shù)指標(biāo)上的優(yōu)勢,昀光SRS5025另一個(gè)重要特點(diǎn)是面板的單位成本低于Micro OLED行業(yè)水平。許多人承認(rèn)Micro OLED技術(shù)優(yōu)于常規(guī),但因?yàn)橹圃斐杀鞠鄬^高暫時(shí)未置可否。也有不少VR廠家因?yàn)镕ast LCD顯示效果不足而改用其他顯示方案,又因Micro OLED成本高昂暫時(shí)以疊加mini LED作為過渡方案。昀光科技十余年技術(shù)積累,一直致力于Micro OLED的實(shí)現(xiàn)。
目前Micro OLED技術(shù)工藝主要分為單晶硅光刻的基底驅(qū)動(dòng)層技術(shù)和OLED蒸鍍技術(shù)。OLED蒸鍍技術(shù)因?yàn)镸icro OLED尺寸小,相比較大尺寸液晶或者OLED面板,生產(chǎn)成本降低。Micro OLED的成本焦點(diǎn)在于基底驅(qū)動(dòng)層技術(shù)。驅(qū)動(dòng)層技術(shù)屬于半導(dǎo)體工藝,受制程工藝影響大。目前Micro OLED行業(yè)普遍使用單芯片驅(qū)動(dòng)層方案,工藝制程高,流片費(fèi)用較高,良率偏低,因而量產(chǎn)成本居高不下。昀光SRS5025研發(fā)使用的FSL™技術(shù),采用了驅(qū)動(dòng)芯片和顯示面板分離的方案,分離后,顯示面板的工藝制程要求降低,流片費(fèi)用降低,并且良率升高,因此量產(chǎn)成本大大降低。昀光科技稱,因?yàn)榧夹g(shù)創(chuàng)新,SRS5025模塊具備顯著價(jià)格優(yōu)勢,極大推動(dòng)Micro OLED的市場化。
在應(yīng)用場景方面,昀光SRS5025因?yàn)樗⑿驴臁⒎直媛矢?、顯示效果好、功耗低,具有廣泛應(yīng)用領(lǐng)域。實(shí)際生產(chǎn)生活中可應(yīng)用于游戲、視頻、社交、辦公、培訓(xùn)等場景,并可以在醫(yī)療、教育、文旅、工業(yè)等領(lǐng)域發(fā)揮主力或輔助的作用。
昀光科技前身是2005年在上海大學(xué)成立的硅基OLED研究團(tuán)隊(duì),具有Micro OLED研發(fā)基因,具備強(qiáng)大的技術(shù)積累,以創(chuàng)新優(yōu)勢領(lǐng)馭行業(yè),擁有顯示驅(qū)動(dòng)芯片設(shè)計(jì)研發(fā)完全知識產(chǎn)權(quán),亦具備OLED微顯示器生產(chǎn)測試完善制造體系。多年來一直刷新研究成果,推動(dòng)Micro OLED實(shí)現(xiàn)和量產(chǎn)。
近期,蘋果公司推出Micro OLED頭顯的消息響徹行業(yè),國內(nèi)也傳出愛奇藝奇遇將與蘋果公司同期發(fā)布MR產(chǎn)品,Micro OLED的VR應(yīng)用迎來新局,如昀光SRS5025的技術(shù)產(chǎn)品,會(huì)加速M(fèi)icro OLED的市場覆蓋。
昀光科技表示,VR技術(shù)會(huì)持續(xù)火爆,元宇宙也會(huì)依憑日漸成熟的VR技術(shù)脫虛向?qū)?。昀光科技?huì)繼續(xù)投入新的研發(fā),發(fā)布新的成果,基于Micro OLED不斷拓展,逐步建立全球化Micro OLED供應(yīng)鏈,開發(fā)定制化Micro OLED解決方案,助力VR眼鏡深沉C端市場,也為元宇宙的落地提供支撐。
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