MicroLED正成为驱动AR眼镜落地的关键光机技术。民生证券报告指出,AR光机朝高PPI、高分辨率、高亮度、小体积、低功耗方向发展,MicroLED已迈入小于0.2cc的时代,具备高亮度(超35万nits)、小体积特性,相较于MicroOLED和LCoS具有明显基础优势。在商业化推广方面,全彩化显示是MicroLED的必然发展方向,量子点颜色转换是目前较成熟的技术路线。光波导+MicroLED有望成为驱动消费级真AR的双引擎,JBD在MicroLED深耕多年,与舜宇光学、WaveOptics等厂商深度合作,推动AR眼镜产业走向成熟。
AR光机需求:小体积+高亮度+高PPI
AR眼镜光机朝着高PPI、高分辨率、高亮度、小体积、低功耗的方向发展。AR光机与AR光学发展相关,不同的AR光学对光机有不同的要求,其中光波导存在光效低的弱点,其理论光效在0.1%-15%之间,而全天候的AR眼镜要求入眼的峰值亮度要达到3000nit。此外,若做成眼镜形态,通常要求显示屏幕的体积不超过1cc(立方厘米)且PPI达到4000以上。因此,以眼镜形态为主的光波导AR眼镜,需采用对显示亮度、光机体积和像素密度等方面要求更高的微显示技术方案。AR采用的微显示技术主要有三种:LCoS(硅基液晶)、MicroOLED、MicroLED。LCoS基于液晶光电响应和CMOS工艺,借助成熟的半导体工艺和液晶产线发展迅速,但响应速度慢、功耗高、对比度低;MicroOLED基于有机发光二极管,采用单晶硅基板将驱动电路直接集成在基板上,大幅降低体积和重量,但亮度低、成本高;MicroLED基于横向微米尺寸级半导体二极管,继承了LED的高效率、高亮度及自发光特性,响应速度更快、功耗低、体积小、亮度高、寿命长,但灵活性差、成本高、量产难,目前处于小规模试产阶段。
MicroLED vs MicroOLED vs LCoS
三类微显示技术各有优劣势,MicroLED在AR应用中最具前景。LCoS模组体积小、成本低、解析度高、色域广,但响应速度慢(毫秒级)、功耗高、对比度低,工作温度0-50℃,技术成熟度已实现规模量产;MicroOLED响应速度快(微秒级)、功耗低、体积小、高对比度、延展性好,但亮度低、成本高,工作温度-50-70℃,处于小规模量产阶段;MicroLED响应速度最快(纳秒级)、功耗最低、体积最小、亮度最高(超35万nits)、寿命长,工作温度-100-120℃,但灵活性差、成本高、量产难,处于小规模试产阶段。在AR眼镜应用场景中,MicroLED在体积、亮度、功耗、响应速度方面均具有优势,是AR光机的理想选择。LCoS在LCoS在光学显示应用中,根据制造工艺可分为带滤色片的空间彩色LCoS和不带滤色片的时序彩色LCoS,时序彩色方案通过控制不同颜色光源的时序实现混色,大幅提升光效,不需要三个不同颜色的子像素来混色,像素密度提高,同样分辨率的屏可以做得更小,市场上的大部分LCoS屏都是时序彩色方案制作。
MicroLED全彩化:量子点技术路线
全彩化显示是MicroLED的必然发展方向。GaN、AlGaInP等无机材料体系通过外延生长和半导体加工工艺很难实现红绿蓝(RGB)三基色发光像元的高密度集成,并且红光MicroLED的发光效率始终难以突破,导致其并未发展为成熟的技术路线。在蓝光MicroLED芯片上通过构筑量子点(QDs)、荧光粉体、超表面结构等颜色转换层实现MicroLED全彩色显示,是目前较为成熟的技术路线之一。MicroLED的三类彩色化方案包括:RGB三色集成方案(将红绿蓝三色LED芯片集成在同一基板上,技术难度最高)、QD色转换方案(在蓝光MicroLED上涂覆量子点材料转换为红光和绿光,目前最成熟)、荧光粉色转换方案(在蓝光或紫外MicroLED上涂覆荧光粉)。QD色转换方案在色域、效率、工艺复杂度等方面取得较好平衡,成为当前主流路线。MicroLED实质上是LED微缩化和矩阵化后的产物,由基底层、缓冲层、发光结构层、电极层和封装层构成,封装层一般起到使电子器件隔离水氧环境的作用,还可以混合荧光粉、量子点等色转化材料,实现器件发光颜色的矫正。
JBD与产业链布局:MicroLED光机核心供应商
JBD在MicroLED深耕多年,拥有自主的IC设计、MOCVD材料生长、MicroLED微显示技术加工制造、封装测试、软件硬件驱动设计等技术,基于掌握显示屏的核心技术,实现“芯屏契合”。JBD具体产品主要包括单色/三色显示板、AM-μLED微显示开发套件、AM-μLED显示屏、AM-μLED光引擎、光模组等。除与Kopin的合作外,JBD还与舜为科技合作发力MicroLED双目全彩AR眼镜,与英国AR衍射光波导技术开发商WaveOptics合作,供应MicroLED微显示器用于WaveOptics开发的AR样品设备。MicroLED+光波导有望成为未来主流的光学显示方案,JBD作为MicroLED光机核心供应商,将持续受益于AR眼镜产业的放量。建议关注:光学与显示产业链中蓝特光学(光波导玻璃晶圆)、水晶光电(光波导全产业链)、舜宇光学(光机模组+整机)、歌尔股份(整机组装+光学),以及MicroLED相关产业链。
显示技术 | LCoS | MicroOLED | MicroLED
反应时间 | 毫秒级 | 微秒级 | 纳秒级
工作温度 | 0-50℃ | -50-70℃ | -100-120℃
亮度 | 中等 | 较低 | 极高(>35万nits)
体积 | 中等 | 小 | 最小(<0.2cc)
功耗 | 高 | 低 | 最低
技术成熟度 | 规模量产 | 小规模量产 | 小规模试产
AR光机优势 | 成本低 | 响应快 | 亮度高+体积小+功耗低