加快推進硅基OLED顯示在虛擬現(xiàn)實領(lǐng)域的應用

趙燕 溫曉君

由顯示屏及其光學組件構(gòu)成的顯示模塊決定了虛擬現(xiàn)實設(shè)備的顯示效果和成本，它同時也是虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)發(fā)展亟需突破的元器件瓶頸之一。硅基OLED作為新型顯示器件，具有分辨率高、刷新率高、重量輕等突出特點，是公認的下一代虛擬現(xiàn)實設(shè)備的優(yōu)質(zhì)顯示器件。加快推進硅基OLED顯示在虛擬現(xiàn)實領(lǐng)域的應用，有助于提升虛擬現(xiàn)實設(shè)備的體驗感，降低設(shè)備成本，從而提振虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

硅基OLED的發(fā)展現(xiàn)狀

我國硅基OLED產(chǎn)業(yè)化尚處于初級階段。目前全球從事硅基OLED研發(fā)生產(chǎn)的廠商不多，其中美國eMagin公司和法國MicroOLED公司的產(chǎn)品主要應用于軍事領(lǐng)域，能成熟量產(chǎn)的Micro-OLED供應商只有索尼公司，在全球市場處于壟斷地位。我國合肥視涯科技、京東方、昆山夢顯電子等公司正在從事硅基OLED研發(fā)和中試，其中京東方在2019年實現(xiàn)了8英寸硅基OLED生產(chǎn)線的量產(chǎn)，合肥視涯科技于2019年11月竣工投產(chǎn)12英寸硅基OLED顯示項目，昆山夢顯電子正在建設(shè)一條8英寸硅基OLED生產(chǎn)線。目前國內(nèi)硅基OLED的低溫彩色濾光片工藝、薄膜封裝工藝、硅基數(shù)字化驅(qū)動技術(shù)、核心裝備等高性能微顯技術(shù)和大規(guī)模量產(chǎn)技術(shù)等均處于初期階段。

硅基OLED屏已用于國產(chǎn)AR眼鏡。增強現(xiàn)實（AR）設(shè)備的光學顯示系統(tǒng)由微顯示屏和光學組件組成。微顯示屏分為三大類：一類是自發(fā)光的有源器件，包括Micro-OLED和Micro-LED;一類是被動發(fā)光器件，主要是液晶顯示屏（包括透射式的LCD和反射式的LCOS）;還有一類是掃描光器件，包括基于微機電系統(tǒng)技術(shù)的數(shù)字微鏡陣列（DMD）和激光束掃描儀（LBS）。國產(chǎn)AR眼鏡有很多采用硅基OLED屏結(jié)合自由曲面/BirdBath的光學方案，其中索尼提供的硅基OLED屏在AR產(chǎn)品中占有率超過50%。

硅基OLED能解決虛擬現(xiàn)實

產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸問題

硅基OLED具有超高分辨率，能解決虛擬現(xiàn)實設(shè)備的角分辨率低問題。目前現(xiàn)有虛擬現(xiàn)實設(shè)備的角分辨率PPD（PixelsPerDegree）尚不能滿足完全沉浸感體驗的要求。人眼正常視力下的極限角分辨能力約為50～60PPD，而現(xiàn)有單屏4K（分辨率為3840×2160）、視場角120°的VR頭顯設(shè)備的PPD約為18，單屏2K（分辨率為1920×1080）、視場角60°的頭顯設(shè)備的PPD約為36.7。相比傳統(tǒng)低溫多晶硅LTPS-OLED顯示器僅能達到800PPI的分辨率，硅基OLED的分辨率則可達到2000PPI，能使虛擬現(xiàn)實設(shè)備的角分辨率達到極限人眼角分辨率60PPD。

硅基OLED具有超高刷新率，能夠緩解觀看虛擬現(xiàn)實設(shè)備的眩暈感。虛擬現(xiàn)實設(shè)備硬件的低刷新率是產(chǎn)生眩暈感的重要因素之一。顯示的刷新頻率越低，圖像閃爍和抖動感就越強，眼睛就越容易疲勞，會產(chǎn)生眼睛酸痛、頭暈目眩等癥狀。刷新率達到120Hz，可以改善運動鏡頭的畫面跳停現(xiàn)象和模糊現(xiàn)象，完全消除高亮度、寬視角情況下的臨界閃爍現(xiàn)象。相比現(xiàn)有虛擬現(xiàn)實設(shè)備90Hz的最高刷新率，硅基OLED的刷新率可達2000Hz，可有效緩解眩暈感，減少人的視疲勞。

硅基OLED具有體積小、重量輕的特點，能解決虛擬現(xiàn)實設(shè)備的重量問題。硅基OLED微型顯示器件（Micro-OLED）是以單晶硅為有源驅(qū)動背板制作的OLED顯示器件，區(qū)別于常規(guī)的利用非晶硅、微晶硅或者低溫多晶硅薄膜晶體管（LTPS）為背板的AMOLED器件，其像素為傳統(tǒng)顯示器件的1/10。此外，硅基OLED以單晶硅芯片為基底，減少了器件的外部連線，比采用其他顯示方案的AR眼鏡能減重50%以上。采用硅基OLED顯示模塊還可有效解決現(xiàn)有虛擬現(xiàn)實設(shè)備沉浸感不強、重量大、功耗高等痛點問題，實現(xiàn)完全沉浸的觀看體驗和虛擬現(xiàn)實設(shè)備的輕量化。

推進硅基OLED顯示

在虛擬現(xiàn)實領(lǐng)域應用的思考

加快產(chǎn)業(yè)集聚規(guī)模化發(fā)展，降低硅基OLED成本價格。目前我國硅基OLED產(chǎn)線少，尚未全面量產(chǎn)，應抓緊引進和培育硅基OLED產(chǎn)業(yè)鏈上下游相關(guān)企業(yè)，增強龍頭企業(yè)的國際競爭力，打造規(guī)模化的硅基OLED顯示制造集群。鼓勵產(chǎn)業(yè)投資基金、銀行信貸、天使投資等多渠道資金投向硅基OLED顯示產(chǎn)業(yè)，為國內(nèi)企業(yè)聯(lián)合研發(fā)硅基OLED應用、配套建設(shè)和兼并重組提供投融資渠道。引導高等院校、科研院所和重點企業(yè)聯(lián)合攻關(guān)，解決硅基OLED產(chǎn)業(yè)化存在的發(fā)光亮度低、器件壽命短、良率低等問題。產(chǎn)業(yè)化、規(guī)模化和技術(shù)創(chuàng)新三管齊下，降低硅基OLED成本價。

加強虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)與硅基OLED顯示產(chǎn)業(yè)的協(xié)同發(fā)展。顯示屏和光學模塊在硬件成本中占比約40%～60%，受限于硅基OLED的高昂價格成本，虛擬現(xiàn)實設(shè)備尚未大量采用硅基OLED作為顯示器件。要大力推動硅基OLED在AR/VR設(shè)備上的應用，建設(shè)硅基OLED產(chǎn)業(yè)協(xié)同平臺，增強產(chǎn)業(yè)應用支撐服務保障。建立顯示制造商、光學設(shè)計類企業(yè)、虛擬現(xiàn)實終端設(shè)備商企業(yè)的長效溝通反饋機制。開展產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)共性技術(shù)研發(fā)、終端顯示、整機制造等協(xié)同創(chuàng)新攻關(guān)，幫助企業(yè)解決研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化中的共性問題，推進硅基OLED虛擬現(xiàn)實設(shè)備的量產(chǎn)商品化。加快制定統(tǒng)一的VR/AR眼鏡尺寸、分辨率、刷新率等規(guī)格標準，發(fā)揮標準對產(chǎn)業(yè)的引導支撐作用，增強行業(yè)共識。培養(yǎng)高端顯示人才隊伍。精準引進能推動關(guān)鍵技術(shù)突破、帶動產(chǎn)業(yè)發(fā)展的領(lǐng)軍人才與團隊，加快硅基OLED顯示屏在虛擬現(xiàn)實設(shè)備中的普及應用。