藏在苹果Vision Pro的创新——MicroOLED微显示器分析

MicroOLED是以单晶硅半导体为衬底，集成了千万个晶体管构成CMOS驱动电路，在CMOS驱动电路上蒸镀OLED有机材料形成发光二极管，可完美实现高分辨率和微小尺寸的微型显示器件。

来源：亿容投资

MicroOLED微型显示器尺寸小于1英寸，是OLED显示器的细分类别。MicroOLED最大特色是将微显示直接搭载在晶圆之上，采用单晶硅晶圆为背板，能够让显示器更轻薄短小、耗电量更少、自主发光、高效率发光，特别适用于AR、VR等显示穿戴式设备。

显示技术主要包括LCD、LED、OLED三大类。LCD由于成本较低且技术成熟，在中大尺寸面板显示领域占据主要份额。LED具有自发光特性，且色彩显示效果佳，但由于其小型化（即Micro LED）及巨量转移仍未成熟，目前主要用于照明、背光及超大屏显示领域。OLED因其轻薄性、对比度高、响应速度快、功耗较低等优势，已逐步成为小型及微型显示方案的主流。

OLED按照驱动方式可分为主动式驱动（AMOLED）和被动式驱动（PMOLED）。AMOLED显示品质佳、反应速度快，目前主要应用于中大尺寸显示屏。PMEOLED亮度较高、生产成本较低，目前以中小尺寸显示屏为主。Micro OLED属于AMOLED的技术拓展，将背板材料换成硅晶圆且无需外接驱动IC，节约了内部空间，具有分辨率高、体积小等特点。

图表1：OLED驱动方式分类

资料来源：清越科技招股说明书，中金公司研究部

Micro OLED可对单个像素实行精确控制，模组响应速度较快，可有效减少显示场景快速变化时的色彩残留现象。而由于发光模组沉积于硅晶圆之上，Micro OLED器件的底层电路借助成熟的半导体CMOS工艺进行制造，单个像素尺寸可达到个位数的微米级别，在同样的显示屏尺寸下可实现更高的分辨率，显著提升显示效果。同时由于没有背光源的存在，Micro OLED器件更轻薄，功耗更低，并且可实现“纯黑”的色彩效果，带来较高的显示对比度。

图表2：主流显示方案对比

资料来源：BOE官网，MicroDisplay，中金公司研究部

Micro OLED有望成为现阶段XR显示方案主流

AR/VR借助头戴式显示设备实现虚拟元素与真实场景的交互。头部科技厂商已陆续布局此领域并积极推进新品发布，伴随技术迭代与产品升级，我们认为更为轻量化的头显设备有望成为消费电子的下一代终端：索尼凭借其在泛娱乐终端的强大实力有望加速VR向游戏、娱乐等场景渗透，苹果、Meta及Pico则将强化VR的办公属性。

图表3：头部科技厂商VR出货节奏

资料来源：The Information，Meta，Apple，Sony，中金公司研究部

头戴式显示设备是近眼显示技术主要的应用方向，对于显示屏幕提出了较高的要求。理想情况下，屏幕像素数量应当为满足人眼视觉需求的像素数量。人眼能够识别的最小视场角为1/60度，每一度人眼可分辨的像素数量即为60 PPD；人眼视场角可分为水平和垂直方向，可实现人体立体视场的水平方向视场角为120度，垂直方向视场角为135度；因此，满足人眼视觉需求的屏幕分辨率为单眼7200×8100。

像素尺寸及间距过大时，屏幕分辨率不足，会产生“纱窗效应”导致显示模糊，引发头晕、恶心等晕动症反应。作为头显设备的核心部件之一，屏幕承载了实现智能终端视觉需求的重要任务，因此升级屏幕显示精细度成为当前头显设备升级主线。同时屏幕显示功耗亦是设备制造商主要关注因素，低功耗的显示屏可减轻发热情况，延长设备续航时间，提升使用体验。在此情况下，Micro OLED由于像素密度高、功耗较低等优点，逐渐被头显设备商关注。

图表4：主要VR新品屏幕像素参数

资料来源：AR圈，中金公司研究部

当前VR头显设备的主流屏幕选择为Fast LCD。传统LCD的电场反应较慢、刷新率较低，Fast LCD使用全新液晶材料（铁电液晶材料）与超速驱动技术，可将有效刷新率提升至75-90Hz，同时成本较低、量产良品率稳定，性价比较高。Mini LED技术的搭载进一步增强了Fast LCD的显示效果，通过将一整块背光板划分成数个可单独控制亮度的背光区域，提升了画面的对比度和颜色饱和度。

预计Micro OLED有望替代Fast LCD。VR初期，由于色彩对比度高、响应速度快等优势，厂商们主要选用AMOLED为显示方案。伴随行业景气度提升，众多厂商入局，在降低成本并尽量保证显示效果的前提下，Fast LCD成为大多数厂商的选择。发展至今，VR设备厂商的追求已逐渐转变为提升产品的实际使用效果，而苹果Vision Pro对于Micro OLED的搭载引起了行业对于此种显示方案的高度关注。对比Fast LCD，Micro OLED具备较大的性能优势：

► 高分辨率：根据CSDN数据，近眼显示设备削弱纱窗效应需要角分辨率在30 PPD以上，结合视场角在100-120度，像素密度达到需要3,000-4,000 PPI；Micro OLED像素密度可实现3000 PPI，较Fast LCD（1,000-2,000 PPI）有大幅增长，我们认为可显著提升设备的角分辨率，从而有效增强VR设备的显示效果。

► 高刷新率：根据VR陀螺数据，减弱眩晕感需要VR设备刷新率提高至150-240Hz及以上；根据VR compare数据，Fast LCD的反应速度为毫秒至纳秒级，刷新率在90-100Hz左右，Micro OLED刷新率可达到120Hz；我们认为这有望改善运动模糊现象及闪烁现象，从而有效减缓VR设备的使用眩晕感。

► 轻量化、低功耗：Micro OLED在硅芯片基底集上成阵列电路和功能电路，像素尺寸更小，且无需外接驱动芯片，减少了器件的外部连线，重量相比传统显示器件明显减少；据TOPWAY数据显示，由于Micro OLED为自发光技术，无需背光源，功耗约为LCD的30-40%，进一步提升整机续航能力。

Micro OLED已具备初步量产能力，成本为当前主要制约因素

已有多家行业龙头厂商宣布入局Micro OLED，部分厂商已成功量产并导入终端客户，行业整体技术形态逐渐成熟，并伴有一定的技术创新出现。据Yole数据显示，相比LCD屏幕（单块价格约为20-40美元），Micro OLED屏幕价格较高（单片价格在1-200美元）。我们认为，伴随Micro OLED量产能力提升，规模效应将带动屏幕成本下降，有望推动Micro OLED在更多VR设备上搭载。

图表5：VR显示技术演进

资料来源：Omdia

AR光学显示方案多元化，Micro OLED加速渗透

近期，Xreal、Rokid等品牌均发布最新款AR眼镜，主打C端消费场景，光学方案均搭载较为成熟的Birdbath+硅基OLED方案。我们认为，尽管光波导+Micro LED在体积及功耗等领域均有明显优势，但从成本及成熟度来看，Birdbath+硅基OLED方案可以将显示模组成本压缩至消费级产品的价格，且显示效果也能满足日常基本使用。

图表6：AR光学成像方案总结一览

资料来源：VR陀螺，各公司官网，中金公司研究部

图表7：AR光源方案总结一览

资料来源：MicroDisplay，VR陀螺

硅基OLED有望实现高速增长，VR渗透率提升推动规模扩大

近期，Rokid及Xreal均有新品发布，面向C端消费市场，均搭载硅基OLED屏幕。我们认为目前硅基OLED主要在AR产品应用。在VR领域，我们看好苹果Vision Pro有望推动硅基OLED的高端场景渗透持续提升。我们预测硅基OLED市场2026年有望达到25亿美元。

图表8：2021-26年硅基OLED市场高速增长

资料来源：IDC

图表8：VR有望成为硅基OLED成长动力

资料来源：IDC