加快推进硅基OLED显示在虚拟现实领域的应用

赵燕 温晓君

由显示屏及其光学组件构成的显示模块决定了虚拟现实设备的显示效果和成本，它同时也是虚拟现实产业发展亟需突破的元器件瓶颈之一。硅基OLED作为新型显示器件，具有分辨率高、刷新率高、重量轻等突出特点，是公认的下一代虚拟现实设备的优质显示器件。加快推进硅基OLED显示在虚拟现实领域的应用，有助于提升虚拟现实设备的体验感，降低设备成本，从而提振虚拟现实产业发展。

硅基OLED的发展现状

我国硅基OLED产业化尚处于初级阶段。目前全球从事硅基OLED研发生产的厂商不多，其中美国eMagin公司和法国MicroOLED公司的产品主要应用于军事领域，能成熟量产的Micro-OLED供应商只有索尼公司，在全球市场处于垄断地位。我国合肥视涯科技、京东方、昆山梦显电子等公司正在从事硅基OLED研发和中试，其中京东方在2019年实现了8英寸硅基OLED生产线的量产，合肥视涯科技于2019年11月竣工投产12英寸硅基OLED显示项目，昆山梦显电子正在建设一条8英寸硅基OLED生产线。目前国内硅基OLED的低温彩色滤光片工艺、薄膜封装工艺、硅基数字化驱动技术、核心装备等高性能微显技术和大规模量产技术等均处于初期阶段。

硅基OLED屏已用于国产AR眼镜。增强现实（AR）设备的光学显示系统由微显示屏和光学组件组成。微显示屏分为三大类：一类是自发光的有源器件，包括Micro-OLED和Micro-LED;一类是被动发光器件，主要是液晶显示屏（包括透射式的LCD和反射式的LCOS）;还有一类是扫描光器件，包括基于微机电系统技术的数字微镜阵列（DMD）和激光束扫描仪（LBS）。国产AR眼镜有很多采用硅基OLED屏结合自由曲面/BirdBath的光学方案，其中索尼提供的硅基OLED屏在AR产品中占有率超过50%。

硅基OLED能解决虚拟现实

产业发展的瓶颈问题

硅基OLED具有超高分辨率，能解决虚拟现实设备的角分辨率低问题。目前现有虚拟现实设备的角分辨率PPD（PixelsPerDegree）尚不能满足完全沉浸感体验的要求。人眼正常视力下的极限角分辨能力约为50～60PPD，而现有单屏4K（分辨率为3840×2160）、视场角120°的VR头显设备的PPD约为18，单屏2K（分辨率为1920×1080）、视场角60°的头显设备的PPD约为36.7。相比传统低温多晶硅LTPS-OLED显示器仅能达到800PPI的分辨率，硅基OLED的分辨率则可达到2000PPI，能使虚拟现实设备的角分辨率达到极限人眼角分辨率60PPD。

硅基OLED具有超高刷新率，能够缓解观看虚拟现实设备的眩晕感。虚拟现实设备硬件的低刷新率是产生眩晕感的重要因素之一。显示的刷新频率越低，图像闪烁和抖动感就越强，眼睛就越容易疲劳，会产生眼睛酸痛、头晕目眩等症状。刷新率达到120Hz，可以改善运动镜头的画面跳停现象和模糊现象，完全消除高亮度、宽视角情况下的临界闪烁现象。相比现有虚拟现实设备90Hz的最高刷新率，硅基OLED的刷新率可达2000Hz，可有效缓解眩晕感，减少人的视疲劳。

硅基OLED具有体積小、重量轻的特点，能解决虚拟现实设备的重量问题。硅基OLED微型显示器件（Micro-OLED）是以单晶硅为有源驱动背板制作的OLED显示器件，区别于常规的利用非晶硅、微晶硅或者低温多晶硅薄膜晶体管（LTPS）为背板的AMOLED器件，其像素为传统显示器件的1/10。此外，硅基OLED以单晶硅芯片为基底，减少了器件的外部连线，比采用其他显示方案的AR眼镜能减重50%以上。采用硅基OLED显示模块还可有效解决现有虚拟现实设备沉浸感不强、重量大、功耗高等痛点问题，实现完全沉浸的观看体验和虚拟现实设备的轻量化。

推进硅基OLED显示

在虚拟现实领域应用的思考

加快产业集聚规模化发展，降低硅基OLED成本价格。目前我国硅基OLED产线少，尚未全面量产，应抓紧引进和培育硅基OLED产业链上下游相关企业，增强龙头企业的国际竞争力，打造规模化的硅基OLED显示制造集群。鼓励产业投资基金、银行信贷、天使投资等多渠道资金投向硅基OLED显示产业，为国内企业联合研发硅基OLED应用、配套建设和兼并重组提供投融资渠道。引导高等院校、科研院所和重点企业联合攻关，解决硅基OLED产业化存在的发光亮度低、器件寿命短、良率低等问题。产业化、规模化和技术创新三管齐下，降低硅基OLED成本价。

加强虚拟现实产业与硅基OLED显示产业的协同发展。显示屏和光学模块在硬件成本中占比约40%～60%，受限于硅基OLED的高昂价格成本，虚拟现实设备尚未大量采用硅基OLED作为显示器件。要大力推动硅基OLED在AR/VR设备上的应用，建设硅基OLED产业协同平台，增强产业应用支撑服务保障。建立显示制造商、光学设计类企业、虚拟现实终端设备商企业的长效沟通反馈机制。开展产业基础共性技术研发、终端显示、整机制造等协同创新攻关，帮助企业解决研发和产业化中的共性问题，推进硅基OLED虚拟现实设备的量产商品化。加快制定统一的VR/AR眼镜尺寸、分辨率、刷新率等规格标准，发挥标准对产业的引导支撑作用，增强行业共识。培养高端显示人才队伍。精准引进能推动关键技术突破、带动产业发展的领军人才与团队，加快硅基OLED显示屏在虚拟现实设备中的普及应用。