蘋果推出期盼已久的MR設(shè)備“Vision Pro”，讓大家對于AR設(shè)備的想像和應(yīng)用更清晰，從官方照看，Vision Pro外型雖不像VR設(shè)備笨重，但距離理想中的AR眼鏡仍有一段路。

蘋果Vision Pro采用Micro OLED技術(shù)，透過外側(cè)屏幕能顯示出表情狀況，業(yè)界也期待隨著AR 技術(shù)繼續(xù)發(fā)展，能從Micro OLED過渡到同樣身為次世代顯示技術(shù)的Micro LED，使AR設(shè)備實現(xiàn)輕薄化、眼鏡化。

自2021年到現(xiàn)在，全世界已有超過10個品牌廠商推出Micro LED穿透式AR智慧眼鏡概念機(jī)。TrendForce預(yù)估，至2026年Micro LED穿透式AR智慧眼鏡芯片產(chǎn)值約為3,830萬美元，2023~2026年Micro LED芯片的年復(fù)合成長率約704%。

2021-2026 Micro LED AR 眼鏡芯片產(chǎn)值

但Micro LED在AR技術(shù)的優(yōu)勢到底在哪？為何蘋果選擇先使用Micro OLED？還有其他能應(yīng)用在AR領(lǐng)域的顯示技術(shù)嗎？

AR設(shè)備也分理想和現(xiàn)實

雖然許多AR設(shè)備都有擴(kuò)增實境（AR）功能，但如同蘋果Vision Pro一樣，最終外貌并非庫克理想中的樣子。了解開發(fā)過程的知情人士透露，這款產(chǎn)品其實遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離庫克最初設(shè)想，蘋果當(dāng)初想設(shè)計不顯眼且能每天配戴的設(shè)備，但現(xiàn)在變成類似滑雪鏡，且需要單獨的電池組。

事實上，從目前技術(shù)來看，要實現(xiàn)真正理想中的AR產(chǎn)品，可能時日過早。

目前AR功能產(chǎn)品嚴(yán)格來說大都采用影像透視（Video See-Through，VST）技術(shù)，即相機(jī)捕捉真實世界場景，再透過運算、電腦圖像技術(shù)結(jié)合，呈現(xiàn)于不透明顯示器上。

理想上是光學(xué)透視（Optical See-Through，OST）技術(shù)，用戶透過眼前的半透明光學(xué)合成器看到真實世界，搭配投影投射到用戶眼睛，結(jié)合真實世界和虛擬世界。

研調(diào)機(jī)構(gòu)TrendForce透露，理想中的穿透式智慧眼鏡必須符合三大條件：首先，為了盡可能減輕眼鏡的穿戴負(fù)擔(dān)，顯示光引擎（又稱“光機(jī)”，Light Engine）尺寸大小約在1吋以下；其次是內(nèi)容辨識度要求方面，顯示器亮度規(guī)格至少要達(dá)到4,000 nits 以上，確保不受天氣或場地等外在環(huán)境影響；最后是解析度至少須達(dá)3,000 PPI 以上，讓投影放大畫面清晰。

業(yè)界人士表示，穿透式AR眼鏡主要場景可能是戶外與行進(jìn)中，必須考量一般戶外天氣甚至晴天的亮度，加上目前光波導(dǎo)（Waveguide）鏡片效率很低，約介于0.1-1%，光損失非常大，所以需要很強(qiáng)的光來通過光波導(dǎo)鏡片，才能顯示在顯示器上。一般來說，AR顯示器亮度必須超過100萬、甚至1,000萬nits才行。

不同環(huán)境下的亮度需求

發(fā)展AR眼鏡，哪一個顯示技術(shù)較具優(yōu)勢？

AR眼鏡的主流顯示技術(shù)可分為被動式微顯示技術(shù)、主動式微顯示技術(shù)及掃描顯示技術(shù)。

被動式微顯示技術(shù)包括LCD、LCOS（Liquid Crystal on Silicon，硅基液晶）和DLP（Digital Light Processing）技術(shù)（表格左3項），須以RGB LED或RGB激光作為光源，目前技術(shù)較成熟，缺點是光引擎尺寸（Light Engine Size）較其他技術(shù)大。

各種顯示技術(shù)優(yōu)劣比較。

主動式微顯示技術(shù)包括Micro OLED和Micro LED（表格右2 項），Micro OLED擁有自發(fā)光等特性，但易受限于亮度問題；Micro LED在對比度、壽命、省電等規(guī)格表現(xiàn)上優(yōu)于Micro OLED，但因為RGB整合難度大，應(yīng)用在AR眼鏡仍有許多挑戰(zhàn)。

掃描顯示技術(shù)（Laser Beam Scanning，LBS）使用RGB激光作為光源，搭配MEMS進(jìn)行掃描成像，但可能導(dǎo)致散斑現(xiàn)象。

介紹完所有主流顯示技術(shù)后，我們接著會以Micro OLED、Micro LED、LCOS和LBS這四種技術(shù)進(jìn)行優(yōu)劣分析：

1. Micro OLED：適合發(fā)展VR/MR 設(shè)備，亮度是硬傷

蘋果Vision Pro采用Micro OLED技術(shù)，但因有機(jī)材料發(fā)光特性，亮度表現(xiàn)上仍輸給Micro LED、LBS、LCOS和DLP（Digital Light Processing）。

即使Micro OLED廠商持續(xù)提升亮度，如透過不同光層來發(fā)光、調(diào)整Pattern、采用磷光材料等方式，但調(diào)高亮度的同時仍使有機(jī)材料壽命減少，可說是天生硬傷。而在亮度表現(xiàn)上，則以LBS、Micro LED表現(xiàn)最好。

Micro OLED技術(shù)仍以SONY為主要供應(yīng)商，由于投入時間較長，更具技術(shù)優(yōu)勢，但據(jù)最新消息，韓廠LGD（LG Display）已加入蘋果Vision Pro Micro OLED供應(yīng)鏈，打破SONY獨供局面，這有助增加蘋果Vision Pro產(chǎn)量、使成本下滑。

2. Micro LED：AR 應(yīng)用最具競爭優(yōu)勢，但技術(shù)仍有一段路需克服

不管是PPI、亮度、對比度、光引擎尺寸，Micro LED皆拿下五顆星，但技術(shù)成熟度是一大問題。Micro LED AR眼鏡因全彩化技術(shù)瓶頸，目前仍以單色顯示為主，主要是信息提示、導(dǎo)航、翻譯以及提詞器等基本的顯示信息功能。

此外，高解析度勢必需要進(jìn)行芯片微縮，Micro LED尺寸需要縮小至5μm，這時磊晶制程會因波長均勻性問題而影響良率，同時也會出現(xiàn)紅光芯片的外部量子效率（EQE）問題。但中長期來看，Micro LED仍是絕佳選擇。

3. LCOS：技術(shù)成熟但高功耗、低對比度限制發(fā)展

LCOS是AR終端常用的顯示技術(shù)，成本低、色域廣，由于是反射式技術(shù)，光利用率可提高至40%，即產(chǎn)生較高的亮度，并隨著半導(dǎo)體制程的微細(xì)化，逐步提高解析度；缺點是對比度低，且通常必須搭配“偏振分光器”（Polarizing Beam Splitter，PBS），限制了整體光引擎的小型化過程。

4. LBS：光引擎尺寸微縮媲美Micro LED，但技術(shù)一樣未成熟

LBS技術(shù)原理是以RGB激光作為光源，經(jīng)由光學(xué)元件校準(zhǔn)以及合束后搭配搭配MEMS進(jìn)行掃描成像，耦合進(jìn)入光波導(dǎo)。光波導(dǎo)如同一般眼鏡的鏡片，影像會在光波導(dǎo)里面?zhèn)鬟f，然后最終投射進(jìn)使用者的眼睛。

LBS優(yōu)勢包括亮度高、低功耗、色純度高、高對比等，但雷射可能導(dǎo)致光斑（Speckle）現(xiàn)象。目前歐司朗（Ams OSRAM）開發(fā)一款適用于LBS技術(shù)的RGB整合式激光搭配MEMS方案，可將整個光引擎體積縮小到1cc以下，有助于消費類AR眼鏡開發(fā)。

根據(jù)歐司朗系統(tǒng)方案工程經(jīng)理的說法，基于ams OSRAM的三合一RGB激光（VEGALAS RGB）設(shè)計的光引擎可將尺寸進(jìn)一步縮小至0.7cc。值得注意的是，由于這顆激光尚未整合光束整形光學(xué)，所以光束校準(zhǔn)和合束需要在封裝外實現(xiàn)。

AR眼鏡技術(shù)關(guān)鍵瓶頸：光引擎尺寸

JBD首席運營官徐慧文曾說過，要實現(xiàn)AR眼鏡輕量化，最關(guān)鍵的是光引擎尺寸，“光引擎尺寸達(dá)1cc，才能使眼鏡變成接近正常眼鏡的型態(tài)”，而光引擎尺寸必須小于1cc，也成為業(yè)界共識。全彩光引擎若能達(dá)到小于1cc這個目標(biāo)，目前只有LBS、Micro OLED與Micro LED這三種技術(shù)有機(jī)會達(dá)成。

其中，Micro LED在像素尺寸、發(fā)光效率、亮度等特性，都比Micro OLED還好，規(guī)格看是最適合AR眼鏡的應(yīng)用，也是光引擎的首選；但現(xiàn)狀只能是單一綠光顏色，Micro OLED則可以到全彩，在AR/VR設(shè)備中較占優(yōu)勢。

Micro OLED、Micro LED 光引擎比較

TrendForce表示，目前Micro LED光引擎技術(shù)尚未成熟，紅光的外部量子效率過低，全彩化微型顯示器的問題相繼產(chǎn)生，加上微型顯示器尺寸太小時，造成視場角（FOV）過小影響觀看視野，若以光波導(dǎo)的光學(xué)設(shè)計方式，入射光須提供更高亮度才能滿足戶外使用規(guī)格，而穿透式智慧眼鏡需長時間的穿戴，因此電池的使用壽命及大小，直接影響產(chǎn)品外觀設(shè)計，另外如何結(jié)合感測器將影像資料傳輸及處理也是一大問題。

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來源：科技新報

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