趁AR风口，Micro LED和Micro OLED加速落地
随着ar生态圈日臻完善，ar眼镜正逐渐走向商用化。一些新技术也乘着ar眼镜的风口，加速了商业落地的进程，其中就包括了micro led和micro oled。
2022年6月中旬，锤子科技创始人罗永浩在宣布将正式开启ar（增强现实）创业。他坚信，特定用途的垂直类型ar设备，比如针对教育、复杂技能培训、特殊行业的ar眼镜，完全可能在两三年内成功商业化。
近年来，随着ar生态圈日臻完善，ar眼镜正逐渐走向商用化。一些新技术也乘着ar眼镜的风口，加速了商业落地的进程，其中就包括了micro led和micro oled。本文主要围绕ar头显设备的显示材料的量产进度来分析。
ar眼镜发展简史
图1：ar的发展历程 制图/来源：国际电子商情
l.frank baum在1901年发布的小说《万能钥匙》中有这样一段描述：“这是角色标记器。它是一副眼镜。当你戴上它时，你遇到的每个人的前额上都会有一个字母，表明他们的角色。好人的前额上会有一个g，坏人的前额上会有一个e。智者的前额上会有一个w，傻瓜的前额上会有一个f。外邦人的前额上会有一个k，残忍的人的前额上会有一个c。”这被认为是关于ar应用场景最早的描述。
1992年，出现了augmented reality（增强现实）概念，它被用来描述将计算机呈现的元素覆盖在真实世界上的技术。
ar眼镜首次引发关注热潮是在2012年，谷歌发售了一款名为google project glass的智能眼镜，它是一款增强现实型穿戴式智能眼镜，可通过声音控制拍照、视频通话和辨明方向以及上网冲浪、处理文字信息和电子邮件等。由于google project glass的成本高昂，仅定金就达高达1500美元。2015年，谷歌停售了第一版google project glass，但一直在坚持研发ar相关的技术——2020年，谷歌收购了加拿大智能眼镜初创公司north，north的ar眼镜外形与普通眼镜无差别，并在眼镜架配置了微型激光“投影仪”；2022年3月，谷歌收购初创公司raxium，后者拥有micro led显示屏技术；2022年5月，谷歌在其2022年度全球开发者大会上，展示了一款ar眼镜原型机，该机器具备实时翻译功能。
2021年元宇宙概念大火，ar眼镜被视为元宇宙的入口，受到了科技公司的青睐，谷歌、mate（前脸书）、苹果、oppo、索尼、阿里巴巴、腾讯、小米等企业均加大投资ar眼镜。
micro oled方案将率先商用
ar眼镜的光学系统由图像源器件与显示镜面两个主要配件构成，在使用过程中成像系统不能挡在视线前方，其中的光学组合器通过“层叠”的形式，将虚拟信息和真实场景融为一体。穿透式ar眼镜对于户外应用的亮度需求非常高，加上光波导组件的光效率影响，对入射光的亮度需求将大幅提高。
以ar眼镜两种显示路径micro led和micro oled为例，它们同为自发光技术，与led和oled、lcd等材料相比，micro led和micro oled具备高亮度、高分辨率、高对比度、轻薄化、小型化、低功耗、设计灵活等特点。
表1：当前micro led和micro oled各项指数的对比
具体来看，micro oled由cmos技术与oled技术紧密结合而成，是无机半导体材料与有机半导体材料的高度融合。不过，因掺和了有机半导体材料，micro oled的使用寿命低于micro led。另外，通过对比micro led和micro oled各项指标，在发光效率、亮度、对比度、响应时间、工作温度等方面，micro led均优于micro oled。但micro led晶片像素尺寸更小、量产难度更大，目前单色光源的micro led接近量产，但仍面临良率问题。
苹果ar眼镜采用micro oled方案。因为有引领智能手机市场的先例，所以苹果在ar/vr头显领域的发展也被看好。近日，天风证券分析师郭明錤表示，苹果ar/mr头显将于今年q3开始工程验证和测试，明年2月份结束前提供开发工具包，到q2开始接受消费者预订，明年全球开发者大会前上市销售。而海通国际技术研究分析师jeff pu则称，苹果首款ar眼镜将在2024年底推出，到2025年上线发售。
综上所述，业内较为统一的观点认为，在micro oled方案的支持下，ar生态圈或将于2025年迎来第一波大爆发。
micro led +光波导方案成熟度仍待提升
因为ar的光波导要损失90%多的效率，ar眼镜屏幕一定要高亮度。micro led自带的高亮度属性，能让它成为ar眼镜的主流材料，未来ar会是micro led小屏的主战场。
micro led（micro light emitting diode）又称为微发光二极体，也可以写作μled。micro led是将传统led薄膜化、微小化和矩阵化，使像素点距离从毫米级降低至微米级别，并在一个晶片上高度集成的固体自发光显示技术。
行业对micro led等新型显示技术尚无统一的标准。根据第三方市调机构集邦科技旗下ledinside的定义：micro led指无蓝宝石衬底，且芯片尺寸至少小于75μm的微型led芯片，其阵列可达到超高密度像素级别并具备自发光特性。
micro led display主要有两大类应用趋势：1.小间距、大尺寸、高分辨率的室内/外显示屏、部分穿戴装置，主流尺寸为15×30μm至34×58μm；2.高分辨率、强便携性、低功耗、高亮度的穿戴设备显示屏，其中就包括了ar眼镜。
ar眼镜被视为micro led实现量产的突破口，它的兴起推动了小尺寸micro led的商业化进程。穿戴装置的光引擎尺寸要求非常小，大约在0.5寸至1寸之间，而ar眼镜要给人眼传递资讯，要做到4k分辨率，ppi高达4000dpi以上，每颗micro led的大小要求5微米以下。
micro led的量产受多个条件的限制，包括从前期的磊晶技术瓶颈、巨量转移（mass transfer）良率、封装测试，到后续的检测、维修。在磊晶和芯片方面还面临着均匀性的问题，只有达到波长均匀性＜±3纳米、良率≥95%的条件，才具备批量量产的可能性。micro led的尺寸小到微米级别，如何在制程中把生产控制到更精准，也是取决于能否尽早在ar产品上实现micro led商品化的关键。
ar眼镜对micro led的分辨率要求高，不管是传统的pcb背板，或者是主动式的玻璃背板，都无法实现4000dpi的ppi需求。必须要改为硅基cmos基板，但其精准性方面还在摸索阶段。
另外，以巨量转移为例，它分为基板分离和晶片取放两个关键制程：其中，基板分离是以某种作用力将晶片与源基板批量整体式分离。晶片取放是通过转移装置，将分离后的micro led晶片，高精度选择性地从源基板上拾取，并转移放置在目标显示基板的特定位置上。
据资料显示，micro led的led晶片尺寸大约为头发丝的十分之一，体积约为主流led大小的1%。其在巨量转移过程中的精度极高，一次转移需要移动几万至几十万颗以上的led。传统led晶片在封装环节，主要采用真空吸取的方式，真空管的物理极限下只能做到80μm左右，目前转移设备的精密大约为±34μm，覆晶固晶机的精密度是±1.5μm（每次移转为单一晶片）。
全彩micro led+光波导技术是业界公认的最佳技术实现路径，这也是ar行业多年难以突破的技术难题。虽然弹性印章转印、静电转印等已经取得了成功，但是在制造能满足ar/vr应用的高分辨率全彩micro led显示器仍是巨大挑战。
micro led晶片红光发光效率差，采用全蓝光又会面临“如何高效色转换”的问题，这使得“无法实现全彩高亮显示”成为micro led在近眼显示领域的主要缺陷。全彩化可能需要用到镭射转移技术，10微米以下的红光eqe（外量子效率）还未有效克服，wafer bonding做色转换的方式或将成为micro led在ar领域最早实现的方案。
此前，市面上已经发布的micro led ar眼镜，以采用单色方案为主，具体或是单目或是双目，比如oppo的 air glass就是单目+单绿色显示方案，该类方案主要适用于浏览简单的资讯或导航应用等。
即使量产困难重重，也挡不住市场的努力。近年来，micro led在降成本方面颇有成效。在2021年之前，micro led晶片基本上处于试验阶段。到2022年，4/6英寸micro led晶片正式量产，rgb三基色micro led芯片成本缩减了30%以上。预估到2024年之后，传统拾取转移会转向镭射转移，将进一步降低micro led晶片成本。同时，新6英寸工厂的投资也将推动micro led晶片降成本进度。集邦科技预测，将micro led芯片从外延晶圆迁移到显示背板的成本，在2025年有望降到2021年的四分之一，甚至还可能会更低。
ar眼镜玩家的两条主流路径
表2：智能眼镜/ar眼镜玩家信息汇总
从2020年初到2022年上半年，全球推出了多款ar眼镜新品，发力的厂商包括oppo、vuzix、waveoptics等。从现阶段主要的ar眼镜厂商的布局中，我们也可以看到一些信息（详见表2）——不管是针对光引擎还是下游品牌端，厂商主要围绕micro oled或micro led来布局。
在光引擎方面，micro oled阵营有三星、索尼、京东方、lg display、emagin、kopin等企业，micro led阵营有raxium、jade bird display（jbd）、plessey、saphlux、porotech、playnitride等企业。
在ar眼镜品牌方面，micro oled阵营有solo、苹果、odg（osterhout design group）、爱普生等品牌，micro led阵营有谷歌、meta、oppo、索尼、vuzix、mojo、tooz、waveoptics等品牌。
由于micro oled量产进度比micro led快，预期采用micro oled方案的ar眼镜或能更快量产，比如苹果ar眼镜预计2024-2025年实现量产，而micro led方案的ar眼镜则可能还需更久的持续投入和研发。
其实，ar眼镜这类产品还很新，还面临多方面的挑战。从技术角度来看，微投影技术还面临困难，牵涉到fob、分辨率、亮度，甚至光引擎的设计，此外还要解决光波导衰减、电池耗电量等问题。从市场角度来看，各大品牌正在研究“ar眼镜能为使用端带来的最大价值是什么”，这需要市场来持续摸索。
在其他小屏穿戴市场，micro led也有发展机遇。micro led还有可能向上延展，在vr市场与micro oled来竞争。vr显示屏的核心问题在于亮度和效率上，micro led有机会打入到vr市场。在智能穿戴手表部分，部分厂商展示了micro led面板的手表，micro led的高亮、高对比度的特性，或能满足极限运动/户外运动爱好者的需求。
除了尚未批量量产的ar眼镜之外，智能穿戴领域的其他许多产品均已实现量产，比如医疗领域的血压/血糖仪，消费电子领域的智能手环、智能手表、tws耳机等已经得到较好的应用。作为aiot领域的一部分，智能穿戴市场的发展值得大家关注。2022年6月29日，全球领先的专业电子机构媒体aspencore和深圳市新一代信息通信产业集群将在深圳联合主办【2022国际aiot生态发展大会】，推动工业互联网、智慧家庭、智慧机器人、智慧两轮车、智能穿戴等行业上下游企业之间的技术交流与商业合作，整合国际国内aiot领域的技术力量与市场渠道资源，打造粤港澳大湾区电子产业链上下游企业发现未来独角兽企业、挖掘更合适技术合作伙伴、对接生态合作平台、拓展市场渠道资源的核心枢纽平台。
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近年来，随着ar生态圈日臻完善，ar眼镜正逐渐走向商用化。一些新技术也乘着ar眼镜的风口，加速了商业落地的进程，其中就包括了micro led和micro oled。本文主要围绕ar头显设备的显示材料的量产进度来分析。
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图1：ar的发展历程 制图/来源：国际电子商情
l.frank baum在1901年发布的小说《万能钥匙》中有这样一段描述：“这是角色标记器。它是一副眼镜。当你戴上它时，你遇到的每个人的前额上都会有一个字母，表明他们的角色。好人的前额上会有一个g，坏人的前额上会有一个e。智者的前额上会有一个w，傻瓜的前额上会有一个f。外邦人的前额上会有一个k，残忍的人的前额上会有一个c。”这被认为是关于ar应用场景最早的描述。
1992年，出现了augmented reality（增强现实）概念，它被用来描述将计算机呈现的元素覆盖在真实世界上的技术。
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2021年元宇宙概念大火，ar眼镜被视为元宇宙的入口，受到了科技公司的青睐，谷歌、mate（前脸书）、苹果、oppo、索尼、阿里巴巴、腾讯、小米等企业均加大投资ar眼镜。
micro oled方案将率先商用
ar眼镜的光学系统由图像源器件与显示镜面两个主要配件构成，在使用过程中成像系统不能挡在视线前方，其中的光学组合器通过“层叠”的形式，将虚拟信息和真实场景融为一体。穿透式ar眼镜对于户外应用的亮度需求非常高，加上光波导组件的光效率影响，对入射光的亮度需求将大幅提高。
以ar眼镜两种显示路径micro led和micro oled为例，它们同为自发光技术，与led和oled、lcd等材料相比，micro led和micro oled具备高亮度、高分辨率、高对比度、轻薄化、小型化、低功耗、设计灵活等特点。
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具体来看，micro oled由cmos技术与oled技术紧密结合而成，是无机半导体材料与有机半导体材料的高度融合。不过，因掺和了有机半导体材料，micro oled的使用寿命低于micro led。另外，通过对比micro led和micro oled各项指标，在发光效率、亮度、对比度、响应时间、工作温度等方面，micro led均优于micro oled。但micro led晶片像素尺寸更小、量产难度更大，目前单色光源的micro led接近量产，但仍面临良率问题。
苹果ar眼镜采用micro oled方案。因为有引领智能手机市场的先例，所以苹果在ar/vr头显领域的发展也被看好。近日，天风证券分析师郭明錤表示，苹果ar/mr头显将于今年q3开始工程验证和测试，明年2月份结束前提供开发工具包，到q2开始接受消费者预订，明年全球开发者大会前上市销售。而海通国际技术研究分析师jeff pu则称，苹果首款ar眼镜将在2024年底推出，到2025年上线发售。
综上所述，业内较为统一的观点认为，在micro oled方案的支持下，ar生态圈或将于2025年迎来第一波大爆发。
micro led +光波导方案成熟度仍待提升
因为ar的光波导要损失90%多的效率，ar眼镜屏幕一定要高亮度。micro led自带的高亮度属性，能让它成为ar眼镜的主流材料，未来ar会是micro led小屏的主战场。
micro led（micro light emitting diode）又称为微发光二极体，也可以写作μled。micro led是将传统led薄膜化、微小化和矩阵化，使像素点距离从毫米级降低至微米级别，并在一个晶片上高度集成的固体自发光显示技术。
行业对micro led等新型显示技术尚无统一的标准。根据第三方市调机构集邦科技旗下ledinside的定义：micro led指无蓝宝石衬底，且芯片尺寸至少小于75μm的微型led芯片，其阵列可达到超高密度像素级别并具备自发光特性。
micro led display主要有两大类应用趋势：1.小间距、大尺寸、高分辨率的室内/外显示屏、部分穿戴装置，主流尺寸为15×30μm至34×58μm；2.高分辨率、强便携性、低功耗、高亮度的穿戴设备显示屏，其中就包括了ar眼镜。
ar眼镜被视为micro led实现量产的突破口，它的兴起推动了小尺寸micro led的商业化进程。穿戴装置的光引擎尺寸要求非常小，大约在0.5寸至1寸之间，而ar眼镜要给人眼传递资讯，要做到4k分辨率，ppi高达4000dpi以上，每颗micro led的大小要求5微米以下。
micro led的量产受多个条件的限制，包括从前期的磊晶技术瓶颈、巨量转移（mass transfer）良率、封装测试，到后续的检测、维修。在磊晶和芯片方面还面临着均匀性的问题，只有达到波长均匀性＜±3纳米、良率≥95%的条件，才具备批量量产的可能性。micro led的尺寸小到微米级别，如何在制程中把生产控制到更精准，也是取决于能否尽早在ar产品上实现micro led商品化的关键。
ar眼镜对micro led的分辨率要求高，不管是传统的pcb背板，或者是主动式的玻璃背板，都无法实现4000dpi的ppi需求。必须要改为硅基cmos基板，但其精准性方面还在摸索阶段。
另外，以巨量转移为例，它分为基板分离和晶片取放两个关键制程：其中，基板分离是以某种作用力将晶片与源基板批量整体式分离。晶片取放是通过转移装置，将分离后的micro led晶片，高精度选择性地从源基板上拾取，并转移放置在目标显示基板的特定位置上。
据资料显示，micro led的led晶片尺寸大约为头发丝的十分之一，体积约为主流led大小的1%。其在巨量转移过程中的精度极高，一次转移需要移动几万至几十万颗以上的led。传统led晶片在封装环节，主要采用真空吸取的方式，真空管的物理极限下只能做到80μm左右，目前转移设备的精密大约为±34μm，覆晶固晶机的精密度是±1.5μm（每次移转为单一晶片）。
全彩micro led+光波导技术是业界公认的最佳技术实现路径，这也是ar行业多年难以突破的技术难题。虽然弹性印章转印、静电转印等已经取得了成功，但是在制造能满足ar/vr应用的高分辨率全彩micro led显示器仍是巨大挑战。
micro led晶片红光发光效率差，采用全蓝光又会面临“如何高效色转换”的问题，这使得“无法实现全彩高亮显示”成为micro led在近眼显示领域的主要缺陷。全彩化可能需要用到镭射转移技术，10微米以下的红光eqe（外量子效率）还未有效克服，wafer bonding做色转换的方式或将成为micro led在ar领域最早实现的方案。
此前，市面上已经发布的micro led ar眼镜，以采用单色方案为主，具体或是单目或是双目，比如oppo的 air glass就是单目+单绿色显示方案，该类方案主要适用于浏览简单的资讯或导航应用等。
即使量产困难重重，也挡不住市场的努力。近年来，micro led在降成本方面颇有成效。在2021年之前，micro led晶片基本上处于试验阶段。到2022年，4/6英寸micro led晶片正式量产，rgb三基色micro led芯片成本缩减了30%以上。预估到2024年之后，传统拾取转移会转向镭射转移，将进一步降低micro led晶片成本。同时，新6英寸工厂的投资也将推动micro led晶片降成本进度。集邦科技预测，将micro led芯片从外延晶圆迁移到显示背板的成本，在2025年有望降到2021年的四分之一，甚至还可能会更低。
ar眼镜玩家的两条主流路径
表2：智能眼镜/ar眼镜玩家信息汇总
从2020年初到2022年上半年，全球推出了多款ar眼镜新品，发力的厂商包括oppo、vuzix、waveoptics等。从现阶段主要的ar眼镜厂商的布局中，我们也可以看到一些信息（详见表2）——不管是针对光引擎还是下游品牌端，厂商主要围绕micro oled或micro led来布局。
在光引擎方面，micro oled阵营有三星、索尼、京东方、lg display、emagin、kopin等企业，micro led阵营有raxium、jade bird display（jbd）、plessey、saphlux、porotech、playnitride等企业。
在ar眼镜品牌方面，micro oled阵营有solo、苹果、odg（osterhout design group）、爱普生等品牌，micro led阵营有谷歌、meta、oppo、索尼、vuzix、mojo、tooz、waveoptics等品牌。
由于micro oled量产进度比micro led快，预期采用micro oled方案的ar眼镜或能更快量产，比如苹果ar眼镜预计2024-2025年实现量产，而micro led方案的ar眼镜则可能还需更久的持续投入和研发。
其实，ar眼镜这类产品还很新，还面临多方面的挑战。从技术角度来看，微投影技术还面临困难，牵涉到fob、分辨率、亮度，甚至光引擎的设计，此外还要解决光波导衰减、电池耗电量等问题。从市场角度来看，各大品牌正在研究“ar眼镜能为使用端带来的最大价值是什么”，这需要市场来持续摸索。
在其他小屏穿戴市场，micro led也有发展机遇。micro led还有可能向上延展，在vr市场与micro oled来竞争。vr显示屏的核心问题在于亮度和效率上，micro led有机会打入到vr市场。在智能穿戴手表部分，部分厂商展示了micro led面板的手表，micro led的高亮、高对比度的特性，或能满足极限运动/户外运动爱好者的需求。
除了尚未批量量产的ar眼镜之外，智能穿戴领域的其他许多产品均已实现量产，比如医疗领域的血压/血糖仪，消费电子领域的智能手环、智能手表、tws耳机等已经得到较好的应用。作为aiot领域的一部分，智能穿戴市场的发展值得大家关注。2022年6月29日，全球领先的专业电子机构媒体aspencore和深圳市新一代信息通信产业集群将在深圳联合主办【2022国际aiot生态发展大会】，推动工业互联网、智慧家庭、智慧机器人、智慧两轮车、智能穿戴等行业上下游企业之间的技术交流与商业合作，整合国际国内aiot领域的技术力量与市场渠道资源，打造粤港澳大湾区电子产业链上下游企业发现未来独角兽企业、挖掘更合适技术合作伙伴、对接生态合作平台、拓展市场渠道资源的核心枢纽平台。
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迈入多元发展阶段的半导体该何去何从
火花塞为什么一换就是全部_只换一个不行吗
图形用户界面的协作工作的应用
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