硅基 OLED 微显示屏最早应用于热成像、夜视仪等传统领域,但随着技术革新与场景需求涌现,当前 XR 领域已成为硅基 OLED 主要市场。目前,XR 领域行业厂商主要包括索尼与视涯科技;传统领域行业厂商主要包括索尼、视涯科技、京东方、eMagin(已被三星收购)等。
相较于传统领域,XR 市场对硅基 OLED 微显示屏的显示效果、功耗、性能等要求往往更高,该市场长期被索尼垄断。根据弗若斯特沙利文报告,2024 年行业内已实现百万级出货的厂商仅索尼与发行人,2024 年索尼在全球 XR 设备硅基 OLED 产品出货量排名全球第一,约占全市场出货量的 50.8%;公司出货量排名全球第二、境内第一,约占全市场出货量的 35.2%。
硅基 OLED 行业具有技术难度大、行业进入壁垒高的特点。硅基 OLED 显示器为其下游应用端的核心硬件,直接决定下游产品的用户体验。因此,下游产品对硅基 OLED 的关键技术指标包括亮度、分辨率、对比度、响应速度、刷新率等要求极高。
在研发设计、产品质量检测环节中需要大量的资金和人才投入,制造过程对原材料、生产设备、工艺精密程度等都有严格的要求,属于技术密集型、资金密集型和人才密集型行业。未来硅基 OLED 技术的发展趋势主要分为以下三个方向:
1、屏幕亮度和寿命提升
未来硅基 OLED 显示技术将继续提升屏幕亮度。首先,材料方面将采用更高效的有机发光材料,通过设计合理的光取出结构以提高光的提取效率,在提高亮度的同时延长使用寿命。另一方面,多层堆叠硅基 OLED 技术能够在不增加电流密度的前提下,通过堆叠层数的增加来成比例地提升亮度。这种技术还能有效减少发光材料因电流集中而产生的老化和退化现象,进而延长设备的使用寿命。多层堆叠硅基 OLED 技术正逐渐成为行业的主流发展方向。此外,强微腔技术也能够显著提升屏幕的显示亮度和色彩饱和度,实现高色域覆盖。技术的发展将不断增强硅基 OLED 屏幕的亮度和耐久性。
2、屏幕分辨率提升及功耗降低分辨率
对于消除纱窗效应并实现视网膜级别的成像显示至关重要,未来硅基OLED 技术的快速突破将持续提升屏幕分辨率。例如,通过调整屏幕微透镜阵列中透镜的形状、焦距、排布结构方式、占空比等技术参数,研究微透镜移位技术,综合优化显示屏的出光特性,提升显示画质。此外,由于硅基 OLED 微显示屏主要应用于 XR 设备中,对于功耗的要求极高,在保持屏幕原有亮度及显示效果的情况下降低产品功耗难度极大。
且相较于传统 OLED 器件,硅基 OLED 显示屏的工作温度与工作电流密度更高,更易发生载流子失衡,从而导致功耗升高。因此,如何设计电路,以降低芯片整体功耗成为微显示芯片的技术难点和主要研究方向。未来可通过设计算法模块、子流复用模块、速率控制、工作模块时钟信号等技术,实现屏幕功耗的降低。
3、产品协同设计
硅基 OLED 微显示屏主要由微显示芯片与 OLED 两部分组成,微显示芯片性能的高低决定了终端模组的显示输出效果,关系到显示模组的分辨率、刷新率、功耗等。从微显示芯片端开始进行协同设计将显著提升屏幕的画质、续航时间、亮度等方面。同时,协同性也能够降低产品设计成本和提升产品整体质量。
此外,微显示光学系统通常由光学系统与微显示屏两部分组合而成,由于微显示光学系统对各波长光线透过率存在差异,导致组装到同一 XR 设备中的两个微显示屏色彩与温度产生巨大差异。这种显著差异会直接降低产品良率并影响产品使用体验。未来硅基 OLED 企业须同时具备微显示芯片、微显示屏与光学系统的自研和协同设计能力,以解决类似问题。
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