作者介绍：
何远迪
容亿投资总监，重点关注人形机器人、VR/AR、人工智能大模型、特种机器人、芯片半导体、智能硬件、汽车电子等。投资案例有宇树科技、金石三维、雷鸟创新、天宜微、洛仑兹等。
刘宏春
容亿投资创始合伙人，重点关注芯片传感器、硬件新品、新能源。
容亿观点：
◆ 硅基Micro-OLED结合CMOS半导体先进工艺与OLED新一代显示技术，集电子、光学、材料、半导体等科学于一体，横跨半导体和OLED显示两大国家重点发展领域，受到国家政策大力鼓励和支持。
◆硅基Micro-OLED微显示器件具有高PPI像素密度、较快响应时间、较高刷新率、高亮度低功耗、小体积等特点，是微型显示领域的优选方案，非常适用于XR、军工、工业及医疗等领域。
◆苹果、Meta、雷鸟、大疆等厂家均采用了Micro OLED微显示屏方案，带动了产业进一步发展，硅基Micro OLED有望成为XR行业未来屏幕升级的主要技术路线，Micro-OLED显示面板市场规模有望进一步扩大。
◆伴随着军队数字化装备升级改造、新能源汽车智能座舱HUD标配，工业及医疗场景对近眼显示新的需求，将进一步打开硅基Micro-OLED显示领域的增量市场。
◆硅基Micro-OLED微显示器的核心是晶圆级驱动IC的设计及OLED微显示器件，驱动IC对像素电路、数字电路、模拟电路、行列驱动电路、温度传感等设计要求极高，容亿投资的天宜微团队自主研发设计底层像素驱动电路，使得产品在均匀性、寿命和抑制烧屏等方面均具备较强的竞争力，在功耗、对比度、像素电路等技术方面表现非常优异。
正文:
微显示器概念：微显示器指小于一英寸的显示器，其体积尺寸小、PPI像素密度高、便携性极好，广泛应用于近眼显示系统，如VRAR头戴显示器、HUD抬头显示、数码相机、军用电子枪准及夜视仪等方向，市场应用领域广。
二、微显示器主流技术：目前微型显示核心技术主要包括硅基Micro-OLED、Micro LED、Fast-LCD、LCOS及AMOLED，硅基Micro-OLED在像素密度、对比度、响应时间、功耗、体积、成本、亮度等核心参数方面都具有较强的优势，是微型显示领域的较优显示方案。核心技术参数对比如下：
Micro OELD
LCOS
Fast-LCD
AMOLED
Micro LED
像素密度
2000-5000
1000-1500
1000
1000
2000-5000
响应时间
10us
1-5ms
1-5ms
10us
10ns
对比度
100000:1
1500:1
1500:1
10000:1
100000:1
亮度
3000
3000-5000
3000
3000
10000
刷新率
75-120Hz
75-120Hz
75-90Hz
75-120Hz
75-120Hz
功耗
低
低
高
中
低
Fast-LCD（Fast Liquid Crystal Display）快速响应液晶显示器技术：传统LCD液晶显示技术是在两片玻璃基板中放置液晶体，下基板玻璃上安装TFT薄膜晶体管，上基板玻璃上安装彩色滤光片，通过TFT上的信号和电压的改变来控制液晶分子的转动方向，从而控制像素点偏振光射出达到显示目的。LCD液晶显示本身不发光，需要背光光源。
Fast LCD是基于传统LCD基础上的新型液晶显示技术，使用了全新的液晶材料和结构，分子响应速度极大提升，具备更高的光电响应速度和更好的光学性能，从而实现更快的刷新速率和更高的图像质量。Fast LCD相比于传统LCD的主要优势有：响应速度快、图像清晰度和流畅度更好、分辨率和色彩深度更高。
LCOS:（Liquid Crystal on Silicon）是LCD与CMOS集成电路结合的反射型显示技术，在硅片上利用半导体制作驱动面板，通过研磨设备磨平并镀上铝形成反射镜，制成CMOS基板，将CMOS基板与含有透明电极的玻璃基板贴合注入液晶，进行封装。LCOS具有高亮度、高分辨率、省电等优势。
Google Glass与 Microsoft HoloLens都采用LCOS技术，与LCD及DLP相比，LCOS具有的主要优势：首先是光利用效率高，LCOS属反射式成像，光利用效率可达40%以上，而LCD仅有10%；其次LCOS屏幕体积小，将驱动IC等线路整合至CMOS基板上；LCOS晶体管和驱动线路都在基板内，在反射面之下不占表面积，LCOS分辨率会比穿透式LCD高，LCOS制造技术成熟，前道半导体CMOS制造良率可达90%以上，成本极为低廉，后道液晶面板制造已发展得相当成熟。
AMOLED：（Active-matrix organic light-emitting diode）有源矩阵有机发光二极体。AMOLED是在外加电场的作用下从阴极注入电子，从阳极注入空穴，注入的电子和空穴从传输层（ETL&HTL）向发光层迁移，电子和空穴迁移到发光层后形成电子空穴对激子，激子辐射跃迁而以光的形式释放出能量。
AMOLED的主要技术优势：首先AMOLED屏幕很薄，在屏幕中集成触摸层，广泛应用于手表、手机、PAD、笔电等产品；其次高分辨率AMOLED采用pentile排列大幅强调绿色，屏幕画面看起来更鲜艳对比度更高；最后AMOLED本身自发光，显示深色时低功耗且柔韧性强，不易损坏色域广。
Micro-LED（Micro Light Emitting Diode）: 应用于AR领域的Micro-LED微显示屏采用CMOS电路作为底层驱动背板，在GaN外延片上通过半导体工艺刻蚀形成微型LED阵列，之后将外延片晶圆与驱动背板晶圆通过晶圆级键合形成电学连接，再利用量子点技术形成单片全彩显示。Micro LED每个像素由红色、绿色和蓝色的子像素组成，每个子像素都可以单独且精确地控制其亮度。Micro-LED显示器具有很高的PPI（像素密度）、亮度、对比度和色域，非常适合应用于AR设备上。当然Micro LED技
术目前仍存在很多困难，面临较大的挑战。
硅基Micro-OLED: Micro-OLED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。Micro-OLED微型显示器尺寸小于1英寸，是OLED显示器的细分类别。OLED显示器按驱动方式可分为被动式和主动式，按照屏幕大小可分为大尺寸、中小尺寸和微型显示器，按照基板的不同可分为玻璃基板、硅基板、柔性基板等，由于PPI像素电路的差异，微型尺寸的Micro-OLED显示器一般选用硅基板，而中小尺寸、大尺寸OLED 通常选用玻璃基板或柔性基板。
硅基Micro-OLED微显示器件具有自发光、厚度薄、质量轻、视角大、响应时间短、发光效率高等特性，容易实现高PPI像素密度、较低功耗等优异特性，非常适合应用于近眼显示设备如VR、电子瞄准镜、夜视仪等。
硅基Micro-OLED是结合CMOS半导体技术与OLED显示技术，以单晶硅为有源驱动背板主动式发光二极管显示器件。硅基Micro-OLED集电子技术、光学技术、材料技术、半导体技术等于一体，同时涉及半导体和OLED显示两大国家重点发展的领域，受到国家政策大力支持。硅基OLED不但具备OLED显示器的优点，同时还具备半导体先进工艺和高度集成的优点。
Micro OLED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。
三、硅基Micro-OLED微显示器主要应用场景
1）军用电子枪用瞄准镜、军用夜视仪、军用测距仪
通过红外探测器捕获光信号转变为电信号，经过CIS及ISP图像处理电路对探测器输出的电信号做进一步数字化处理，最终将目标图像呈现在近眼OLED微显示器上。硅基Micro-OLED微型显示器具有体积小，重量轻，功耗低，耐低温，抗争性能好，高刷新率众多优点，逐步替代传统LCOS、LCD、CRT等在军事观察系统上的应用。根据行业统计，每套火炮瞄准系统、枪支瞄准系统、红外成像仪、测距仪通常需要使用1-2个Micro-OLED微型显示器，安装了微显示器的武器瞄准系统可以实现数码电子变焦等功能，将瞄准镜的误差进一步降低，也可以增加瞄准镜的测距范围。
图片来源于某厂家枪准配置
2）军用飞行员数字化头盔
军队数字化装备对战场战略具有革命性影响。数字化装备士兵是信息化部队的基本单元，主要信息装备包括通信装备、微型军用电脑、军用数字化头盔等，数字化头盔微显示装置是重要的微型显示终端。公开信息显示美军F35战斗机头盔使用了eMagin的Micro-OLED微型显示器，飞行员通过头盔实时观看指挥中心发出的指令、图解数据、数字化地图、情报资料等信息，大大提高了单兵作战能力。军用数字化头盔将飞行员的飞行数据直接投射显示到飞行员的头盔面罩上，飞行员有较大的FOV视角随时获取感知信息。数字化头盔显示屏幕需要效果好、刷新率高、重量轻、稳定性强的微型显示器，随着我国军用装备水平的不断提升，采用硅基OLED微型显示器的数字化头盔在单兵装备、飞行员头盔等领域列装规模将进一步提升。
图片来源于eMagin官网
3）VR头戴显示设备带动Micro-OLED进一步的发展
微型显示器件是VR/AR设备的核心组件之一，占整机硬件BOM成本约40%以上。Micro-OLED微型显示器FOV视角宽、对比度高、刷新率高、分辨率高、体积小且轻薄，非常适合近眼视频及影像的高清晰呈现，有效解决了XR设备的眩晕感，极大地增强了用户使用体验。
图片来源于国盛证券研究所
苹果公司在2023年6月6日WWDC发布新款MR产品，采用了Sony的Micro-OLED解决方案，带动Micro-OLED在虚拟现实中渗透率快速提高，是全球VR行业的重要风向标。2024年Meta也将搭载索尼Micro OLED技术应用于最新一代的Quest Pro 4产品上，Micro OLED在虚拟现实中渗透率有望进一步提升。雷鸟创新所发布的Air2采用了全新一代的索尼Micro OLED旗舰级屏体，也是目前智能眼镜中的“顶配”。 目前苹果、Meta、雷鸟、星际魅族等头部XR企业对硅基Micro-OLED显示器的需求为1.3寸4K产品，苹果、Meta定制了Sony的显示器，实现了小批量生产。大疆发布的Goggles 2无人机配备的FPV采用的是视涯研发和生产的0.49寸1920x1080 Micro OLED微型显示屏。
VR所带来的社交游戏娱乐体验快速提升，形成元宇宙级的社交和游戏平台，未来十年将由现在的千万级用户提高到十亿级用户。据IDC数据，预计AR/VR头显在有望在2023-2027年的预测期内提速，五年复合年增长率达到32.6%。随着苹果、Meta和PICO的新设备推出，在2024年为VR持续提供增长新动能，未来3-5年硅基Micro OLED微型显示器市场规模估计将超35亿美元，需求量达到5000万个以上。
图片来源未来智库
4）抬头显示系统HUD
HUD最早用在战斗机上，飞行员在驾驶过程中可通过挡风玻璃看到实时飞行信息，不用低头就可以查看仪表，让注意力更加集中。随着技术的演进和发展，HUD技术已被应用到新能源汽车领域，将行驶里程驾驶速度等信息投影到前挡风玻璃上，提高司机行车的安全性。
5）数码相机电子取景器：
传统数码相机采用AMLCD微显示技术，响应速度慢、耗电量大、清晰度低，采用Micro-OLED微型显示器的电子取景器可以提升数码相机的拍摄效果。以Sony为首的高端数码相机开始采用其自研的OLED微显示器，代表着电子数码相机的新方向。
6）工业及医疗领域：
Micro-OLED微显示器也广泛应用于工业视觉及医疗器械领域，工业上搭配红外探测器组成红外热成像仪器，医疗上将内窥镜结合Micro-OLED显示可以帮助医生更精准的定位患者病变情况。
图片来源eMagin官网
四、Micro-OLED微显示器产业链
Micro-OLED微显示器结构主要包括IC驱动背板和OLED显示器件两个重要组成部分，硅基OLED驱动IC芯片采用标准CMOS工艺设计,驱动背板包括像素电路、行列驱动电路、D/A 转换器、三路电源模块、视频接口、温度传感器等。芯片中集成了温度传感模块,实现芯片在高低温下的精确调节,提高芯片显示的稳定性。Micro-OLED驱动芯片的像素电路是核心，需要具备和Foundry厂定制工艺的能力，同时要求芯片可扩展空间大，包括对IP的支持、拓展和定制，对Demura处理和注视点渲染。电流型像素电路是高分辨率VR应用最佳选择，当前只有Sony能够量产。容亿投资的Micro-OLED驱动IC企业天宜微自研底层像素驱动电路，使得产品在均匀性、寿命和抑制烧屏方面具有较强的竞争力，天宜微独创性的像素驱动电路和低功耗IC驱动架构，在低功耗、对比度、高PPI、使用寿命等方面表现优异，功耗只有国际一流同款产品的25%。目前天宜微团队将进一步研发基于12英寸的工艺和产品，配合更多硅基微显示模组厂生产更低成本效益的芯片。
Micro OLED器件完成IC设计制造后，通过光刻工序把像素图形转移到硅片上，金属镀膜完成阳极的蒸镀连接硅片驱动电路和Micro-OLED有机发光层。有机发光层镀膜是在阳极硅片上蒸镀空穴传输层、电子传输层、有机发光材料薄膜后进行密封，提升微显示器的良率和使用寿命。然后在硅片上制作R\G\B彩色过滤层，最后完成玻璃贴片分选和切割。日韩占据器件生产产业链的高端部分，控制了大部分核心设备和工艺。国内暂时还没有能够突破8寸、12寸Micro-OLED生产所必备的核心设备。原材料端，国内也尝试在有机材料和彩色过滤层材料的早期突破阶段。
图片来源奥雷德招股书
中游OLED微型显示器领域，国外以美国eMagin、Kopin和日本Sony三家厂商为主。国内主要是视涯、奥雷德、熙泰等企业，当前我国Micro OLED产线约15条，其中约3条12寸产线，其余为8寸线，受限下游应用尚未规模化起量，目前各家产线产能充足尚未达到满产状态，各企业都在积极扩容布局12寸产线，通过地方政府招商引资，落地硅基显示产线，打造硅基OLED产业园，受到国内各地方政府的欢迎。
据统计2023年已验收项目包含8寸及12寸晶圆总体产能，国内厂家可实现638万显示器/年，产能充裕，假设在建产线至2027年全部投产，国内Micro-OLED产品可实现产能为2000万显示器/年，距市场需求依然存在差距。
图片来源Micro-Display
◆美国eMagin：美国eMagin公司于1996年成立，其在2000年便推出微型显示器和VR眼镜产品，是全球首家进入OLED微显示领域的厂商。公司具备设计、开发、制造和销售Micro OLED的端到端能力，主要客户为军工企业。
◆Kopin公司：Kopin公司是一家领先的向军队、工业和消费领域客户提供集成到头戴式计算和显示系统的创新型可穿戴技术和解决方案开发商和提供商。2022年CES上，Kopin展示了新一代1.3英寸2.6K x 2.6K硅基OLED显示器。
◆日本SONY：索尼于2009年开始研发Micro OLED显示技术，并于2011年生产出第一代Micro OLED显示器，广泛用于相机取景器。近些年由于VR/AR近眼显示开始兴盛，索尼投入大量研发资源于硅基Micro OLED市场，索尼4K Micro OLED显示器已经被苹果、Meta、雷鸟等多家公司采用作为XR产品屏幕。
五、Micro-OLED微显示器市场展望
根据机构Markets and Markets TM研究报告，近5年Micro OLED微显示市场规模实现了快速的增长，平均复合增长率达到了61.2%，预计2025年实现16亿美元市场规模，超过LCOS等其它微显示方案成为主流微显示技术。2023年起消费电子XR、军事应用、工业应用是微型OLED显示的主要应用方向。
据悉Meta正在积极研发下一代旗舰产品Quest 4将搭载索尼Micro OLED屏幕，苹果2023年发布的Vision Pro已经使用了Sony Micro OLED显示屏，雷鸟科技AR眼镜采用了Birdbath + Micro OLED屏幕方案。可以预测，随着苹果和Meta等巨头采用采纳4K Micro OLED技术，Micro OLED产业将快速发展，Micro OLED将成为XR行业未来屏幕升级的主要技术路线，并在部分Birdbath类AR中得到广泛应用。伴随着AR/VR产业快速发展，Micro-OLED显示面板市场规模将有望进一步扩张。
除了XR行业发展带动Micro-OLED微显示的需求外，伴随着军队数字化装备升级改造、新能源汽车将HUD做为智能座舱标配，工业及医疗场景对近眼显示的新需求，都将进一步推动硅基Micro-OLED显示的增量市场，我们有望看到未来10年硅基Micro-OLED将成为新型微显示的主流方向，渗透率进一步加速提升。
参考文献：
《Micro OLED For AR/VR 洞察》
《全球XR用Micro OLED竞争格局分析》
《云南北方奥雷德光电科技股份有限公司首次公开发行股票并在科创板上市招股说明书》
http://www.emagin.com eMagin Corporation Receives New Order For Collins Aerospace Helmet Displays.
https://gizmodo.com/tag/virtual-reality
https://gizvr.cn/极客VR论坛
《安信证券-电子行业专题：虚拟现实优秀现实方案，Micro OLED渗透率有望加速提高》
Micro-Display:国内市场Micro-OLED 主要厂商概况与动向
