Màn hình Micro OLED và MicroLED: Tương lai của màn hình AR/VR

Sự quan tâm đến thị trường AR (thực tế tăng cường)/VR (ảo ảo) của màn hình Micro OLED và MicroLED ngày càng tăng do sự tập trung gần đây vào metaverse của các nhà lãnh đạo ngành như Meta và những người khác.

Việc Apple giới thiệu Vision Pro đã bắt đầu kỷ nguyên mới của điện toán không gian. Một số người coi AR/VR là nền tảng CNTT tương tác kỹ thuật số 3D thế hệ tiếp theo. Đến thời điểm hiện tại, thực tế thị trường vẫn chưa tương xứng với kỳ vọng cao. Như thông cáo báo chí tháng 9 của IDC đã chỉ ra, “ Lô hàng tai nghe AR/VR trên toàn thế giới đã giảm trong quý 4 liên tiếp do số lượng giảm 44,6% so với cùng kỳ năm ngoái trong quý 2 năm 2023”.

Nhiều thách thức cần được giải quyết để thúc đẩy nhu cầu và tăng tỷ lệ chấp nhận. Những đổi mới trong công nghệ màn hình là điều cần thiết để phát triển các sản phẩm AR/VR và thúc đẩy tăng trưởng thị trường.

Dự báo tăng trưởng cao hơn

Nội dung chính

Theo bài trình bày của Guillaume Chansin (giám đốc nghiên cứu hiển thị, DSCC) tại Diễn đàn hiển thị AR/VR của DSCC vào tháng 9, thị trường tai nghe AR/VR dự kiến sẽ có tốc độ tăng trưởng mạnh hơn trong 5 năm tới bắt đầu từ năm 2024.

Giả định là Năm 2024 sẽ chứng kiến sự tăng trưởng đáng kể nhờ các tai nghe mới được hỗ trợ bởi Qualcomm Snapdragon XR2 Gen 2 sắp ra mắt. IDC cũng dự báo lô hàng tai nghe AR/VR sẽ phục hồi vào năm 2024, tăng 46,8% so với cùng kỳ năm ngoái nhờ phần cứng mới của Meta và ByteDance, sự ra đời của Vision Pro của Apple và sự hiện diện ngày càng tăng của các công ty nhỏ hơn.

DSCC mong đợi các đơn vị số lượng thấp (300.000 chiếc) cho Vision Pro với mức giá 3.499 USD và chi phí bổ sung cho những người dùng cần các miếng chèn quang điều chỉnh thị lực (do Zeiss thiết kế). Meta dự kiến sẽ ra mắt Quest 3 vào cuối năm nay và Samsung có thể tái gia nhập thị trường sau thời gian dài vắng bóng.

Lô hàng màn hình AR/VR sẽ lớn hơn tai nghe với xu hướng sử dụng nhiều màn hình trong sản phẩm. Hầu hết các thiết bị sẽ có hai màn hình (mỗi màn hình một mắt). DSCC dự báo lô hàng hiển thị AR/VR sẽ đạt 124 triệu chiếc vào năm 2028.

Như Guillaume đã chỉ ra tại diễn đàn, “AR/VR sẽ không thay thế điện thoại mà thay vào đó sẽ được sử dụng làm màn hình thứ hai (như máy tính bảng ngày nay). ” DSCC kỳ vọng VR (bao gồm cả AR truyền qua) sẽ thống trị không gian tiêu dùng. AR nhìn xuyên thấu sẽ chủ yếu dành cho các chuyên gia.

Micro OLED: Sẵn sàng chiếm ưu thế cho màn hình VR và AR trong suốt

Màn hình microOLED (MicroOLED) đang bắt đầu được sử dụng trong màn hình VR/MR (thực tế hỗn hợp), đặc biệt là hiện nay bởi Apple Vision Pro. Nó có thể được sử dụng cho cả VR và AR trong suốt. Nó có thể giúp giảm yếu tố hình thức và hiệu ứng cửa lưới. Màn hình microOLED thường có thể được phân loại thành RGB OLED và OLED trắng (WOLED).

Tuy nhiên, màn hình này RGB có độ phân giải cao vẫn gặp phải thách thức do hiệu ứng đổ bóng trong quá trình lắng đọng FMM (mặt nạ kim loại mịn). OLED trắng sử dụng bộ lọc màu để tạo ra hình ảnh có thể đạt PPI cao (4000PPI). Tuy nhiên, bộ lọc màu hấp thụ tỷ lệ ánh sáng phát ra rất cao làm hạn chế độ sáng tối đa cho MicroOLED.

Sony đã sử dụng microLens để tăng độ sáng tối đa của màn hình vi mô OLED. Kopin đã phát triển kiến trúc ngăn xếp ba để tăng độ sáng. eMagin đã đạt được độ sáng 10.000 nits trong màn hình vi mô OLED WUXGA 4K, được tạo bằng cách tạo khuôn trực tiếp (loại bỏ bộ lọc màu) của các bộ phát pixel phụ màu đỏ, lục và lam (RGB) trên bảng nối đa năng. Samsung Display đã mua lại eMagin.

Đối với MicroOLED, PPD cao hơn, độ sáng cao (để loại bỏ hiện tượng chuyển động), độ phân giải cao (để loại bỏ hiệu ứng cửa màn hình), hệ số lấp đầy cao, hiệu suất cao hơn và khả năng tồn tại lâu hơn dẫn đến nhu cầu VR tăng lên. AR nhìn xuyên thấu cũng yêu cầu độ sáng rất cao, độ phân giải rất cao và độ tương phản rất cao. Những yêu cầu này làm cho màn hình OLED micro trở nên phù hợp hơn cho cả AR và VR.

SiOLED (OLED oS) MicroOLED có hiệu suất cao hơn, tuổi thọ dài hơn và chiếm được thị phần
Apple giới thiệu Apple Vision Pro: 2 OLEDoS (SiOLED micro-display) của Sony + 1 AMOLED giá 3.499 USD, dự kiến đầu năm 2024
Sony có Micro OLED 1,3” (sử dụng microLens), màn hình MicroOLED 4K cho VR, 4032PPI
LGD đã trình chiếu màn hình OLEDoS (OLED trên Silicon) 0,42 inch cho AR, 3.500PPI
BOE giới thiệu màn hình Micro OLED VR 1,3 inch 4K4K, >4000PPI
Samsung Display đã bắt đầu dây chuyền thử nghiệm MicroOLED để sản xuất hàng loạt vào năm 2024 và đã mua lại eMagin

Micro LED: Sự hiện diện mới nổi với màn hình AR

Độ sáng rất cao, độ tin cậy cao (màn hình LED vô cơ) và khả năng tạo ra các kiểu dáng siêu nhỏ gọn với mức tiêu thụ điện năng thấp sẽ mang lại lợi thế lớn cho thị trường AR trong suốt.

Để phát triển MicroLED hiệu suất cao với kích thước chip submicron trên một đế duy nhất là cần thiết. Đồng thời, hiệu suất của MicroLED giảm khi kích thước chip giảm.

Nghiên cứu từ Samsung Display đã chứng minh rằng “vấn đề giảm hiệu suất lượng tử bên ngoài (EQE) phụ thuộc vào kích thước có thể được giảm bớt bằng cách giảm thiểu các khuyết tật bề mặt bằng cách sử dụng cấu trúc và phương pháp thụ động thành bên thích hợp” như đã chỉ ra trong bài viết sâu sắc “Màn hình VR và AR nâng cao” trên tạp chí Hiển thị thông tin (tháng 3/tháng 4 năm 2023) của nhóm Samsung Display.

Theo bài báo, một số nhóm nghiên cứu và công ty đang phát triển RGB mặt cắt ngang và RGB xếp chồng theo chiều dọc để triển khai RGB trên một tấm bán dẫn duy nhất, nhưng công nghệ này chưa đủ trưởng thành để áp dụng trong sản xuất hàng loạt.

Ở bước đầu tiên, ba tấm nền RGB sẽ được thương mại hóa bằng cách sử dụng bộ kết hợp quang học và trong bước tiếp theo, các sản phẩm AR sử dụng tấm nền RGB nguyên khối dự kiến sẽ được phát triển. Các bản demo gần đây của microLED đủ màu đã được trình chiếu bởi Jade Bird Display (JBD), Porotech, PlayNitride và các hãng khác.

Màn hình ghép LCD: Sự hiện diện mạnh mẽ trong màn hình VR với MiniLED

Màn hình ghép LCD đang dẫn đầu thị trường VR với những tiến bộ công nghệ như PPI cao. Các công ty hiện đang sử dụng bảng nối đa năng LTPO (LTPS+Oxide) tiên tiến để sản xuất màn hình có tỷ lệ khẩu độ cao hơn, điều này rất cần thiết cho VR.

Việc sử dụng công nghệ làm mờ cục bộ đạt được độ tương phản cao hơn và mức tiêu thụ điện năng thấp hơn. Việc tích hợp đèn nền MiniLED đã giúp tăng hiệu suất của LCD về thời gian phản hồi, độ tương phản, độ sáng và tuổi thọ. LCD cũng có chi phí cạnh tranh hơn.

Đối với thị trường AR/VR, mỗi công nghệ hiển thị đều có những ưu điểm và thách thức riêng. Những đổi mới trong công nghệ màn hình, đặc biệt là Micro OLED và Micro LED, là điều cần thiết để thúc đẩy tăng trưởng thị trường AR/VR.