2022年AR产业链上游光学与显示技术分析

市场研决2022/04 AR产业系列 摘要 随着元宇宙概念的兴起和5G商用逐渐落地， AR眼镜产业即将迎来高速发展时期。然而，目前AR眼镜产业仍处于发展初期，产业链成熟度仍有较大提升空间，丛应用市场角度来看，AR眼镜在B端和C端的渗透率较低，主要是由于售价高品，且产品性能难以满足各类应用场景需求 Micro-LED方案优势显著，但目前实 现商用上存在较大围难 Micro-LED具备史高的发光效率、史 低的能耗、史快的响应速度，但是目 前Micro-LED商用尚有较大困难，表 现在良品率低、工艺和设各标准化程 度低，且作为Micro-LED量产化应用 上游"光学+显示”技术组合生产成本占到AR 眼镜整机成本的40%，而目前该组合方案在技术和生产上仍存在较大困难，直接影响了AR眼镜的使用体验，拉高了终端产品的销售价格，成为AR眼镜进一步深入B端应用场景、并逐渐向C端消费者渗透的主要障碍 的关键一步的巨量转移技术日前尚不成熟 光波导光方案具备良好发展潜力，但在短期内难以大规模应用 光波导光方案在光学效果、外观形态、量产前景等方面具有明显优势，但目前各类光波导方案均存在各自的技术短板，行业内尚未确立一致性主导方案：要进一步发展光波导技术，需要有关配套技术和零部件的完善 对于AR产业链上游，目前AR光学系统已基 本锁定MicroOLED+光波导的量佳技术路径， 只体来看，目前在显示领域，LCOS，DLP、 硅基OLED， Micro-LED方案共存，其中 Micro-LED方案逐渐成熟，是未来显示技术 目前MicroOLED+光波导技术路径存 的主流趋势和发展方向；在光学领域，白由区面，Birdbath、光波导方案共存，虽然目 在一定技术瓶颈 前尚未确立具有主导地位的技术方案，但光波导方案备良好发展潜力 Micro-LED方案的产业成熟度较低， 因此生产成本较高、产品良率较低：光波导技术中全息体光栅方案目前生产工艺难以达到规模量产，而浮雕光栅波导方案蛋已实现了量产和商业应用，但目前仍未形成高性价比方案 在企业方面，全球范围内已有科技巨头，初创公司先后入局AR产业，中国厂商正在逐步缩小与国外厂商的技术和产品差距，AR产业链将快速成长 AR眼镜发展现状分析 口AR产业链的底层建设包括云计算等基础设施，交互、视觉等处理工具；中游零部件是整个产业链的驱动引擎；下游行业应用集中在B端 口AR光学技术尚未发展成熟，距离具备大FOV、小体积、高亮度、适合户外等完备性能的AR眼镜间世还需要较长时间的技术沉淀 口目前AR眼镜光学方案存在透光率较低、色彩质量较差、分辨率损失、基板结构复杂四个方面的技术问题，不利于AR眼镜深入 B端领域并向C端渗透 突破“光学+显示技术难题将推动AR产业发展 Micro-LED+光波导技术作为主流光学方案，成本占比比重大，且目前存在 定技术瓶颈，同时生产工艺不够成熟，尚未实现高质量量产、低成本生产 “光学+呈示"技术难题 Micro-LED技术 “光学+显示技术方案 存在技术瓶预：现阶段Micro-LED还有许多 技术瓶题有待实残，如芯片制造、检测修复、巨量转移等 产业成熟度低：产业成熟度不及硅基液品和硅基OLED，生产成本较高、良率较低 MICrO-LED技术 光波导技术 光波导技术 全息体光相方案：虽有更好的成像效果但目前生产工艺难以达到规模量产浮库光榭波导方案：已实现了量产和商业应用，得到了商业客户的肯定，产业或熟度相对全息光摄液导更高，但是产业尚未形成高性价比方案 Micro-LED和光波导均存在技术和生产方面的难题 AR眼镜各零部件成本占比 (1】Micro-LED：存在芯片制造、检测修复、巨量转移等方面的技术瓶预, 且整体产业成熟度较低，导致生产成本较高、产品良率较低 光学显示 (2）光波导技术：全息体光相方案目前生产工艺难以达到规模量产，浮雕光相波导方实蛋已实现了显产和商业应用，但仍未形成高性价比方实 CPU “光学+显示"方案生产成本降低待提升AR眼镜的渗透率 15% 当前丰流的突破方向"MicrO-LED+光波导能够较好解决成像效果和使持性方面 储存 的问楚，但由于生产成本高、难以实现大规模量产，尚未能发挥其优势以推动AR眼镜产业发展 31% 摄像头和 "光学+显示”占到整个眼镜平均生产成本的40%左右。因此突破"光学+显示” 组合方案的技术难面，真正实现AR眼镜低成本、高效率生产，将推动AR眼镜进一步向C端发遗、向B端普及，此外，Micro-LED+光波导技术组合将促使更 电池 高品质的AR眼镜得以落地生产，进一步拓宽AR产业的应用场景 AR眼镜显示屏分析 口目前AR眼镜中LCOS、DLP、硅基OLED等显示方案共存；其中Micro-LED方案逐渐成熟，有望成为主流技术，已吸引互联网 巨头先后投资入局 口LCOS是AR终端常用的显示技术，但高功耗与低对比度限制了 其进一步发展；DLP在AR应用中有一定的增长潜力 口硅基OLED是目前最适用于近眼显示行业的第三代显示技术； Micro-LED是AR眼镜产业的"终极显示技术"，是未来显示技 术的主流趋势和发展方向 AR眼镜微型显示屏分析 目前AR眼镜中LCOS、DLP、硅基OLED等显示方案共存；其中MicrO-LED方 案逐渐成熟，有望成为主流技术，已吸引互联网巨头先后投资入局 AR服镜微型显示屏方案对比 低 低 + 高 光波导 可搭配成像方案 光波导/楼镜 光波导 自由曲面/Birdbath 短期来看，硅基OLED仍是AR显示的主流方索 在显示领域，LCOS、DLP、硅基OLED、MicroOLED是目前常用的显示方案。LCoS作为AR终端营用的显示技术，已 取得一定程度的发展与认可，但由于其较高的功耗与较低对比度，严重限制了技术的选一步发展，另一方面，波呈与硅基OLED技术通过逐步积累，已逐新成为丰流的显示技术，2019年底，京东方已在昆明实现硅基OLED量产，其 中硅基OLED可呈著改善LCoS在对比度、功耗以及响应时间等方面的性能表现 MicrO-LED正在加快落地步伐，未来将有望成为最终AR显示技术 海兹定律下，LED生产成本将持续下降，费加芯片尺寸将不断缩小，Micro-LED正在快速落地，有望成为搭配光波导的最终AR显示技术。目前已有多家行业巨头对Micro-LED进行战略布局，苹果（LuxVue）、Meta（InfiniLED），谷 歌(MojoVision），英特尔（Aledia）等纷纷投资或收购此领域的初创公司。然而，虽然Micro-LED具备高对比、高 亮度、低功耗、响应时长低以及厚度薄等方面的性能优势，但现阶段LED外延成本仍然较高，巨量转移的逆度与合格 率尚未达到可量产的水平，导致Micro-LED在短期内难以替代硅基OLED方实 AR眼镜微型显示屏代表性厂商分析 日本Sony和Epson在硅晶OLED领域布局较早，技术领先；美国Omnivision的LCOS竞争优势明显：以JBD为代表的中国企业正加速布局MicrO-LED技术 上游星示屏代表性厂商分析 实玩 小体积 小巧轻便 寿命长 功耗低 AR眼镜光学技术分析 口目前AR眼镜中LCOS、DLP、硅基OLED等显示方案共存；其中Micro-LED方案逐渐成熟，有望成为主流技术，已吸引互联网 巨头先后投资入局 口LCOS是AR终端常用的显示技术，但高功耗与低对比度限制了 其进一步发展；DLP在AR应用中将迎来新一轮增长 口硅基OLED是目前最适用于近眼显示行业的第三代显示技术； Micro-LED是AR眼镜产业的"终极显示技术"，是未来显示技 术的主流趋势和发展方向 AR眼镜光学成像分析 AR眼镜在工业应用领域各方案逐渐成熟，光波导方案从光学效果、外观形态、量产前景等方面在消费级应用具备良好发展潜力 AR眼镜上游星示屏厂商 白由曲面 光波导 接镜 DK-Vision 光波导技术在AR顿域发展前景明确，但预计短期内难以大规模昔及 (1）目前尚未确立具有主导地位的技术方需：五在微款，谷歌， 实，Magic Leap，DigiLens等厂商的强 势推动下，光波导目前应为AR腰镜的主流技术，但目前各类光波号技术存在各自的优势和短板，行业内尚术确立一致性主导方案 (2)进一步发展光波导技术，需要有关配套技术和季部件的完善：光波导相关产品难以单独作为完鉴的终端产品，须配套技术和呼部件才可能产出被市场认可的AR终销，因此，成熟高性能光波导方案需要更多沉淀时间 AR眼镜光学技术主要厂商 自2014年以来，中国企业通过投资、合作等形式，相继布局光波导技术，并推出了自研产品，逐步缩小与国外厂商在技术和产品上的差距 AR眼镜产品光学方案对比 公司名称 布局时间 目前技术方案 代表产品 产品优势 发展方向 合作企业 AR眼镜产品案例分析 口MagicLeap2将于2022年发售，采用分体式设计，具备视场角 扩大、体积缩小、重量减轻、画质优化、可手动调光等优势 口HoloLens2于2020年推出，支持自由移动，具备无线缆束缚、 视场角扩大、重量减轻、手动追腺优化等优势 口LEIONPRO采用亮亮视野自研OLED阵列光波导技术，具有高透明度、低功耗、支持深度学习引擎的特点 AR眼镜产品案例分析MagicLeap MagicLeap2将于2022年发售，采用分体式设计，具备视场角扩大、体积缩 小、重量减轻、画质优化、可手动调光等优势 Magic Leap产品案例分析 Magic Leap 2 Magic Leap 1 MagicLeap2将于2022年发售，采用分体式设计，眼镜 MagicLeap1于2018年发售，产品售价高达2259美元. 配备一个冰球状计算组件的分体式没计。后者可挂在扁带或实在腰带，并通过数据线对按镜框 产品定位主要两向C端用户 主要采用表面浮雕光慢波导技术，L1包含6个LCO5屏和一块6层的几何光波导镜片，用多层叠加光效导的技术提供相对轻便、多深度显示的佩缺体验 ML2采用的LCOS+单层光波导没计，取消了ML1由多层 光波导组成的"焦点平面光学设计，提升了AR图像呈示 质量 报像头 摄像头 CPU&GPU CPU&GPU 1,200万像崇 200万像素 Nvicdia Parker SOC AMD 对角线视场角 对角线视场角 重量 重量 50度 316g 70.度 248g MagicLeap2具备视场角扩大、体积缩小。重量减轻、画质优化、可手动调光等优势 FOV更大 + MagicLeap2眼镜采月深灰色眼鼓柜架，并配备一个冰球状计算组。后者可排在肩带或夹在腰带， 并通过数据线对撞镜框，与HoloLens一体式设计相比，MagicLeap2采用冰球状计算组件的分体式 两质更忧 设计：其优势在于减轻眼戴组件重量，优化取镜佩款体验，弊读在于用户快用过程中会受到数据线 + 影响，MagicLeap2与第一代产品相比，核心优势包括：(1)视场角增大，FOV由30"x40°增长至 体积要小 44.6°x53.6°(对角线FOV为66°) (2）体积与重量下降，体积比ML1小50%，重量轻20%，重量仅为 + 248克[3】文持手动调节背光，透光率可从22%量低调整到0.3%，用户可在户外强光下使用AR眼镜 (4）采用LCOS+单层光波导设计，进一步提升AR图像显示质量（5）提供3D育频定位功能，优化用户沟通体验 光欢更亮 AR眼镜产品案例分析一 微软HoloLens HoloLens2于2020年推出，支持自由移动，具备无线缆束缚、视场角扩大、 重量减轻、手动追踪优化等优势 HoloLens产品案例分析