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VR陀螺:从供应链技术看XR产业趋势

2023-09-15 16:57:27来源:VR陀螺新闻标签:CIOE 中国光博会

第24届中国国际光电博览会汇集了来自全球的3000余家参展商。XR方面,AAC辰瑞光学、舜宇光学、欧菲光、JBD、爱普生、耐德佳、谷东科技、首镜科技、Cellid、Metaways等数十家厂商参展。


作为以光学显示、交互传感为核心支柱的XR上游供应链,在本次博览会上,通过与上百家展商交流,以及多个行业论坛观察,我们也得以看见XR产业上游光学供应链的一些细微变化与产业未来发展趋势。


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一、AR光学进化:更大FOV、单层全彩、树脂光波导

今年光博会上,与XR相关的企业依旧聚焦在AR领域,AR光学模组、波导片研发、微显示屏企业几乎全面参展。相对于前年(2022年光博会因为疫情未开展),特别是衍射光波导方案,几乎所有光学企业都有新品展出,并且,相对于2021年整体效果有明显进步。有业内人士表示,今年的光博会相对于秀技术,大家更注重标品能力以及量产规模化能力。

 
从AR的光学、技术角度,VR陀螺也了解到如下几个趋势:

(一)“进击”的体全息波导:多家厂商展示Demo
凭借轻薄的光学形态,高透过率等先天优势,光波导依旧是本届光博会AR展商方面的主要光学解决方案。不过,在具体制造工艺、技术路径、量产能力、应用场景,以及产品光学参数方面,各展商略有不同。

光波导大致可分为衍射光波导和几何(阵列)光波导,按其中衍射光波导根据技术路径,又可分为表面浮雕光栅(SRG)和体全息光栅(VHG)两类。

今年光博会上,多家企业展示了体全息光波导,包括谷东科技、水晶光电、奥提赞都展示了相关产品或者样品。

与浮雕衍射光栅波导不同,体全息光波导技术主要用激光干涉曝光即可形成光栅结构,难点主要在于材料与制造工艺设备。据谷东科技创始人崔海涛介绍,体全息方案的优点体现在以下几方面:

1)加工工艺更简单,浮雕光栅基于微纳米加工工艺,而体全息采用的是全息干涉技术,激光器曝光即显,多深度光栅加工起来也更简单;

2)原理上体全息可以通过改变分子结构的方式改变光学性能,随着材料以及制造工艺的升级,它在色散、光效等方面均有更好的表现;

3)工艺简单也就意味着它的生产成本可以做得很低。


体全息光波导的难点主要归结于对底层材料的研发以及把控。“不管是里面的高折树脂基底,又或者是全息材料、一些工艺设备,很多都严重依赖于外部和海外的供应商。这就导致如果供应商不给你提供最好的方案,你很难在产品性能上有所突破。”所以谷东科技自研材料,包括高折树脂材料波导基底、光敏材料光致聚合物,除此之外前期干涉激光蚀刻、后期镜片封装、测试这些环节都进行了大量的研发和投入。”
 

从谷东科技展示的二维矢量体全息模组来看,其中H3040-V-G和H3040-V-M分别是单绿色以及彩色体全息模组,它们的FOV达到了40°,透过率达到了80%以上。


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(二)浮雕光栅衍射波导:标品能力提升,从双层到单层

衍射光波导中的另一大类——表面浮雕光栅波导,与过去两年相比,今年展出的产品效果提升明显。落地能力提升,成本开始下降,更多的展商开始展示标品能力。


如9月6日光博会期间刚上市的INMO Go,采用单目单绿色Micro-LED+衍射光波导的光学方案,售价仅1999元(首发价仅1799元),成为了市场上第一款“千元级”采用该技术方案的AR眼镜产品。


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现场众多浮雕衍射光栅波导产品大多拥有不错的光学效果。如至格科技展示的TDDW40C-DC(AR衍射光波导及模组),顶投式设计全彩方案,视场角最大可达50°,结合DLP的720P显示,85%透光率以及19mm×15mm的Eyebox。


另外,光波导技术也开始展现出来,从双层到单层的趋势变化。相比于双层结构,单层的优势在于可以提供更薄的波导片,以降低AR眼镜重量,提供更符合眼镜形态的AR硬件。值得一提的是最早的波导片还是三层结构,而目前普遍提供的是双层结构,这也是之前的一个产业变化。
 
本次展会上,单层结构的产品如瑞声科技联合光波导厂商Dispelix共同开发的AR衍射光波导模组,其采用了纳米压印+刻蚀技术制程工艺, 支持二维扩瞳。光波导核心规格方面,FOV范围为30度—50度,出瞳距离为16mm,Eye-box为 12.5×8mm,MTF值为 40%@16lp/deg,透过率为 82%。广纳四维也带来了基于刻蚀工艺的30度单片全彩衍射光波导。

至格科技创始人&CEO孟祥峰博士表示:“单层一定是趋势,因为单层的本质不是为了单层,实际是为了轻薄。但是单层要以损失均匀性为代价,单层彩色没有我们双层的效果好。”

“现阶段来看,我们的大FOV双层更适合做头盔或者头环的产品形态,因为大FOV需要更大的光机,而且彩色均匀性在大FOV上可以更好的展现。比如我们50度的大FOV光波导,它的彩色均匀性也很好,因为它是双层结构。”

“我们做衍射光波导设计,第一步是设计K矢量图。在2.0的折射率下,单层光波导在K矢量图上做FOV30度就很难达到足够的彩色均匀性。因此要么就做更小的FOV,要么只能牺牲一定彩色均匀性,通过左右目颜色互补来显示彩色,但长期佩戴可能会出现不适的问题。”
 
理论上光波导层数越多,均匀性越好,但是产品越重。单层是趋势,但单层需要折射率非常高,这会严重影响到它的视场角。

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                                        至格科技TDDW40C-DC(AR衍射光波导及模组)


(三)树脂衍射波导片:更轻薄材料方向的探索

由于表面浮雕光栅波导的传输效率问题,通常高透光、高平整度、高折射率的玻璃是波导片首选材料。不过从去年以来, OPPO Air Glass2、中兴 nubia Neo Air 等采用树脂波导片(由莫界科技提供解决方案)的 50g 以内轻薄型双目AR眼镜开始得到业内关注。
 
在今年光博会上我们也看到了不少展商对于树脂新材料的尝试,比如光学厂商惠牛科技、至格科技、鲲游光电皆有展示,另外还有CDA等底层材料供应商。
 
如至格科技所展示的SIDW30B-MC(AR衍射光波导及模组),波导片采用侧投式设计,单绿色方案,视场角可达30°,可选用玻璃基底或树脂基底,玻璃基底厚度仅为0.5mm,搭配Micro-LED光机可实现超轻光学模组,满足全天候户外使用需求。
 
据莫界科技介绍,相对于玻璃材料的密度,树脂仅有其1/3到1/4,这就意味着同等体积下树脂重量比玻璃要轻60%到70%。并且,树脂材料还具备抗摔、安全等天然特性。在主打轻薄佩戴体验的AR眼镜场景中,对于整机厂商而言,树脂波导片的无疑是一个强有力的吸引点。
 
当然,树脂材料也并非十全十美的,目前树脂材质普遍折射率约1.74,而玻璃材质最高可实现 2.0,仍有一定差距。在衍射光波导中,折射率与FOV、彩色均匀性等光学参数均有较大关联。在最终产品落地中,仍应具体看整机厂商的应用场景和产品需求。现阶段,并无绝对的替换关系,各有优劣。
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(四)量产工艺:表面浮雕光栅从纳米压印到刻蚀

从制造工艺来看,目前表面浮雕衍射波导技术除了传统的纳米压印技术外,刻蚀工艺也开始走进AR生产。
 
相关介绍显示,纳米压印和刻蚀是制造表面浮雕光栅光波导的两种方式。而表面浮雕光栅光波导制造的关键步骤是向玻璃材质转移图案,这项工艺主要需要三大元素:玻璃材质的晶圆、在玻璃晶圆上形成纳米结构(前端工艺)、在单片光波导上叠加额外涂层(后端工艺)。
 
前端工艺采用纳米压印技术是光波导厂商常用的工艺。简单来说,纳米压印技术是在玻璃晶圆上叠加树脂涂层,然后在涂层上进行纳米压印,再然后使用紫外光固化。
 

相比之下,刻蚀工艺建立在纳米压印基础上,步骤更加复杂。比如,刻蚀工艺第一步是在晶圆上叠加无机涂层,然后再叠加树脂涂层。在转移图案的过程中,可使用纳米压印技术,或是远紫外线、Talbot光刻技术。在图案转移完成后,再进一步刻蚀光波导的表面结构,然后分离树脂层。


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纳米压印光波导的最大FOV由树脂涂层的折射率来决定,而刻蚀工艺则由玻璃晶圆的折射率来决定,因此采用更大折射率的玻璃材质,便可进一步提升视场角。刻蚀工艺也具有光栅响应速度优势,在显示大视场角图像时,树脂涂层的光栅响应度会限制图像一致性和光学效率。


刻蚀工艺的设计自由度更高,这意味着光波导性能可以进一步提升。刻蚀工艺可以在晶圆上叠加多种涂层(多达4层),这为RGB单层光波导设计带来更高自由。刻蚀工艺也可以像纳米压印那样制造多种结构,包括2D结构、孔柱结构、二元结构等等。当然,纳米压印技术在树脂凃层方面的折射率也一直在不断提高,并不能一定说刻蚀工艺一定是未来。
 
在本次光博会上,广纳四维展示了最大可达110度的单片全彩衍射光波导方案,正是基于刻蚀工艺。上文提到的瑞声科技也联合光波导厂商Dispelix共同开发单片彩色光波导镜片也是基于纳米压印+刻蚀技术的制程工艺。
 
至格科技创始人&CEO孟祥峰博士告诉VR陀螺:“双层结构光栅用纳米压印可以做,单层的2. 0以上的纳米压印做不了,因为压印胶的折射率目前只有1.7,折射率达到2.0的还只有样品,没有量产。实际上,纳米压印结合刻蚀,是用纳米压印来做掩膜,最后还是刻蚀形成光栅。当然,掩膜也可以用光刻工艺来制作,不过成本更高。”


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(五)二维扩瞳阵列光波导,更大FOV

阵列光波导方面,在过往的AR光学技术路径发展上,阵列光波导由于专利技术以及光学形态等问题,被认为是一个过渡的方案。
 
然而,在本次光博会上,通过多方交流,我们看见了阵列光波导的一些“异变”和“合作”,包含但不限于灵犀微光、珑璟光电、理湃光晶等展商展示的最新二维扩瞳阵列光波导解决方案,相比于此前的阵列光波导技术,二维扩瞳阵列光波导可以实现更小的光机,投射出超过30度的更大FOV。
 
灵犀微光2D-L重量仅为8.5g,其采用了LCOS方案,成像画面支持1280x720分辨率全彩显示,得益于二维扩瞳技术的加持,其视场角达到34°,光机体积为2CC,入眼亮度可达2500nit,MTF>0.6。
 
珑璟光电展示的LCE2218H二维扩瞳阵列光波导拥有40°视场角,光效1000nits/Lm,透光率可达82%,镜片厚度1.5mm。
 
凭借更大的FOV,更小的光机体积,二维扩瞳阵列光波导给其C端的应用也带来了更多的可能。
 
AR眼镜的光学是一个系统工程,除光学投影解决方案外,底层的显示光源也非常核心。本次光博会上,除常见的DLP、LCOS成熟方案。全彩Micro-LED成为了屏厂,乃至AR光学解决方案商的一个重要展示亮点。


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(六)单层全彩Micro LED技术突破,AR光机再缩小一倍

现场,被视为衍射光波导最佳搭配的屏幕方面也看到了显著的进步,以往几乎只有单绿色的Micro-LED,而今年不仅有Cube合色形态的彩色方案,而且现场还展示了多款单层全彩的Micro-LED。
 
如JBD的0.22英寸2K分辨率单片全彩垂直堆叠Micro-LED原型,其采用了原生半导体发光实现全彩化。
 
在由VR陀螺与CIOE中国光博会联合主办,恒悦创客魔方协办的“光遇·第四届中国AR技术应用高峰论坛”上,据JBD首席运营官徐慧文介绍,其X-cube光学合色是一实现量产的方案,Monolithic单片全彩也已实现重大突破。
 
据悉,JBD单片全彩的Phoenix系列设计用于50°以上FOV波导。Phoenix目前的工程样机品采用0.22英寸面板,分辨率为2K,亚像素间距为2.5um。其中三个通道分别与AlInGaN蓝光、AlInGaN绿光和AlInGaP红光相连,这些半导体发射器垂直堆叠并同轴排列。在未来的生产阶段,JBD计划将0.3英寸面板作为标准产品,其分辨率为4K,亚像素间距为2um,相当于2K分辨率,白色像素间距为4um。
 
JBD利用传统的III-V族薄膜工艺将InGaN和AlInGaP外延集成在一起。结合有效的侧壁钝化处理、微透镜阵列优化光束,以及对小尺寸效应不敏感的独家外延材料,实现彩色子像素。

迄今为止,使用量子点(QD)进行色彩转换仍是实现单片RGB显示更常见的用方法。这种向下转换方法目前在可实现的最大亮度和器件寿命方面受到限制,因为量子点寿命会随着泵浦通量密度和Micro-LED结温的增加而显著降低。其他基于外延的三色集成技术,如多色外延层、选择性区域外延、再生长、纳米结构和3D结构等,尚未在像素间距小于10um的情况下生产出更好的原型。


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Micro-LED厂商镭昱展示了0.11英寸和0.22英寸两款全彩Micro-LED微显示器。据称,这些产品像素间距为3.5微米,像素密度为7,200ppi,全彩亮度为100,000尼特。

0.11英寸Micro-LED重0.23克,全彩分辨率为320像素×240像素;该0.22英寸Micro-LED重0.29克,全彩分辨率为640像素×480像素,它们支持-20℃至85℃的工作温度范围。这些产品基于量子点材料,可以通过光刻将厚度为2微米的量子点薄膜放置在蓝色Micro-LED阵列的顶部。


具体来看,镭昱采用量子点色转换技术,基于大尺寸硅基氮化镓(GaN-on-Silicon)外延片和彩色化涂层,其Micro-LED芯片垂直结构通过专有的共阳极(CoANODETM)技术集成于CMOS晶圆上。

标准的光刻工艺实现了适配GaN蓝光Micro-LED的高分辨率、高光效量子点颜色转换膜层,通过蓝光激发红绿量子点,将蓝光转变为红光和绿光,在单个显示芯片上实现RGB三原色,从而实现芯片全彩化。

镭昱通过独有的光学隔离结构,有效降低了RGB像素之间颜色光串扰,进而实现了更高对比度和色彩饱和度。同时,凭借自研光刻式量子点技术,可以有效解决原生红光的光效及亮度问题,使全彩芯片整体亮度产生质的提升。

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整体来看,AR光学解决方案主要以光波导技术为核心发散,围绕更轻、更薄、更大视场角、全彩显示等做光学升级探索,呈现百家争鸣之态势。当然,在本次光博会上,我们也看到一些不一样的AR技术,比如来自仙瞬科技的AR光学显示解决方案,其采用了自研的非传统光学解决方案,通过在普通眼镜上增加“微光机”,实现了普通眼镜的AR化。

二、VR上游变化:显示对标Vision Pro,单目4K Micro-OLED+VST

2022年的Meta Quest Pro,以及2023的苹果Vision Pro,为整个偏VST方向的VR/MR硬件指明了方向。


在上游光学解决方案中,搭配1.3英寸Micro-OLED的Pancake折叠光路设计方案异常显眼。相对于传统的Fast-LCD的屏幕,Micro-OLED可以提供更高的亮度和对比度,并且对比应用于AR眼镜中的0.69或0.71的Micro-OLED,1.3英寸的Micro-OLED可以更符合VR大视场角,沉浸式体验的需求。


如XR光学解决方案商,惠牛科技即提供了基于BOE的1.3英寸Micro-OLED+Pancake折叠光路光学解决方案,单眼4K分辨率,可提供0-600度屈光调节,视场角为95度。当然,其还展示了视涯的1.03英寸的Micro-OLED VR Pancake解决方案。极溯光学也展示了阶段性成果,1.3英寸的4K硅基OLED+Pancake光学解决方案,FOV可达110度,TTL小于17mm,支持0-800度屈光调节。

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屏厂方面,湖畔光芯展示了1.3英寸的Micro-OLED,其提供2560×2560分辨率,对比度大于10000:1,均匀性大于90%,最大刷新率可达120Hz。Metaways(宏禧科技)在本次展会上展示了0.6英寸、0.7英寸等系列多款Micro-OLED产品。据其负责人介绍,1.3英寸(3K产品)与1.4英寸(4K产品)也即将亮相。


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除高于1英寸的Micro-OLED外,Fast-LCD依旧是大多数消费级VR头显的首选,目前PICO 4同款的2.56英寸屏幕(由BOE制造)已开始向外释放,惠牛科技等厂商基于此屏幕,打造了相应的Pancake光学模组。


VST技术正在成为传统VR厂商转向更大MR方向的技术点,AAC辰瑞光学展示了双目VST的2P和3P的Pancake MR解决方案,舜宇光学旗下舜为等也展示了双目VST的MR头显整体解决方案。

目前,VR/MR头显主要以基于Pancake光学的近眼显示优化为主,如多片曲面贴膜即可优化相关问题,通常多P曲面贴膜可以提供屈光度调节,对于家庭用户来说非常友好;另外,曲面贴膜相比传统的平面贴膜技术,还可以提供更大的FOV、色散更小、MTF更平滑。如欧菲光正提供ARVR曲贴镜片、2.1英寸的3P Pancake光学模组等。


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整体来看,VR的大方向,主要围绕更大Micro-OLED显示屏,Pancake光学技术,VST交互等方面优化。由于产业发展阶段的不同,本次光博会上,事实上VR整体展出量和关注度并没有OST的AR多。


除传统XR光学外,今年光博会还有一系列超表面厂商参展,如山河光电、MetalenX迈塔兰斯、纳境科技等。

超表面是一种利用纳米结构来聚焦光线的平面透镜,它可以将传统的曲面透镜替换为厚度大幅降低。与传统透镜技术相比,超透镜可以将传统的折射原理替换为衍射原理。超表面不仅可以大大减轻XR头戴式产品光学透镜的重量和体积,还可以提高图像的质量和分辨率,避免色差和畸变等问题。


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当然,虽然超表面厂商从学术阶段、实验室走向了展会,带了阶段性成果展示,不过目前其依旧围绕摄像头等成熟的产品,在XR方面暂未有相关demo展出,基于其革命性的光学透镜材料,仍值得重点长线关注。


以下为2023光博会XR相关展位更多详细内容:

 三、光博会各展位详细信息 (以下企业均按首字母排序)

(一)爱普生

爱普生在此次展会亮相了一款光学产品的解决方案——VM-40 爱普生智能眼镜光学显示模组。

爱普生VM-40光学模组拥有34°视场角,采用Si-OLED光学显示技术,可呈现1080P的高清晰度图像,可在5米距离投射120寸大画面。集成双目透视型AR光学模组,支持商业化可穿戴设备的OEM、ODM开发。


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                                                 VM-40 爱普生智能眼镜光学显示模组


谦视科技展示了搭载爱普生光学方案的产品——Chinvis M1 Pro。Chinvis M1 Pro为双目工业头盔,采用Micro-OLED屏,拥有34°视场角,入眼亮度达1000nit,可支持语音唤醒、触摸鼠标、五向摇杆按键等交互方式。


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                                                        佩戴产品为谦视Chinvis M1 Pro


(二)奥提赞

奥提赞在此次光博会上展示了——AR HUD大尺寸体全息光波导、消费级AR眼镜体全息光波导:QU-1-GG/P3、HA-2-CG/P3、QU-3-GG/P5、YA-2-CG/P3以及Micro-LED+全息光波导演示样机。


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                                                     Micro-LED+全息光波导演示样机


AR HUD大尺寸体全息光波导具有体积小、视场角大、投影距离远、衍射效率高、量产低成本等特点,可应用于AR智能头戴HMD、车载显示HUD、机载显示HUD、枪瞄、AR眼镜等多领域。

QU-1-GG/P3拥有30°的视场角,眼动范围14x11mm,出瞳距离20mm,透光率大于90%,镜片厚度1mm,波导重量2g。

HA-2-CG/P3拥有30°视场角,眼动范围14x11mm,出瞳距离20mm,透光率大于80%,镜片厚度2mm,波导重量4g。

QU-3-GG/P5拥有52°视场角,眼动范围7x7mm,出瞳距离20mm,透光率大于70%,镜片厚度3mm,波导重量6g。

YA-2-CG/P3拥有30°视场角,眼动范围14x11mm,出瞳距离20mm,透光率大于80%,镜片厚度2mm,波导重量8g。


(三)艾迈斯欧司朗

在本次展会上,三序光学在艾迈斯欧司朗展台参展。艾迈斯欧司朗展示了多款产品的DEMO,覆盖3D传感、接近传感、工业视觉、车载激光雷达等领域;还展示了用于AR/VR、元宇宙等超高精度3D结构光投射器,采用高效高功率VCSEL。

三序光学展示了多款激光器,其中针对空间光输出展示了微型RGB激光器,体积小于0.1立方厘米,使用R、G、B激光二极管提供高亮度全彩激光输出的激光光源产品,可应用于AR、生命科学、国防与工业等领域。

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                                                            三序光学微型RGB激光器


光峰科技是一家激光显示科技企业,在展台现场展示了AR用彩色DLP光机(DLP2130),可实现RGB全彩显示,分辨率为640×480。使用艾迈斯欧司朗紧凑型多芯片LED光源Mosaic RGB (KRTTB CRLM1.33)和至格科技的全彩衍射光波导SIDW40A(FOV=30°)。


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                                                          光峰科技DLP2130光机


(四)长星半导体

长星半导体在本次展会上展示了LCoS显示技术,显示尺寸为0.26英寸,像素尺寸4.5μm。此外,还有一款液晶偏振体全息光栅(LC PVG)波导片并未在展台上进行展示。

据悉,长星半导体计划将于2024年第一季度建立完整的LCoS先进封装生产线,月规划产能500K颗以上,以满足各行业高速发展的需求。


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                                                      ps:手机拍摄未能展示其真实效果


(五)辰瑞光学

本次光博会,瑞声科技旗下辰瑞光学携数十款光学产品亮相,包括全方位展示智能手机、智能汽车、AR/VR等多领域光学解决方案,WLG技术及玻璃透镜等。

具体来看关于AR/VR的产品包括单层彩色光波导镜片、2P VR Pancake光机模组、3P Pancake VR 光学模组。

其中单层彩色光波导镜片已于今年公开展示,该产品是瑞声科技联合光波导厂商Dispelix共同开发,采用了纳米压印+刻蚀技术制程工艺,整体光效超过310nits/lm,透光率高达到90%。同时波导镜片厚度和重量减少了50%以上,兼容30°-50°多种FOV。


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(六)Cellid株式会社

Cellid展示了一款采用全彩双目衍射光波导技术的产品,拥有60°视场角,光效大于200nit/Lm,透光率大于80%,可支持LBS、LCOS、DLP、单绿色Micro LED等显示屏。

据Cellid现场工作人员表示目前该技术搭载的产品主要出货在国外,衍射光波导的技术成本占5000美元。


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(七)Dispelix Oy

Dispelix Oy是一家先进的波导设计和制造商,为消费者以及企业AR和MR可穿戴设备提供下一代视觉解决方案。总部位于芬兰的技术中心艾斯堡,在美国和中国设有办事处。

本次光博会Dispelix展示了基于全彩光波导技术的AR眼镜,据称该产品与瑞声科技共同开发,采用了纳米压印+刻蚀技术的制程工艺。

纳米压印技术是目前较有前景的纳米制造技术之一,有望成为未来微纳电子与光电子产业的基础技术。但据Dispelix工作人员透露,纳米压印折射率的极限值天花板较低,搭载刻蚀技术之后可有效提高折射率。

纳米压印和刻蚀是制造表面浮雕光栅光波导的两种方式。据Dispelix测试显示,利用刻蚀工艺开发的光波导可在240小时内,持续承受85到零下40摄氏度的温度。刻蚀工艺折射率越大,FOV的上限就越大,但由于目前技术成本问题还尚未有只采用刻蚀的工艺,据Dispelix工作人员表示,未来随着技术成本下降,最终可直接采用半导体的技术制作波导片,AR波导片或将打入半导体领域。


(八)多普光电(CINESOLO)

多普光电展示了CINESOLO V1,主打重量轻、便携式和穿戴舒适的高清VR头显。 据悉, CINESOLO V1预售价为2999元。

V1头显采用了2片SONY 0.71英寸Micro-OLED显示屏,每片分辨率为1920×1080,可支持瞳距和对屈光不正适应度的连续可调,也支持高速无线WiFi连接。

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                                                              CINESOLO V1


(九)返景星达

返景星达本次主要展示了一系列整机方案,如基于单目阵列光波导的BK-210,BK-220;基于双目阵列光波的BK-230,BK-300,工业AR头盔Armet-100;基于BirdBath方案的BK-240以及医疗AR矩阵等。


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BK-210为无线分体式单目光波导AR头环,拥有30°视场角,分辨率1280x720,对比度500:1,亮度可达800nits,透光率大于80%,出瞳距15mm,整机重量235g,续航可达2h。


据现场工作人员称,BK-220有线分体式单目光波导是返景星达早期与光微半导体合作推出的设备,整机重量仅69g,搭载800万像素摄像头,分辨率为1280*720,FOV为30°,亮度为800nits,对比度500:1,透光率大于80%,出瞳距15mm。

BK-240无线分体式AR头环,拥有43°视场角,分辨率1920x1080,对比度10000:1,亮度可达1800nits,透光率度小于42%,出瞳距11mm,重量287g,续航可达2h。

展台现场可体验用于口腔医疗场景的无线头戴式AR头显,据称,口腔医生可利用该设备将口腔镜画面连接至AR头显的传感器,医生在治疗时无需反复低头,已开展小范围落地应用。
 

(十)光微显半导体

光微显半导体科技有限公司,主要从事硅基OLED产品的技术服务及销售。本次主要展示了硅基OLED微型显示器件和基于硅基OLED显示器件技术的整体解决方案。

据了解,该公司0.71英寸的硅基OLED微型显示器件已用于返景星达眼镜,分辨率为1920x1080,最高亮度可达到5000cd/㎡,可视区域15.94mmx9.04mm。

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(十一)国家新型显示技术创新中心

国家新型显示技术创新中心(简称国创中心)于2021年3月8日正式由科技部批建设,属于非盈利机构,据称目前与亿境有合作。

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在本次展会上,国创中心展示了ZL520/ZL211/ZL210一片式定焦方案与ZL530三片式定焦方案。

ZL520两片式定焦方案是本次展示的新款,拥有100°的视场角,2280×2280分辨率,支持屈光度调节,调试范围在0-700°区间,模组厚度为22.9mm。

ZL211一片式定焦方案拥有105°视场角,分辨率为2160x2160,屏幕尺寸为2.56寸,模组厚度为28.5mm,单目模组重量为33.4g(含屏8.6g)。据称,亿境所采用的便是这款技术。


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                                                 ZL211一片式定焦方案效果(手机拍摄)


ZL210一片式定焦方案拥有104°的视场角,2280×2280分辨率,出瞳距离15mm,模组厚度为24.3mm,单目模组重量28.6g(含屏幕5.7g),目前还处于正在研发中的阶段。


(十二)谷东科技

谷东科技在此次展会上展示了多款产品:H3040-V-G二维矢量单绿色体全息、H3040-V-M二维矢量彩色体全息、M3045 Micro OLED+几何光波导模组、M2030Q 40mm长出瞳单目波导等。

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H3040-V-G二维矢量单绿色体全息及H3040-V-M二维矢量彩色体全息视场角均可达30°,相当于3米外看到86英寸巨屏,透光率超过 80%,模组重量仅为15g,AR眼镜的重量基本可以控制在30g以下。

M3045 Micro OLED+几何光波导模组,拥有45°的视场角,分辨率可达1952x1232,透光率可达80%,入眼亮度达800nit,相比DLP、LCOS的几何光波导方案,可保证室内室外看得清。

M2030Q 40mm长出瞳单目波导产品,据称仅重14g、大于80%的透光率、30°大视场角(等效3米63英寸)显示的基础上再度扩大 Eyebox。

(十三)虹科电子(Vuzix)

虹科电子现场展示了多款工业AR的产品,包括Vuzix M400、Vuzix M4000等。


Vuzix M400拥有16.8°视场角,采用包裹式棱镜+OLED全彩显示屏光学方案,最大亮度可达2000nit,分辨率640x360,对比度10000:1,重量68g,可适应-20°C至45°C的工作温度,支持语音、触控板、控制按钮等多种交互方式。

Vuzix M4000是本次展示的亮点,拥有28°视场角,分辨率854x480,重量仅达100g,采用衍射光波导+DLP的光学方案,最大亮度可达5000nit,对比度为1000:1,可适应-20°C至45°C的工作温度,支持触控板、控制按钮等多种交互方式。

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                                                                 Vuzix M4000
 

(十四)宏禧科技(Metaways)

宏禧科技(Metaways)在本次展会上展示了0.6英寸硅基Micro-OLED微型显示器、0.7英寸硅基Micro-OLED微型显示器等系列多款产品。展会现场以“PCB / FPC 多种封装形式”为主线,特开设硅基 Micro OLED 微型显示器体验区。

0.6英寸硅基Micro-OLED微型显示器分辨率为1280x1024,有效像素1286x1030,最高亮度可达500nit,对比度大于100000:1,刷新率最大120Hz,显示区尺寸12mmx9.6mm。

0.7英寸硅基Micro-OLED微型显示器分辨率1920x1080,有效像素1940x1100,最高亮度可达1500nit,对比度大于100000:1,刷新率最大90Hz,显示区尺寸15.7mm。

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                                           0.7英寸全高清硅基 Micro OLED 微型显示器


据 Metaways 负责人介绍,公司立足丰富的硅基微型显示器研发与量产经验,通过自主创新专研独具优势的制造方案,1.3英寸(3K产品)与1.4英寸(4K产品)也即将与大家见面。


(十五)惠牛科技

惠牛科技专注于VR&AR光学技术的研发及量产,产品包括VR Pancake光学模组、AR Birdbath光学模组、AR光波导模组。惠牛在现场展示了两款Pancake新模组:Si-PK95和PK100。

惠牛Si-PK95模组采用1.3inch Si-OLED屏、单眼4K*4K的分辨率,与苹果刚刚发布的VisionPro为同类的屏幕及光学路线。


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                                                      惠牛Si-PK95模组


PK100采用2.48/2.56inch LCD屏,支持1920*1800/2160*2160的单眼分辨率,该模组在实现大视场角的同时,模组厚度仅26mm。


(十六)湖畔光电
湖畔光电本次携六种尺寸七款产品参展,产品尺寸覆盖0.26英寸-1.31英寸,刷新率均高达120HZ。

本次展会上比较吸睛的是1.31英寸的产品——LS2K6130P。LS2K6130P分辨率为2560x2560,据称本款产品已经应用于日本Shiftall(松下全资子公司)发布的产品MaganeX。


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(十七)极溯光学(OPTIX)

极溯光学专注于AR/VR光学模组及核心光学部件的研发生产,公司已经开发出AR所用反射光波导模组,VR所用Pancake模组。

本次展会便展示了基于Pancake光学+4K硅基OLED技术的产品方案,双目可达110°视场角,分辨率为7680x3552,支持视度调节,调节范围在0-800°区间。


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                                                            手机拍摄:OPTIX


(十八)鲲游光电

鲲游光电在本次展会主要带来的是几款AR衍射光波导产品:秋水、逍遥、梦蝶和扶摇系列。

据称,扶摇二代的波导产品,在亮度上达到了800nits/lm,可以满足室外场景的应用。梦蝶系列已经做到0.9mm的超轻薄设计, 重量只有4g左右。单绿的逍遥及基于树脂的秋水系列,均做到了400~500nits/lm的波导亮度,支持全天候全场景的舒适佩戴。


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(十九)镭昱光电

镭昱光电在现场搭建了全彩光波导AR眼镜镜片体验区,并重点展示了全彩Micro-LED微显示解决方案。

其中,0.11寸的产品,据称是目前尺寸最小的单片式全彩Micro-LED微显示屏,重量仅为0.23g,FOV为42°,透过率达85%,像素密度达7200 PPI,分辨率为320x240。


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0.22英寸单片全彩微显示屏重量0.29g,全彩分辨率为640x480。据称该系列芯片实现3.5微米超小像素间距,Micro-LED像素密度高达7200PPI,全彩亮度超10万nit,支持-20℃~85℃的工作温度。


(二十)联创电子

联创电子从事各类光学镜头及影像模组、车载雷达等的研发制造,应用覆盖汽车、手机、运动相机及AR/VR等。


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(二十一)灵犀微光

灵犀微光现场展示了多款系列产品,其中比较受关注的是两款新品:AW82和AWO72。

AW82作为AW81的迭代新品,亮度可达2000nit,较上一代产品提升4倍,拥有40°FOV大视场角优势、1920x1080分辨率。此外,据称AW82的客户定制化产品AW82 Pro可以提供50°FOV超沉浸式体验。

AWO72采用OLED微电子显示屏,拥有10000:1的超高对比度,模组重量仅在10g以内。在形态上也有两种设计,分为斜角结构和直角结构,后者则更接近于现阶段AR消费级眼镜产品的形态要求。


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(二十二)理想境界

IDEALSEE GROUP(理想境界集团)致力于研发 AR/VR/AI 等计算机视觉、人工智能领域的技术与产品,目前已获得相关专利 60 余项,涉及图像识别与深度学习、增强现实与虚拟现实领域。


理想境界并没有专门开设展台,在其他展台上展示了双目全彩FSD光机系统规格(标准版V1.0)。标准版V1.0采用FSD显示技术,拥有30°视场角,RGB激光全彩显示,亮度均匀性大于90%(FSD光机),分辨率960x600,不含波导重量仅重6g。


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(二十三)理湃光晶

理湃光晶专注于几何光波导显示器件的方案创新和产品,现场展示了一系列阵列光学模组技术,型号包括LPM12、LPM22-1、LPM23、LPM24、LPM26-1、LPM30、T50等。

理湃光晶的量产几何光波导产品,FOV覆盖25度-50度,耦出方式包括侧入式和上入式,可满足不同应用场景的AR眼镜产品形态需求。

例如,侧入式更注重眼镜的轻量化,更利于打造轻量化AR眼镜;而上入式更注重观察视野,更适合一体机等垂直行业产品应用。据称,理湃光晶的几何光波导产品可以搭载Micro-LED、Micro-OLED和LCoS等显示方案。


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(二十四)珑璟光电

珑璟光电在本次光博会中展示了DWG-10B衍射光栅波导、LCE2201F一维扩瞳阵列光波导、LCE2218H二维扩瞳阵列光波导等新品,还展示了表面浮雕光学模组、体全息光波导、朱雀一代参考原型等。


DWG-10B衍射光栅波导拥有40°视场角,全彩RGB设计,透光率可达80%,光效150nit/Lm,镜片厚度1.8mm,眼动范围在15*12mm,尺寸为40x62mm。

LCE2201F一维扩瞳阵列光波导拥有35°视场角,分辨率1920x1080,入眼亮度大于800nit,镜片厚度为1.5mm,模组重量19g。

LCE2218H二维扩瞳阵列光波导拥有40°视场角,光效1000nits/Lm,透光率可达82%,镜片厚度1.5mm。


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   左:DWG-10B衍射光波导,中:LCE2201F一维阵列光波导,右:LCE2218H二维阵列光波导


此外,还展示了搭载珑璟模组的各类客户成品,如:INMO、INMO AIR2、亮风台AR头盔、奇点临近AR眼镜、首镜AR头盔和头箍等终端产品。


(二十五)耐德佳

耐德佳在此次展会上主要展示了三款产品:自由曲面钻石Pro(AR049038D)、“Pancake水晶”VR方案(VR210095B)、Pancake观影方案(VR049050)。

自由曲面钻石Pro(AR049038D)拥有38°的视场角,分辨率1920x1080,出瞳直径10mmx6mm,出瞳距离18.3mm,显示屏尺寸0.49英寸。据称,这款方案已被高通AR2无线AR眼镜参考设计、致敬未知ARknovv A1采用。

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                                                       耐德佳自由曲面微型投影光机


“Pancake水晶”VR方案(VR210095B)拥有95°的视场角,分辨率2280x2280,出瞳直径8mm,出瞳距离15mm,显示屏尺寸2.1英寸。据称,该方案已被联想ThinkReality VRX VR一体机采用。


Pancake观影方案 VR049050是本次展示的新品,基于0.49英寸Micro-OLED方案,视场角达50°,分辨率1920x1080,出瞳直径10mm,出瞳距离达15mm。


(二十六)纳德光学(GOOVIS)
GOOVIS核心光机具备"可调屈光度全域高像质”的近眼显示系统,已实现数万台高性能光机高稳定性量产出货。

本次展会,纳德光学携GOOVIS超高清晰单目光机、双目光机、整机及应用解决方案亮相了展会。GOOVIS超高清晰近眼显示,采用独家研制的单反级光学方案——玻塑混合非球面镜片组ASPH,可适配多种微显示屏,范围在0.23-1.03,PPD大于40。

在3D教学与设计、VR文旅展示、手术辅助3D显示、近视防控、无人机航拍/FPV、远程精准操控、脑机训练等领域有应用。

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(二十七)欧菲光

欧菲光主营业务产品包括光学影像模组、光学镜头、微电子及智能汽车相关产品等,广泛应用于以智能手机、智能家居及智能VR/AR设备等为代表的消费电子和智能汽车领域。

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本次,欧菲光携光学影像模组、光学镜头、微电子及智能汽车相关产品亮相光博会。具体来看,关于AR/VR领域展示了ARVR曲贴镜片。


(二十八)睿显科技
睿显科技专注于从事硅基OLED微型显示芯片的研发、制造、销售。现场展示了应用于不同场景的硅基OLED微型显示芯片,包括0.39英寸到0.96英寸的产品。


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RVXR0060、RVXA061、RVXA071是采用IC制造技术和OLED显示技术结合的产物,其技术思路就是采用芯片方式来实现显示,利用CMOS半导体工艺技术与OLED有机发光显示技术结合来实现显示器件的微型化。其中RVXA061的PPI为2732,全彩亮度可达1500尼特,绿色亮度可达20000尼特,主要用于工业红外的场景;而RVXR0060据称支持全彩1~2000尼特可调,色域达到了80%。


(二十九)君万微电子

君万是一家Micro-LED微显示器企业,据悉现已顺利实现高亮度、高分辨率单色芯片的批量生产,彩色Micro-LED微显示器已开发成功,将于2023年底正式推向市场。

君万在展台现场展示了0.6英寸Micro-LED微型显示器与0.38英寸Micro-LED微型显示器。

0.6英寸Micro-LED微型显示器分辨率为1024x768,显示区域尺寸11.9mmx9.52mm,亮度(绿光)高于30000cd/㎡,亮度均匀性大于85%,可适应-50°C-80°C的工作温度。

0.38英寸Micro-LED微型显示器分辨率为800×600,显示区域尺寸7.68mmx5.76mm,亮度大于6000cd/㎡,亮度均匀性大于85%,可适应-50°C-80°C的工作温度。

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                                                0.38英寸Micro-LED微型显示器

(三十)首镜科技

首镜科技现场展示了多款AR产品,如双目光波导头戴式AR-MX1、单目AR眼镜MG1以及AR显示模组。


AR-MX1拥有40°视场角,1300/4800万摄像头,采用双目光波导的技术,分辨率可达1920x1080,支持语音、头控、按键、指环与手势多种交互方式。

据了解,今年首镜科技还将推出一款全彩单目光波导AR眼镜,形态已经接近普通的近视眼镜,可实现人脸识别、环境感知等功能,还支持6DoF空间定位。

全彩单目光波导AR眼镜拥有50°视场角,分辨率1920x1080,据称续航可超6小时,支持语音、按键、手势多种交互方式。

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(三十一)水晶光电

水晶光电本次展示了搭载Micro LED单绿色及全彩AR眼镜,同时也展示了Micro LED光引擎。

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据称,水晶光电展示的AR眼镜拥有28°视场角,分辨率为640x480的Micro LED全彩微型光机,所用波导片透过率超过80%。


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据工作人员表示,今年Micro LED结合光波导的方案的成熟度已有所提高,Micro LED光引擎在终端的测试验证和应用正在积极推进中,接下来更多新方案及终端产品将问世。


(三十二)舜宇光学

舜宇光学现场集中展示了全场景机器人视觉解决方案,涵盖了家用机器人、商用机器人、工业机器人、AR/VR、智慧家庭、生物识别等领域,并对高像素 iTOF视觉方案、SPOT DTOF方案、RGBD客流量统计系统方案、2D手势&人脸识别系统方案、事件相机等产品方案进行DEMO演示。


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舜宇光学旗下舜为展示了几款产品的DEMO,现场并未开发体验。现场比较吸睛的一款产品是双目全彩衍射波导+Micro LED的产品——SPA911。SPA911拥有30°的视场角,单眼分辨率640x480,畸变率小于1%,刷新率30Hz,眼镜重量约100g。


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舜宇光学旗下奥来技术展示了多款光学应用技术:如微透镜阵列、衍射光学元件、AR波导片与AR波导片(LM30AF与LC3023)。


AR波导片LM30AF拥有30°视场角,Eyebox15x10mm,出瞳距离18mm,光利用效率400nits/lm,重量10.5g,厚度1.7mm。

AR波导片LC3023拥有30°视场角,Eyebox15x10mm,出瞳距离18mm,光利用效率400nits/lm,重量13g,厚度2.15mm。


(三十三)思坦科技

本次展会上,思坦科技携新品0.13英寸Micro-LED单色显示模组、0.18英寸Micro-LED显示模组及微投影等多款产品亮相。
 
0.13英寸Micro-LED微显示模组,分辨率为640*480,屏幕亮度超200万尼特,功耗低于200mW。该款微显示屏搭载了手机平台标准MIPI接口,具有8bit灰阶和Demura功能,能呈现更细腻的画面和更丰富的细节。


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0.18英寸Micro-LED微显示模组,该款产品主要针对高分辨率、大FOV的AR应用需求,在第一代产品上将分辨率进一步提升到800*600,FOV扩大到42度。


(三十四)山河光电

超表面厂商山河光电展示了最新基于超表面技术的一系列模组,如超表面近红外成像模组、超表面热成像透镜、超表面光AI相机模组等。

据称,其超表面基底可采用传统的硅晶圆与玻璃晶圆。目前,由于玻璃晶圆量产小,成本较高,市场上应用较多的还是传统硅晶圆。预计随着XR产品起量,玻璃晶圆有望被大规模采用,成本下降。

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(三十五)仙瞬科技
 仙瞬科技专注于近眼显示光学技术,在本次展会上展示了首款搭载Digindow技术的日常眼镜,据称可满足用户全天候佩戴。

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除此之外还展示了直径<2mm,重量<1g的近眼显示模组。因此能让每一幅普通眼镜都能成为带显示的智能眼镜,也能让每一个眼镜厂商都能在自己热卖产品的基础上打造别具一格的智能眼镜。


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(三十六)显耀显示(JBD)

JBD现场展示了“蜂鸟”系列的单绿色、全彩Micro LED微显示屏(0.13''/0.22''/0.31'')。此外,还展示了影目最新产品INMO Go,据了解INMO Go所采用的便是JBD的方案。


据了解,目前JBD的单色/彩色Micro LED微显示屏均已实现量产,后续搭载彩色Micro LED微显示屏的终端产品也即将上市。


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此外,JBD已宣布推出单片式 RGB MicroLED微显示屏 Phoenix(凤凰)系列原型机,与蜂鸟系列相比,Phoenix系列专为50°以上FOV光波导方案的AR眼镜而设计。


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(三十七)芯视元

芯视元是一家专注于智慧显示芯片研发的高新技术企业,产品广泛应用于AR/VR/MR眼镜、车载HUD、头戴显示器等领域。

本次展会主要展示了显示芯片,LCoS,单颗全彩Micro LED微型显示器,以及相应的硅基背板。

据了解,Porotech发布的0.26英寸Micro LED微型显示器采用的就是芯视元硅基Micro LED CMOS背板SVC1K26M,有效显示分辨率为1280x720,像元尺寸为4.5umx4.5um,Micro LED尺寸为3.5umx3.5um,显示灰阶为8bit(256)。


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(三十八)肖特

肖特是一家高科技特种玻璃材料制造商,在消费品光学元件,移动设备和可穿戴设备,成像和投影,增强现实等应用领域都有研究。

本次展会展示了SCHOTT ReaLView Ultra,据称晶圆平整度提高了60%。随着图像质量的相应提升AR设备制造商可以最大限度地减少单个眼镜之间的图像质量变化,从而最大限度地提高产量。

此外,它们可以降低多达30%的重量,结合SCHOTT最新的低密度玻璃创新,SCHOTT RealView*1.9轻量级超甚至可将波导重量降低高达50%。


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(三十九)熙泰智能科技

 熙泰科技主要从事Micro OLED、Micro LED微显示屏研发与制造。现场展示了0.39英寸、0.49英寸、0.6英寸、1.03英寸等Micro-OLED产品。

 

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据悉,其中最新推出的1.03英寸微显示屏,分辨率2560×2560,MIPI标准视频接口,亮度超2500nit,创新的IC设计及自有OLED器件专利技术,实现超低功耗显示,功耗较同尺寸同亮度产品降低40%以上。


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(四十)沂普光电

沂普光电是一家集自由曲面光学系统设计,核心器件制造及检测,大规模批量生产于一体的综合性企业。


本次基于新型投影显示、智能汽车、增强及虚拟现实、激光打印扫描等不同领域均展示不同解决方案。具体在增强现实领域来看,沂普光电展示了VR Pancake解决方案,目前已开发量产Birdbah自由曲面离轴光机系统、1~3片式Pancake非球面光机系统。

在增强及虚拟现实领域,已解决大口径、低应力、高面型精度镜片行业痛点配合全自动AA组装工艺及像质性能测试。


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                                                         AZ08 AR模组,0.71''OLED屏


(四十一)驭光科技

驭光科技展示了2款衍射表面浮雕光波导产品:单绿单目Eagle与全彩双目Butterfly。


单绿单目Eagle拥有30°的视场角,透光率大于85%,效率可达1200nit/Lm,畸变小于1%,产品厚度1.05mm。

全彩双目Butterfly拥有30°的视场角,透光率大于85%,效率可达650nit/Lm,畸变小于1%,产品厚度1.05mm。


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(四十二)臻像科技

臻像科技是一家裸眼3D解决方案商,自主研发具有超大视角和真实光学深度的光场全息显示设备。在本次光博会上展示了多款不同尺寸和不同应用场景的光场显示产品,以及超精密光学结构和超精密光学模具。


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臻像科技所展示的32寸光场全息屏,大角度内可观看到立体效果,且无需固定视角,3D出入屏效果可达30cm,分辨率为8K(7680*4320)。


(四十三)至格科技

至格科技是专注于AR衍射光波导和衍射光栅领域的国家高新技术企业,致力于AR衍射光波导光学显示模组及衍射光栅的研发、生产和销售。

至格展示了AR衍射光波导、AR衍射光波导模组、衍射光学元件、衍射光栅等众多产品。如SIDW30B-MC(AR衍射光波导及模组)、SIDW40A-DA(AR衍射光波导及模组)、TDDW40C-DC(AR衍射光波导及模组)以及衍射光学元件等。

SIDW30B-MC波导片采用侧投式设计,单绿色方案,视场角可达30°,可选用玻璃基底或树脂基底,玻璃基底厚度仅为0.5mm,搭配MicroLED光机可实现超轻光学模组。

SIDW40A-DA波导片采用侧投式设计,全彩方案,视场角可达40°,可以用于打造满足游戏、视频等更多场景需求的AR眼镜。

TDDW40C-DC波导片采用顶投式设计,全彩方案,视场角最大可达50°,显示成像、色彩还原、鬼像控制等方面表现优异。

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