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行业 报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 1 电子 证券 研究报告 2021 年 05 月 17 日 投资 评级 行业 评级 强于大市 (维持 评级 ) 上次评级 强于大市 作者 潘暕 分析师 SAC 执业证书编号： S1110517070005 资料 来源： 贝格数据 相关报告 1 电子 -行业专题研究 :2021 电子行业 一季度总结 2021-05-07 2 电子 -行业点评 :苹果发布 iPad pro， 加速 Mini LED 渗透率提升 2021-04-21 3 电子 -行业点评 :面板 21Q1 业绩超 预期，景气持续 增强现实（ AR）强调虚拟信息与 现实环境的“无缝”融合 混合现实（ Mixed Reality， MR） 位于虚拟现实与增强现实之间 ， 是将 真实的 物理世界与 数字世界相融合的结果。 混合现实是物理世界和数字世界的混合，开启了人、计算机与环 境交互之间的联系。 图 2： 混合现实位于虚拟现实与增强现实之间 行业 报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 7 资料来源： TRENDS IN DIGITAL 2. “注入光学” ; 3 上 . 偏振分束器 ;3 下 . LED 光准直透镜 ; 4 上 . 来自 OmniVision 的 LCOS 微显示器 ; 4 下 . 补 偿板 ; 5. 6 个 LED(双眼各三种颜色 )。 在头显眼框处有眼动追踪红外摄像头。每个透镜都内置了一个 4-LED 的红外传感器阵列， 而传感器用于追踪用户的眼球运动。由于这是位于头显眼框的底部 。 透镜包含六层，每层专用于一种颜色波长 (红色，蓝色或绿色 )。其中三层渲染近焦点视觉， 另外三层渲染远焦点内容，分布在两个不同的焦平面上。这比微软 的设计增加了一倍 8GB 内存， 128GB 板载存储；英伟达 Tegra X2 SoC；头显上有一个独立的视频处理单元， 配备 512MB GDDR4 RAM 和 4K 分辨率， 60fps 视频接收器 。 LCOS 光源：其发出的光通过准直目镜进行准直后进入三层波导，每层波导分别传播不同 波段的光，以此来减少整个系统的色散。光线进入波导处采用光栅进行耦合。光线输出部 分通过光栅耦输出，利用多个光栅进行出瞳扩展，使用户可以看到充满视野并且视场角较 大的全色三维图像 。 图 8： Magic Leap1 拆解 图 9： Magic Leap2 预测 行业 报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 24 资料来源： HIAVR、 天风证券研究所 资料来源： Newon、 天风证券研究所 Magic Leap 第二代预测： Magic Leap 首席执行官佩姬约翰逊（ Peggy Johnson）表示第 二代头显的形状参数会有大幅度的优化。其中，尺寸小 50%，重量轻 20%，而且视场翻倍。 Magic Leap One 重量 316 克。按照佩姬的说法，届时产品的重量则为 252.8 克。至预计第 二代的水平视场值 60 度，垂直视场值 40 度，对角视场值 72 度。 4 1.3.1. Magic Leap 虚拟显示 相关专利 产出速度不断增长 Magic Leap 申请专利几乎都与 AR 或 VR 相关，并且随着时间的推移，专利产出的速度 也在不断增长， 2013 年以后的申请量都维持在 40 项以上，并 保持持续 增长的趋势。 光线投影专利： Magic Leap 能得到投资人如此的青睐，和他的核心技术密切相关。 Magic Leap 拥有一种名为光线投影（ Fiber Optic Projector）的核心技术，也正是基于该项技术， Magic Leap 才能够在小尺度器件上实现光场显示，达到 Cinematic Reality（电影级现实） 的效果。 在 MagicLeap 出现之前，主要的 解决方案有微透镜阵列、光场立体镜等技术，但 其设备的规模和复杂度非常高，并无法适用到穿戴式 AR 设备上。 Magic Leap 通过光纤扫 描显示技术实现了小尺寸上的光场显示。 光纤内窥镜专利： Magic Leap 其创始人创造性地将超高分辨率光纤内窥镜技术进行了反 向应用。光线内窥镜的简单原理就是光纤束在一个 1mm 直径管道内高速旋转，改变旋转 的方向，然后进行图像扫描。 Magic Leap 聪明地改变了光的方向，将高分辨的光纤扫描仪 倒过来做一个高分辨率投影仪，就可以将需要的图像投射到用户的眼镜中。关于这个高分 辨率 光纤显示器， Magic Leap 在一件名称为“超高分辨率扫描光线显示器”的 WO2014/113506A1 号专利中进行了描述（参见图 1）。光线扫描显示（ FSD）通过压电致 动器震动光纤端部扫描成像，可以实现单个光纤的显示。并且为了获得更高的分辨率，专 利公开了两种产生彩色、超高清晰度图像的通用配置，即多个扫描光线阵列和单一扫描多 芯光纤，都是通过光纤二维阵列来实现高分辨率的显示。 如 下图 所示，其通过一组光纤扫描显示器捆绑成阵列后产生光场，然后将投射图像通过波 导折射后进入人眼（类似于 Hololens 的方式），或 者将上述阵列与眼镜架耦合，直接置于 眼镜前方进行显示。 Magic Leap 通过光纤扫描显示重现了光场，理论上可以实现真正的 AR 显示，使用户无法分辨虚拟物体的真假。但也要注意到，由于要重建光场，并且需要 对环境进行感知（用户自身的定位以及三维环境的重建），导致 Magic Leap 设备的计算量 会非常大，即便已经解决了光场显示和三维感知产品化中的种种问题，其计算设备的体积 也很可能达不到随身携带的要求。 图 10： Magic Leap 专利中的高分辨率光纤显示器 图 11： Magic Leap 专利中的光纤投影方式 4 来源 行业 报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 25 资料来源： 专利视角下的 AR 显示技术及产品分析 宗磊 、 天风证券研究 所 资料来源： 专利视角下的 AR 显示技术及产品分析 宗磊 、 天风证券研究所 显示技术专利： 克服 Google Glass 和其他头戴式显示设备由于聚散度和视觉调节不一致而 导致的用户不适的问题。即传统的双目虚拟显示技术（如 Oculus Rift 或 Hololens） 中的 物体是没有虚实的，由于投射的物体近端和远端始终是清晰的，违背了人眼通过对焦感知 深度的自然规律，容易导致头晕。 1.4. 增强现实 AR: Nreal 太若科技将发售一体机 Nreal 成立于 2017 年，将 AR 眼镜做得和普通眼镜一样大，在日韩销售，并成为国外运营 商在消费者级 AR 赛道上的唯一合作伙伴。 Nreal 认为，将眼镜打造成 100 克左右、完全自 研的显示模块，构建连接手机和 AR 眼镜生态圈的星云系统，与运营商深度合作，将 AR 眼镜销售到 C 端，也是大有可为的。 在 2019 年美国 CES 消费类电子展上 ,来自中国的初创公司 Nreal ，凭借颜值和性能俱佳的 混合现实眼镜硬件系统，一跃成为名副其实的世界黑马， 获得著名消费电子产品网站 Engadget 与 CES 官方合作评出的 CES 最佳奖奖提名， 并最终获颁“ 2019CES 最佳初创企 业”奖项。 2020 CES 大会上，该公司曾发布了基于虚拟与现实互动的系统“星云”。同时 Nreal 与日 本 KDDI、韩国 LG U+、德国电信三家运营商联合推出了 5G AR 协作解决方案。 2019 年产品 Nreal light： 硬件规格： Nreal Light 眼镜外观接近正常的眼镜、深色的镜片保证了内容呈现的清晰。整个眼镜重量 为 88g，提供 1080P 分辨率的清晰度， nreal light 采用自研光学方案， Micro OLED 显示模 组，单眼分辨率 1920 1080，视场角约 52 度。头显部分支持 6DoF 定位，手柄支持 3DoF 追踪；正面拥有三个摄像头传感器，其中左右两端为深度摄像头，用来进行空间探测；左 侧偏中间一颗 5 百万像素的彩色摄 像头，可以进行拍照和视频的录制；另外在右侧靠鼻梁 位置还有一颗光线传感器，可以根据环境光对眼镜内显示内容的亮度进行调节。在靠近鼻 梁处的内部拥有一颗距离传感器，负责控制摘戴眼镜的屏幕的点亮。 5 分体式计算单元配备骁龙 845 芯片，拥有 8GB 内存、 128GB 存储空间，同时也可连接骁龙 855 手机使用，整个计算单元相当于一台小型电脑，整体缩小到仅有 248g 的水平。 图 12： Nreal Light 产品图 图 13： Nreal Light 一体机 5 来源 行业 报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 26 资料来源： 摩尔芯闻 、 天风证券研究所 资料来源： 摩尔芯闻 、 天风证券研究所 Nreal 对外宣布正在开发 Nreal Light 的“ All-In-One（一体机版）”版本 ，该版本是一款 无线缆、一体化的眼镜系统，旨在提高工作场所或定制企业的使用效率。这个尚未命名的 版本是对 Nreal Light 产品类型的扩充，它将使用户能够通过完全封闭的无线系统在混合现 实环境中进行交互。 Nreal 积极 储备 AR 相关 专利，提高图像对比度 消除干扰光线影响 。 图 14： Nreal Light 专利 图 15： Nreal Light 专利 资料来源： 集微网 、 天风证券研究所 资料来源： 集微网 、 天风证券研究所 1.4.1. Nreal 布局 成像装置 相关专利，提高图像对比度 Nreal 发明的 AR 成像装置，基本可以做到无干扰光线反射到人眼中，从而提高图像对比 度以及减少干扰光线对 AR 设备成像的影响。 装置中内置有偏振分光镜，当外界的干扰光 线入射到偏振分光镜时，偏光膜可以将干扰光线滤除。 现有的 AR 设备存在 图像对比度低等 缺陷： 现有的 AR 设备由于使用普通分光镜，非常容 易导致干扰光线大量进入人眼，以及外部射入的干扰光线严重干扰像源图像的对比度，使 得图像内容混乱 。 为了提高 AR 装置的成像质量， Nreal 在 2018 年 2 月 12 日申请了一项 名为“ AR 成像装置和穿戴式 AR 设备” 如上 左 图，为该专利中发明的 AR 成像装置的结 构示意图，该 AR 成像装置，包括图像投射 装置 1、偏振分光镜 5、波片组件 6 和曲面折半反射镜 7。偏振分光镜、波片组件和曲面折 半反射镜依次排列，共同组成偏振光路组件，偏振光路组件包括在水平方向上依次排列的 偏振分光镜、波片组件和曲面折半反射镜。 如上右图，为该专利中提供的偏振分光镜的结构示意图，可以看到，偏振分光镜倾斜设置， 其包括分光镜基片 51、偏光膜 52 和偏振分光膜 53。偏光膜用于通过偏振态为第一方向的 偏振光，吸收偏振态为第二方向的偏振光；偏振分光膜用于通过偏振态为第一方向的偏振 光，反射偏振态为第二方向的偏振光。 当外界的干扰光线入射到偏振分光镜中时，干扰光线会先通过偏光膜，其中第二方向的偏 行业 报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 27 振光被吸收，多余的第一方向偏振光会穿过偏光膜和偏振分光膜，基本无干扰光线反射到 人眼中， 由此可以提升图像观看对比度以及减少对用户的干扰。 1.5. 虚拟现实 VR： SONY 预计 2022 年发布 PSVR2 索尼 2016 年发布 PSVR1: 显示屏： 三星 AMOLED 拥有六角子像素矩阵， 5.7 英寸 1080p OLED 面板，与 Rift 和 Vive 不同， PSVR 使用单个显示面板，这意味一个屏幕会被划分为两半的图像，可能会造成分 辨率的损失。 芯片： 搭载 4K 的 SOC 处理芯片； 4 枚 256M 的内存芯片； 4G 的 SSD 闪存芯片。 图 16：索尼 PSVR1 图 17： 索尼 PSVR1 芯片 资料来源： PConline、 天风证券研究所 资料来源 ： PConline、 天风证券研究所 预计 2022 年发布 PSVR2,价格在 499 美金以下。 1.5.1. SONY 积极布局全身动捕、控制器、自动驾驶等多个虚拟显示专利 全身动捕专利 ： 通过整合多个追踪传感器的数据，系统可以计算出用户的身体姿态，从而 实现全身追踪。 名为“ Position tracking apparatus and method 的发明主要描述了一种位 置追踪装置和方法。专利描述了的位置追踪系统包括：由用户佩戴的多个追踪单元、用于 识别所述多个追踪单元的追踪单元识别单元和用于根据所述多个追踪单元的位置来识别 用户位置的位置识别单元，其中，所述多个追踪单元中的每一个发射可用于定位所述追踪 单元的信号，并且其中所发射的 信号包括识别所述发射追踪单元及其位置和 /或方向的信息。 简单来说，如图示，索尼希望直接将多个追踪传感器组件附接至人体各个部位，如肩膀， 双手，手腕，双腿和腹部等等。 6 图 18： Nreal Light 专利 图 19： Nreal Light 专利 6 来源 行业 报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 28 资料来源： 映维网 、 天风证券研究所 资料来源 ： 映维网 、 天风证券研究所 PSVR控制器专利 ： 或进一步确定了将用于取代 PS Move的全新 PS VR控制器的设计样式。 名为“ Input Device”的索尼专利最初在 2020 年 3 月提交，并在日前由于世界知识产权组 织 WIPO 公布。根据专利图及相关信息，追踪系统不再是追踪 Move 控制器的单个球体， 而是追踪布置在控制器的多个光源，而这将能提供更精确的位置和旋转数据。 7 图 20： 索尼申请 Valve Index 控制器风格的 PSVR 控制器专利 资料来源 : 映维网 、 天风证券研究所 自动驾驶 AR/VR 专利 提供沉浸式驾乘娱乐体验 ：名为“ Display Control System And Method To Generate A Virtual Environment In A Vehicle”的专利介绍了一种在车辆中生成虚拟环境 的显示控制系统。所述显示控制系统包括电子控制单元，所述电子控制单元配置为接收与 要在车内显示介质中显示视频的对应输入。系统在车辆的当前行驶路线和与所选视频关联 的行驶路线之间确定相关因子，根据所确定的相关因子来调整所选视频的一个或多个视频 参数，然后 控制所选视频在车内显示介质中的显示。 图 21： 索尼申请自动驾驶 AR/VR 专利，提供沉浸式驾乘娱乐体验 图 22： 索尼申请自动驾驶 AR/VR 专利，提供沉浸式驾乘娱乐体验 7 来源 行业 报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 29 资料来源： 映维网 、 天风证券研究所 资料来源 ： 映维网 、 天风证券研究所 1.6. 虚拟 显示 市场主要玩家：脸书全球占比过半，我国 Pico、大朋位列全 球前五 从全球市场来看，脸书的 6DoF 一体式 VR 头显 Oculus Quest 是行业迄今最成功的产品， 全球占比过半， Oculus Quest 2 仅在 2020 年 Q4 季度就卖出了约 250 万，大大超过以往的 任何 6DoF 头显。排名第二的是索尼 PlayStation VR。我国的 Pico、大朋占比也在 2020 年 位于世界第四、第五位。 8 2020 年大朋 VR 连续两季度中国区市场份额第一，在 PC 头显、 VR 一体机、 VR 解决方案 等各方面共同发力。 2020 年 Q2、 Q3，大朋 VR 分别以 31%、 32%的市场份额连续两季度 蝉联第一， Q1、 Q4 则名列第二。 9 2020 年度， Pico 位居中国 VR 市场份额第一， 其中 Q4 市场份额已达 37.8%。在国内一 体机市场， Q4 份额更是高达 57.8%。 图 23： 全球虚拟 显示 2020 年终端公司情况 图 24： 我国虚拟 显示 2019-2020 年终端公司情况 资料来源： Counterpoint、 映维 网、 天风证券研究所 资料来源： IDC、 天风证券研究所 2. 虚拟显示产业链 终端器件占比四成，助力产业 技术快速革新 从产业结构看，终端器件市场规模占比位居首位， 2020 年规模占比逾四成 。 虚拟显 示 产 业链条长，主要分为内容应用、终端器件 (硬件 )、渠道平台 （服务） 和 内容生产 （软件） 。 内容应用方面 ，聚焦文化娱乐、教育培训、工业生产、医疗健康、商贸创意等领域，呈现 出 “ 显示 + ” 大众与行业应用融合创新的特点。文化娱乐以游戏、视频等强弱交互业 8 来源 9 来源 10 来源 行业 报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 30 务为主，在数量规模上占据主导，商贸创意可有效提升客流量与成交率，主要包括地产、 电商、时尚等细分场景，工业生产与医疗健康应用早期局限于培训指导，目前开始逐渐向 产品设计、生产制作或临床诊疗等更为核心的业务领域拓展； 内容生产 （软件） 方面 ，主 要涉及面向 虚拟显示 的操作系统、开发引擎、 SDK、 API 等开发环境 /工具，以及全景相机、 3D 扫描仪、光场采集设备等音视频采集系统；渠道平台方面，除互联网厂商主导的内容 聚合与分发平台外，包含电信运营商发力的电信级云控网联平台，以及自助 VR 终端机、 线下体验店与主题乐园等线下渠道 ； 终端 /器件方面，主要分为终端外设及关键器件 ，其 中终端外设包括以 PC 式、一体式、手机伴侣与云化虚拟显示终端，以及手柄、全向跑步 机等感知交互外设。 图 25： 虚拟显示 产业链 资料来源： Wind、 天风证券研究所 2.1. 核心 器件为 摄像头、光学器件、微投影器件、传感器、触觉设备 、 AI 芯片 等 行业 报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 31 图 26： 虚拟显示 终端器件情况 资料来源： 增强现实硬件产业的发展及展望 范丽亚，马介渊，张克发，缪相林，李嘉琪 、 天风证券研究所 摄像头 作为视觉感知的核心 ，在设备中主要用于动作捕捉，手势识别等信息输入。 人类感 受的信息 80% 来源于视觉，目前人们对视觉的研究相对比较成熟。目前产品中用到的摄像 头种类繁多，根据目数可将摄像头分为单目、双目和多目摄像头。根据光波可分为红外和 可见光摄像头。 RGBD 深度相机是近几年兴起的新技术，即在 RGB 普通摄像头上添加一 个深度测量功能。国外主要的摄像头供应商有 Apple（苹果）、 Intel（英特尔）、 Microsoft （微软）、德国 PMD、 Stereolabs，中国主要厂商有奥比中光、关东辰美、舜宇光学、联 创电子，台湾大立光和玉晶光电等公司等。 光学器件是硬件产品中负责呈像的关键部件 ，主要代表厂商有美国的 Digilens、以色列的 Lumus 等，国内有水晶光电、耐德佳、苏大维格、灵犀微光、理鑫光学、珑景光电、道明 光学、歌儿声学、舜宇光学等企业。 微投影器件是光学式产品的核心，承担了将虚拟物体叠加到真实环境显示的功能，在 XR 头盔、车载 HUD 等方面具有极大的应用价值。 国外主要厂商有 Magic Leap、 Apple、 TI （德州仪器）、 3M、 Avegant、 Micron（美光）等，中国厂商主要有水晶光电、长江力伟 等、 Himax（台湾奇景光电）。 触觉主要指人体表面的神经末梢感受到的温度、软硬度、纹理或压力等信息。目前对触觉 的研究非常有限，在 AR 系统中主要是通过触觉和力觉传感器来实现。 迄今为止，触觉传 感材料、触觉信息获取、触觉图像识别等都已成为国内外科研团队的研究热点，很多新型 的触觉传感器及触觉信号处理方法被研制出来。 2017 年，美国卡耐基 -梅隆大学研发出一 款结合视觉和触觉的新一代工业机器人“ Baxter”，能够 实现抓取动作，例如剥香蕉皮等。 2018 年 4 月，德国哈索普拉特纳研究所（ HPI）人机交互实验室研究人员通过 HoloLens 展示了一套适用于头显的可穿戴触觉技术的解决方案，该方案是通过使用电肌肉刺激设备 （ EMS）来完成的，设备小巧轻便，便于携带。该系统目前处于原型阶段，可在 GitHub 网站上体验。 传感器相当于 AR 的五官，是实现人机交互的核心部件。 目前各巨头在加紧发展终端设备 的同时，也积极布局传感技术，例如 Microsoft 公司掌握了深度传感器 Kinect； Apple 公司 收购了深度传感器 Prime Sense，并且在软件上收购了 FaceShift 和 Metaio，可配合 Prime Sense 进行传感技术深度布局；索尼收购了比利时传感器技术公司 Softkineticystems SA， 拥有全世界最小带精细化手势识别功能的 3D 深度摄像头； Google 公司收购了 Lume dyne Technologies，掌握了光学加速度计、惯性传感器等传感技术，此外谷歌的无人驾驶 系统整合了声呐系统和雷达系统，将传感器应用发挥到了极致，此外，还有 Magic Leap、 TI、 STMicro、 InvenSense 等。国内厂商有数 码视讯、奥飞娱乐等。 行业 报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 32 图 27： 核心器件 部分 主要公司 资料来源： 中国信通院 、 华为、京东方、 天风证券研究所 AI 芯片 : 通信行业的根基 XR 的实现涉及大量的计算，为避免眩晕和实现实时显示，其对计算过程时间有较高要求（一 般不超过 20 ms）。传统的 CPU 芯片无法放入大量的计算核心以实现大规模的并行计算， 且性能不足以支持 AR 操作的流畅执行。因此， XR 需要专门的人工智能（ artificial intelligence， AI）芯片。 AI 芯片是整个通信行业的根基，性能更强、能耗更低、体积更小一直是 AI 芯片 的努力方向。 在 AI 芯片领域，国外芯片巨头（前 3 名为 NVIDIA， Intel 和 NXP、英特尔和恩智浦）占 据了大部分市场份额。而华为公司成中国大陆地区最强芯片厂商，国内代表厂商还有联发 科、瑞芯微、寒武纪、地平线等 从技术架构来看， AI 芯片分为通用性芯片（ GPU）、半定制化芯片（ FPGA）、全定制化芯 片（ ASIC）和类脑芯片 4 大类。 （ 1） GPU 是单指令、多数据处理，主要处理图像领域的运算加速 。但 GPU 无法单独工作， 必须由 CPU 进行控制调用才能工作。结合 CPU 和 GPU 各自的优势，有一种解决方案就 是异构。 GPU 芯片的代表企业是 NVIDIA（英伟达），占全球 AI 芯片 50%以上市场份额，旗 下产品线遍布自动驾驶汽车、高性能计算、机器人、医疗保健、云计算、游戏视频等众多 领域。 2） FPGA 用于多指令，单数据流的分析，常用于云端。 FPGA 是用硬件实现软件算法，因 此在实现复杂算法方面有一定的难度，价格较高。代表企业是三星、深鉴科技（被赛灵思 收购）。 （ 3） ASIC 是为实现特定要求而定制的专用 AI 芯片。 除不能扩展外，在功耗、可靠性、体 积方面都有优势，尤其在高性能、低功耗的移动端优点明显。 Google 在 2016 年宣布独立 开发一种为机器学习应用而设计的专用芯片 TPU。 4）类脑芯片是一种模拟人脑的新型芯片编程架构，可模拟人脑功能进行感知、行为和思 行业 报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 33 考。目前该类芯片实现难度大，处于早期研发阶段。 图 28： XR 相关芯片 资料来源：资料来源： 增强现实硬件产业的发展及展望 范丽亚，马介渊，张克发，缪相林，李嘉琪 、 天风证券研究所 3D Sensing（摄像头模组 +传感器模组）： XR 功能的技术核心 3D Sensing是 XR功能的技术核心，市场主流的硬件产品都需要搭载 3DSensing。 3D Sensing 是由多个摄像头 +深度传感器组成的，在色彩、分辨率、观测距离、抗干扰及夜视等方面 优于 2D 摄像头，还可实时采集物体三维位置及尺寸信息。目前市场上有 3 种主流方案， 按成熟度从高到低依次为：结构光、飞行时间（ time of flight， TOF）和双目成像。结构光 是通过激光的折射及算法 计算出物体的位置和深度信息，进而复原整个三维空间。目前该 方案的发展相对最成熟，已大量应用工业 3D 视觉领域。 TOF 是一种光雷达系统，可从发 射极向对象发射光脉冲，接收器则可通过计算光脉冲从发射器到对象、再返回到接收器的 运行时间来确定被测量对象的距离。 TOF 方案已出现在 Google 的 Project Tango 方案中。 双目成像是使用两个或两个以上的摄像头同时采集图像，通过比对这些不同摄像头在同一 时刻获得的图像差别，使用算法来计算深度信息。由于算法开发难度高，双目成像多应用 在不考虑功耗的机器人、自动驾驶等新兴领 域。 3 种方案各有不同的特点，应用领域和代 表厂商如 图 29 所示。 TOF 方案与结构光方案使用便捷、成本较低，更具前景，尤其是 TOF 方案更加适合消费电子产品后置远距离摄像，可应用于 AR、体感交互等方面。结构光方 案在精度方面超越了另外 2 种方案，更加适合消费电子产品前置近距离摄像，非常适合智 能终端，可应用于人脸识别、手势识别等方面。 图 29： 3 种主流 3D Sensing 方案对比 资料来源：资料来源： 增强现实硬件产业的发展及展望 范丽亚，马介渊，张克发，缪相林，李嘉琪 、 天风证券研究所 行业 报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 34 3. 虚拟 显示 技术日渐成熟，痛点逐个击破，用户体验升级 3.1. 虚拟 显示 核心技术持续攻坚 , 有望取得重大突破 图 30： 虚拟 显示 技术成熟度曲线 资料来源： 中国信通院 、 华为、京东方、 天风证券研究所 1.近眼显示： Micro-OLED 与衍射光波导成为重点探索方向。 2.渲染计算： 云渲染、人工智能与注视点技术进一步优化渲染质量与效率间的平衡。 3.感知交互： 内向外追踪技术已全面成熟，手势追踪、眼动追踪、沉浸声场等技术使能自 然化、情景化与智能化的技术发展方向。 4.网络传输： 云 VR 将逻辑计算与实时渲染放在云端，并通过 5G 网络与终端之间实现画面 传输，为用户带来良好体验的同时，也降低了对终端的性能要求。 图 31： 2022 年 虚拟 显示 创新应用 占比 资料来源： 中国信通院 、 华为、京东方、 天风证券研究所 图 32： 近眼显示、网络传输、渲染处理、感知交互技术协同发展帮助用户获得最佳体验 行业 报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 35 资料来源： 中国信通院 、 华为、京东方、 天风证券研究所 3.2. 近眼显示技术价值量可观：微显示 +光学占 VR 价值量 50%， AR 70% 图 33： 近眼显示 技术相关公司产品汇总 资料来源： 中国信通院 、 华为、京东方、 天风证券研究所 行业 报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 36 近眼显示技术突破：改善生理体验，眩晕感、佩戴过重、视角度窄问题取得重大突破 用户痛点：头显尺寸过重，佩戴不够轻便 屏幕： Micro OLED 实现更薄、更小、耗电更少的显示器，从而更适用于头戴式设备。 用户痛点：可视角度（ Field Of View， FOV ）窄 光学：衍射光波导通过光栅调整，实现扩瞳，提高 FOV。 用户痛点：辐辏调节冲突（ Vergence Accommodation Conflict, VAC）引发眩晕感 可变焦显示成为当前解决的重要技术， VAC 是晕动症的众多诱发因素之一，容易造成用户 产生恶心、头晕、眼睛疲劳等问 。 3.3. 近眼显示技术 -微显示：轻薄短小的 Micro-OLED 成为终端的主流技术 选择 图 34： 微显示技术汇总 资料来源： 中国信通院、 华为、京东方、 天风证券研究所 3.3.1. Micro-OLED 以单晶硅芯片为基底 ， 增加可靠性，实现轻量化 已具备量产能力的 Micro OLED，已成为现阶段 VR 头显厂商设计高端 VR 设备时的首选显 示技术。 市面上的多数 VR 产品都采用 LCD 显示面板， VR 头显设备都略显笨重。 Micro OLED 显示器 以单晶硅芯片为基底，像素尺寸为传统显示器件的 1/10，精细度远远 高于传统器件 , 其 区别于常规利用非晶硅、微晶硅或低温多晶硅薄膜晶体管为背板的 AMOLED 器件 。 单晶硅芯片采用现有成熟的集成电路 CMOS 工艺，不但实现了显示屏像素 的有源寻址矩阵，还在硅芯片上实现了如 SRAM 存储器、 T-CON 等多种功能的驱动控制 电路，大大减少了器件的外部连线，增加了可靠性，实现了轻量化。 Micro-OLED 优点：与传统的 AMOLED 显示技术相比， Micro OLED 有以下突出特点 行业 报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 37 1) 基底芯片采用成熟的集成电路工艺，可通过集成电路代工厂制造，制造良率更是大大高 于目前主流的 LTPS 技术。 2)采用单晶硅，迁移率高、性能稳定，寿命高于 AMOLED 显示器。 3)200mm 200mm 的 OLED 蒸镀封装设备就可满足制造要求 (与 8 英寸晶圆尺寸兼容 )，而 不像 AMOLED 需要追求高世代产线。 4) OLED 微显示器体积小，非常便于携带，并且其依借小身材提供的近眼显示效果可以与 大尺寸 AMOLED 显示器相媲美。 优点：与其他微显示技术相比， Micro OLED 亦具有不少优点： 1 ) 低功耗，比 LCD 功耗 小 20%，电池重量可以更轻。 2) 工作温度宽， LCD 不能在极端温度如 0下工作，必须额外加热元件，而在高温下又必 须使用冷却系统，所有这些解决方案都会增加整个显示器的重量、体积和功耗。而 OLED 为全固态器件，不需要加热和冷却就可以工作在 -46 +70的温度范围内。 3 ) 高对比度， LCD 使用内置背光源，其对比度为 60:1，而 OLED 微显示器的对比度可以 达到 10,000:1。 4) 响应速度快， OLED 像素更新所需时间小于 1 s，而 LCD 的更新时间通常为 1015ms， 相差了 1,000 到 1,500 倍， OLED 的显示画面更流畅从而减小视疲劳。 下 表列出了不同微显示的性能比较，可以看出 Micro OLED (OLED on Silicon)在性能上有较 为明显的优势，其中亮度、综合发光利用率、对比度、色彩能力、像素点距性能都非常优 秀。 图 35： 微显示技术对比 资料来源： 硅基 有机发光二极管微显示器的驱动技术研究 严利民 、 天风证券研究所 行业 报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 38 从未来市场角度来看： 2021 年全球 Micro OLED 在 中国产商推波助澜下开始放量，预计 2021-2027 年出货量实现 CAGR 65.21% 的增长。 图 36： Micro OLED 与 OLED 制程差异 图 37： 2021-2027 全球 Micro OLED 出货预测 资料来源 ： OFweek VR 网 、 DIGITIMES Research、 天风证券研究所 资料来源 ： OFweek VR 网、 DIGITIMES Research、 天风证券研究所 3.3.2. Micro-OLED 工艺制程 ： CMOS 技术与 OLED 技术的紧密结合 Micro OLED 是 CMOS 技术与 OLED 技术的紧密结合，是无机半导体材料与有机半导体材 料的高度融合。 CMOS 技术主要使用光刻工艺、 CMP 工艺等，湿法制成较多，而 OLED 技 术则主要采用真空蒸镀技术工艺，以干法制程为主。两者皆专业且复杂，将两者集成于同 一器件之中，对于工艺技术要求非常严苛。 Micro OLED 器件 制造主要通过以下四个步骤实现 ： 1)硅基 IC 设计与制造： 主要涉及集成电路的设计和制造，分别由 IC 设计团队和 foundry 厂完成 2） OLED 制程 ： 主要包括 OLED 微腔顶发射技术，阳极材料技术，全彩化技术等 3） OLED 封装制程： 包括薄膜封装，玻璃 cover 贴合封装等 4）显示驱动与系统 ： 与第一部分设计制造紧密相连 图 38： Micro OLED 器件 制造 路线图 资料来源： 硅基有机电致发光微显示关键技术研究 徐洪光、 天风证券研究所 硅基 OLED 微显示器传统制程如下图所示。 a 为器件结构截面示意图， b 是制造流程。其 中流程 17 为大片制造。从流程 8 切割后，即为 dice 制造流程。流程 1 为硅基芯片的制 造过程，由集成电路晶圆代工厂按照客户的设计和要求进行生产制造；流程 27 为 OLED 的制造流程，在 OLED 工艺代工厂制作完成。其中，流程 2 和 3 为像素阳极的制备过程， 包括阳极材料的成膜及其图案化，涉及较多湿法制程。在传统的硅基 OLED 微显示器制造 工艺中，该制程由 OLED 工厂来制作完成；流程 89 由集成电路芯片封装厂完成；流程 10 为模组与系统开发，将硅基 OLED 制作成微显示器模组供用户使用。 行业 报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 39 图 39： Micro OLED 显示器制程 资料来源： 硅基 有机发光二极管微显示器的驱动技术研究 严利民、 天风证券研究所 Micro OLED 制造设备涉及微电子和光电子制造设备。 其中阳极制造需要金属溅射成膜设 备，阳极图案化则涉及晶圆清洗设备、光刻胶涂覆设备、曝光设备、显影去胶设备、烘烤 等设备，这些均属半导体设备。 OLED 制程段则需要 OLED 蒸镀设备、薄膜封装设备以及 玻璃贴合封装设备等，这些设备集成为一套系统，在一系列真空和惰性气体气氛内完成。 图 40： Micro OLED 制造流程与设备示意图 资料来源： 硅基 有机发光二极管微显示器的驱动技术研究 严利民、 天风证券研究所 行业 报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 40 3.3.3. Micro-OLED 器件结构 ：驱动背板 +OLED 显示前端组成 器件结构 : 如下图所示， Micro OLED 显示器件以单晶硅作为衬底，在单晶硅衬底上采用标 准的 CMOS 工艺制作显示驱动电路，以提供 OLED 显示所需的像素驱动部分、行列驱动部 分以及其它所需的 DAC 转换等功能电路。在单晶硅衬底上接着制作 OLED 发光单元，由于 硅片衬底不透明，需要制作顶发射 OLED 器件。首先在衬底上，制作高反射率的金属作为 阳极，阳极电极具有较高的反射率可以实现较高的出光效率 。接着制作空穴注入层、空穴 传输层、发光层、电子传输层、电子注入层等有机半导体层，形成 OLED 主体发光单元。 最后，为了实现光从顶部出射，需要制作半透明的金属层作为阴极。由于 LED 器件怕水 氧等破坏，在阴极上需要制作薄膜封装层，用于阻隔水氧，在封装层上，进一步贴合玻璃 进行器件强度保护。 图 41： MicroOLED 器件实现路线图 资料来源 : 大尺寸高分辨率硅基 OLED 微显示技术研究 杨建兵，秦昌兵，张白雪，彭劲松，张阳，殷照 、 天风证券研究 所 驱动芯片架