当前位置: 首页 » 资讯 » 科技头条 » 正文

AI+AR眼镜显示核心:微显和光学模组的技术和市场演进 | 钛资本研究院

IP属地 中国·北京 钛媒体APP 时间:2025-10-27 16:17:25

文 | 钛资本研究院

随着AI 与光学技术的突破,AR 眼镜正加速从产品迭代走向消费市场,AI+AR眼镜以“无感交互+空间计算”重新定义人机共生,成为下一代个人计算入口的核心载体,而微显示与光学模组作为显示功能的核心,直接决定设备体验与产业落地速度。当前“显示 + AI + 生态”的融合趋势,对二者提出了轻量化、高亮度、低功耗的严苛要求,其技术突破与协同演进成为破解行业瓶颈的关键。

XR产业发展全貌是怎样的?不同技术路线的微显示屏和光波导技术的发展现状和产业化进展如何,未来将会怎样演进、突破和颠覆?什么样的微显示屏和光学模组组合在未来不同阶段、不同场景下更有机会快速产业化?现阶段AI+AR领域正在等待“iPhone时刻”,究竟什么样的AI+AR产品形态可能成为AI时代的“iPhone”?近期钛资本邀请季渊、张宇宁两位嘉宾深入解读。

季渊深耕行业二十年,是美国明尼苏达大学电气与计算机工程博士后,上海大学控制理论与控制工程博士,发表SCI/EI等学术论文80余篇,申请各类专利120余项,也是科技部第三代半导体产业技术创新战略联盟Micro LED专家委员会委员,曾任华为海思(2005-2010)Kirin芯片项目经理,量产芯片2亿颗。

张宇宁是偏振体全息(PVG)光波导AR显示技术的主要发明人和产业化引领者,国际著名显示技术专家,入选国家重大人才工程项目和欧盟框架计划国际引进人才项目等,曾任飞利浦研究院高级研究员,在显示画质视觉感知模型、低功耗无滤色片液晶显示技术领域取得突破性成果,与飞利浦、三星、华为、京东方、华星光电、海信、VIVO等国内外龙头企业均有深入合作,现任东南大学电子科学与工程学院教授、博士生导师,显示研究院院长。

主持人是钛资本人工智能组负责人吴亚力,同时关注AIoT、半导体。以下为分享实录:

季渊:AI+AR眼镜显示核心,微显技术和市场演进1、XR产业发展与市场现状概述

当前,行业正从PC、手机时代迈向 XR 时代,XR 产业今年再次受到国家顶层领导人关注。该产业演进可分为三个阶段:2010-2017 年为萌芽期,AR 与 VR 成为细分赛道,VR 能打造更强沉浸感,Oculus、htc、sony 三大供应商推动 VR 发展,AI 尚处雏形。此阶段,XR 设备作为新形态被认知,可通过小屏放大显示,虽掀起首波浪潮,但因概念局限未持续推进。

2018-2021年是市场分化期,VR 领域 Quest 系列表现突出,Quest 至今仍是出货量最大的设备,全球保有量约 2000 万台,年出货五六百万台,现已升级到 Quest 3,在国外成为社交工具,这得益于 Meta 的低成本战略,使其 2699 元的设备走进千家万户。国内 Pico 被收购,形成类似 Quest 的设备形态。同时,AI 从概念走向基础,但 Magic Leap 裁员,AI 发展遇瓶颈。

2022年起为新发展阶段,今年相关概念热度上升,科技积累逐步完善。2023 年苹果推出 Vision Pro,提升了 VR 体验,不过受重量和价格限制未广泛普及,但让行业看到信息交互新可能。目前 VR 领域呈现 Quest、Pico、Vision Pro 三足鼎立格局,国外 Steam 平台也有一定用户基础,且 AI+AR 成为热点。Xreal 、Rokid此前推出AR眼镜,今年 AI 眼镜出现推动行业发展。历经十年,XR产业已处于探索期末期、发展期中早期,进入实用化阶段。

当前市场有四种主要XR 设备:一是采用 LCD 加 Pancake方案的 VR/XR 设备,出货量仍最大;二是半沉浸式 AR 设备,以硅基 OLED 加 BB 光学方案为主,FOV 在 45-50 度,可形成大屏;三是 AI+AR 设备,多用 Micro LED,未来或推出相关新方案,代表产品 Rokid Glasses 有 40 多万订单,产能受限,虽用户门槛低、可交互,但目前仅单色,全彩化技术待突破;四是无显示 AI 设备,分带拍摄和音频类。

中国市场数据显示,上月AR 出货量与 VR 之比约 4:1,较 2024 年初的 1:1 大幅增长。AR 增长得益于 Meta 去年推出的雷朋眼镜,去年销量超 100 万台,今年预计超 200 万台,国内众多品牌跟进。而 VR 因产品形态无大改善,如 Quest 2/3 近两年来技术未提升,苹果 Vision Pro 也未普及,导致销量停滞。不过,行业认为 VR 仍是 XR 领域沉浸感最佳的终极市场。此外,半沉浸式 AR 设备品牌较少,约 5-6 个,且多被视为过渡产品,重量 70-80 克不适合全天候佩戴。行业共识是光波导技术可实现轻薄全天候佩戴的 AR 眼镜,但当前显示技术(如 Micro LED 全彩化成本高)和光波导光效率(传统衍射光波导效率不足 1%,PVG 光波导效率可达 3% 以上)有待提升,预计近两年两者技术将进一步融合。

2、XR行业技术趋势、市场预测与发展瓶颈

当前,尽管XR 眼镜显示技术尚未完善,但市场已显现热度,因其除显示外,还集成拍摄、声音、无线功能,尤其接入 AI 后,功能更丰富,可实现翻译、提示词、陪伴等,行业认为当前是市场发展的好时机。

从市场趋势看,去年液晶显示器(Fast-LCD)仍占XR 市场主导,占比 69%,主要依赖 Meta 的出货量,但占比正不断下降;硅基 OLED 占比持续提升;Micro LED 占比不足 1%,但同样呈上升态势。初步估算,到 2028 年,基于硅基 OLED 的 XR 设备出货量约达 600 万台,1.3 寸显示屏替代传统 LCD 的潜在市场空间广阔。

技术层面,XR显示设备的核心部件是微显示器,占设备BOM 成本的 50%,光学部件占 10%-20%,二者决定行业发展速度。微显示器由微电子(驱动芯片)和光电子(显示器件)两部分构成。目前主流显示技术中,液晶 LCD(搭配 LCOS)成熟度高、亮度足够,Meta 新眼镜仍采用该技术,但存在显示效果差、颜色淡、寿命短的问题;硅基 OLED 为自发光技术,有机材料制成,行业成熟度高,色彩、寿命、均匀性、响应时间等问题已改善,亮度能满足 VR/AR 需求,但难以达到 AI 设备的高要求;硅基 Micro LED 采用无机材料,亮度高、耐高温,可集成到眼镜中,已进入商业化阶段,但全彩化量产存在瓶颈,且售价较高。

行业发展还面临四大瓶颈:一是设备重量与价格,当前部分XR 眼镜重量达 500-600 克(苹果 Vision Pro 超 600 克),价格高,仅适用于游戏、培训、大空间等专业场景,市场期待重量低于 80 克甚至 20-30 克、类似普通眼镜的轻便设备;二是显示质量,传统 XR 设备的液晶显示存在模糊、拖影、纱窗漏光问题,用户对 Pico、Quest 的抱怨集中于此,虽然 VR/MR 生态较好,但显示效果不及手机、PC,影响用户体验,目前硅基厂商正突破技术,如推出 1.3 寸数字驱动硅基屏以改善显示缺陷;三是成本问题,1.3 寸硅基屏良率低导致成本高,索尼卖给苹果的单块 1.3 寸屏超 300 美元,两块近 700 美元,单卖价格更高,VR 设备价格需控制在 8000 元以下才利于市场拓展,Micro LED 全彩化模组成本也高达几千元,制约行业发展;四是功耗问题,当前 XR 设备功耗未得到解决,苹果 Vision Pro 需外接电池,国内外 AI 眼镜续航基本不超过两小时,功耗问题的解决将进一步扩大市场规模。

3、场堆叠发光(FSL, Field Stack LightingTM)数字驱动技术解析

昀光科技推出场堆叠发光(FSL, Field Stack LightingTM)技术,这是一种基于数字驱动的显示技术。传统显示多采用模拟信号驱动,像素亮暗与驱动电压成正比,虽信号兼容性好,但存在技术局限。而该数字驱动技术通过频率调制光来控制亮度,实际是调制发光占空比,类似收音机调频(FM)原理 —— 保持幅度恒定,通过精确控制频率(发光时间占比)调节亮度,例如发光时间 50% 时亮度为满值一半,25% 时为四分之一。

该技术优势显著:一是刷新率大幅提升,数字屏刷新率达144Hz以上,场频3840Hz,能消除运动模糊并实现护眼效果,且已与Meta 合作两年,Meta 去年 SID 会也推出该类数字驱动技术;二是显示效果更佳,灰阶更高,2.5K 分辨率屏幕的清晰度、颜色锐利度优于传统模拟驱动屏及索尼、国内同行的屏幕;三是功耗更低,数字电路天然比模拟电路功耗低,且工艺更先进;四是成本优势明显,1.3 寸屏成本仅 100 美金,远低于市场 200-300 美金的售价,在行业良率低的背景下,能保证良好毛利率,该屏幕已于今年年底开始量产。

4、昀光科技

昀光科技成立于2019年,实行显示驱动芯片自主设计与微显屏体制造一体化的运营模式。公司总部位于南京江宁,截至目前累计投资额已接近4亿元,并正在建设12寸产线,总投资12亿元,将实现年产超过1000万片硅基OLED微显示器的规模。

公司团队约100余人,主要分为显示面板制造与芯片研发两大业务板块。其核心投资方包括原冠捷科技的创始股东及南京市江宁区政府,近期新一轮融资也已基本完成,正处于交割阶段。

技术上,昀光科技依托上海大学孵化的原始技术,在数字驱动领域取得重要突破,已申请120多项知识产权。公司在多项创新创业大赛中表现突出,曾获2023年第三届上海市“海聚英才”全球创新创业大赛银奖、2023年第八届江苏省“i创杯”互联网创新创业大赛特等奖,以及去年江苏省创新创业大赛总决赛电子信息赛道第一名。

产品方面,昀光科技已推出全系列产品线,覆盖0.13至1.32英寸等多种规格,分别面向AI、AR、VR等不同市场。其中,公司在今年光博会上发布了0.13/0.18英寸高亮Micro-OLED新品,亮度突破10万尼特。目前0.13英寸AI产品正与行业伙伴共同推进技术突破,有望显著降低显示屏成本。

自2016年在上海启动研发,到2019年南京公司成立,昀光科技历经五年技术积累,于去年实现数字驱动技术全面突破并启动量产,今年已开始批量出货。

张宇宁:光波导AR显示技术

我们团队主要根植于东南大学,但我们还有一个显著特点是承担了大量来自国内外龙头企业的委托研发项目。这其中包括国际知名品牌如飞利浦、三星、LG,以及国内行业巨头如华为、VIVO、OPPO、京东方、华星光电等面板与整机企业。这些深入的合作,一方面奠定了我们在国际显示领域的影响力,另一方面也使我们团队在技术交流和合作方面具备显著的产业渗透力。

在技术方向上,东南大学显示研究院团队主要聚焦于两大领域:一是从人类视觉感知需求出发,研究如何科学地评价显示效果,并据此优化和改进现有显示技术;二是致力于研究和开发未来的新型显示技术。回顾自己过去二十多年的从业经历,亲历了显示技术数次重大的迭代历程:从CRT显示器如何一步步走向扁平化直至最终被市场淘汰,到平板显示技术兴起初期,立足于解决液晶(LCD)运动模糊问题、消除等离子(PDP)显示伪轮廓现象等。直至今日,我们仍在进行前沿探索,例如研究如何去除液晶显示中的彩色滤光片以提升光效、降低功耗,从而实现更高分辨率;探究引入Mini-LED背光后,如何进一步抑制光晕、提升对比度;以及如何评价和优化OLED显示的频闪等各类性能。这些丰富的经历促使我不断思考显示技术演进背后的深层次逻辑。

1、技术方向、技术路径

从技术本身的发展规律来看,CRT之所以被平板显示快速取代,根本原因在于CRT形态上的巨大局限——需要庞大的空间体积来实现相对有限的平面化信息显示功能。而平板显示实现了画面尺寸与屏幕物理尺寸的1:1对应关系,这是一次巨大的形态革新。在液晶、OLED为代表的平板显示主导显示领域近二十年后,下一代显示技术将走向何方?我们团队在五年前就进行了分析预判,明确提出未来显示技术发展趋势——“小器件、大画面”:未来的显示器件将朝着“器件本身越来越小,但显示画面可以越来越大,甚至根据需求自由切换大小”的方向演进。这意味着,“发光”与“成像”这两个功能需要被分离开来。正如季博士所介绍的,在发光层面,可以将器件做得集成度极高,然后通过特定的光学耦合方式,将画面投射到所需的大小。这一技术逻辑对于已投入巨资建设传统面板产线的企业而言,接受度可能不高,因此目前在该方向积极布局的多为整机厂商,这也从侧面印证了此方向的正确性与前瞻性。

实现“小器件、大画面”的愿景,依赖于两大核心技术的突破:其一是季博士重点阐述的“微显示源”技术,涵盖了硅基液晶(LCoS)、硅基OLED、Micro LED以及DLP等技术路线,其目标都是在极小的物理尺寸上实现高分辨率甚至超高分辨率的图像生成;自2021年“元宇宙”概念兴起后,市场对显示技术,尤其是微显示技术的关注度空前高涨。其二是“光学耦合器件”技术。这类器件通常形态如眼镜片,需要通过特定的光学设计(如利用衍射光栅)将微显示源生成的微小图像进行扩瞳和放大,最终在用户眼前形成清晰的虚拟的图像。

目前,在光波导显示中,主流的光学耦合器件技术主要有三种:阵列光波导、表面浮雕光波导和体全息光波导。阵列光波导技术在彩色显示方面目前优势较为明显,但其二维扩瞳工艺难度大、成品率低,且棱镜结构可能影响美观。表面浮雕光波导自Hololens推广后受到国内产业界广泛关注,其加工工艺与半导体工艺有一定兼容性,因此在技术和资本层面接受度较高。体全息光波导则因其基于布拉格衍射,理论上具备高光效的潜力,但其技术高度依赖特定材料,研发门槛高,目前参与者相对还较少。

然而,无论采用哪种技术路径,当前面向AR应用的光学耦合器件仍面临一些共性的技术挑战:成像亮度不足与系统光效偏低、背向漏光(他人能清楚看到用户眼中的图像)、环境光(如太阳、灯光)引起的彩虹纹干扰、彩色化实现与亮度均匀性(通常需要付出较大代价)、加工复杂度高,以及透过率与外观可视性(光栅区域若过于明显,将影响美观和用户接受度)。这些尚未完美解决的问题,在很大程度上制约了当前AR显示产品的市场普及与用户接受度。

2、光波导技术发展与PVG创新:从技术探索到产业落地

近年来,阵列光波导、SRG(表面浮雕光栅)、VHG(体全息光栅)等光波导技术路径均在持续改进,因工作原理不同,各技术的优化方向存在显著差异。

阵列光波导基于几何光学模式,改进核心集中在扩瞳设计。一维扩瞳会导致镜腿体积增大,而二维扩瞳需攻克结构设计与工艺制备难题,同时还要消除棱镜化光干扰以优化观感。SRG依靠衍射工作,光栅由光栅材料的微纳形貌形成,其发展方向包括寻找碳化硅等高折射率基材以增大与空气的折射率差、优化制备工艺,以及设计特定光栅形貌结构以抑制彩虹纹、提高光效和实现彩色化,但深宽比提升与深光栅刻蚀仍面临挑战,且技术选择直接关联显示效果、成本与成品率。VHG 通过材料内部分子分布或排布形成,研发重点在于光敏材料研发(需经光化学反应形成特定光栅,材料本身研发难度大)、光化学反应工艺优化,以及在现有材料与工艺条件下通过设计手段实现目标光栅结构。

在技术创新方面,不同路径各有突破:SRG尝试引入更高折射率材料、设计复合光栅或集成透镜形成超表面功能;体全息通过材料掺杂提升折射率调制度与环境适应性,如 Digi lens 掺杂 PDLC 改善性能。而张宇宁团队则在传统体全息布拉格衍射效应(效率高于 SRG)基础上,提出特定材料体系与三维光栅结构,结合几何相位与传统体布拉格效应,实现高衍射效率、连续相位变化,且折射率调制度、波长与角度响应带宽均大幅提升。该三维周期结构分子排布优化自由度高,可在 X、Y 方向实现周期及渐变周期调制,在Z 方向实现多层光栅复合,且通过材料自组装形成,无需刻蚀,成本低、一致性好,其制备流程仅四步:玻璃基底取向排布(偏振全息曝光实现)、涂覆液晶材料(控制旋性与纵向周期)、形成三维空间周期、固化稳定,设备依赖性低。

从性能对比来看,该团队研发的PVG(偏振体全息光栅)优势显著:光效高,在大FOV 与良好均匀性下可达 3000nit/lm,远超SRG 的 1000nit/lm 以下;宽视场,彩色样机FOV 达 60 度;背向漏光低,小于 3%,远低于 SRG 的 ~40%,且借助偏振选择性可实现 100% 无漏光,还能抑制 50% 环境光,减少彩虹纹;采用薄膜工艺,适配玻璃、树脂等不同基底及平面、曲面形态,成本比 SRG 低 60%,未来规模化量产后,目标单片成本控制在30美元以下。

在技术积累与产业进展上,团队已攻克光栅材料体系、加工制备工艺(含特定光路与光栅排布)等关键技术,自研全链路一体化仿真设计软件,带宽较传统体全息提升三倍,实现单层彩色demo,并推出 “云雀 1.0”“云雀 2.0” 产品。目前,吉安中试线设备到位并完成首片样片下线,开始调试爬坡,计划2026年一季度量产出货,产品涵盖一维、二维波导片(含单色与彩色方案)。团队还调整研发方向,关注一维波导片以适配低成本、高光效需求,计划推出PVG 与 硅基OLED 搭配的产品或demo,助力国内产能利用,降低光波导AR显示的体验门槛。

回顾发展历程,该技术从2013 年开始积累,历经 12 年从 demo 推进至中试线调试,虽已实现样品突破,但从样品到产品再到商品仍需行业共同努力,团队期望加快技术迭代,提升市场接受度。此外,PVG 在大幅面制备上优势突出,适合 HUD 等场景,目前已与车企合作,解决挡风玻璃曲面适配问题,展示出良好的应用前景。

问答Q:预计AI+AR产品大爆发,还要多久才会出现?

张宇宁:XR产业要迎来类似 iPhone 的爆发时刻,需满足多重前提。首先,硬件供应链需完全准备就绪,后续还需搭配内容,尤其是能实现裂变的社交内容,才能推动产业大规模爆发。而判断 “爆发” 需明确增长幅度标准,是年增 10%、20%、50% 还是 100%,不能一概而论。

从产业规律看,硬件发展有自身节奏:先规划产能,技术迭代、产能爬坡与投资增加均需时间,呈逐步增长态势,并非一蹴而就。此前XR 产业经历了十年 “暗黑期”,技术路径不明确,各类技术、材料、结构等不断迭代碰撞。过去几年,一部分技术逐步成熟稳定,产品功能形态等几经试错调整,逐步清晰和理性,目前已进入产能规划建设阶段,未来五年是关键建设期。

大家普遍能感受到当前行业存在明显的矛盾:AR眼镜概念火热,但出货量有限,用户粘性明显不足,原因有多方面,不是所有技术都足够成熟,关键的核心部件产能也没有准备好。通过精准产品定义,把成熟技术用好;把用户习惯培养起来,在使用中迭代技术和拓展生态;是未来的主基调。而且当前价格维度已具备大规模产业化基础,比如XR眼镜价格多在两三千至三四千元,虽未出现千元以下优质产品,但此价格区间已能支撑产业实现年度增长。

总体而言,当硬件产能建设完成后,整机出货量将逐年提升;当用户活跃度达到一定水平,软件内容实现裂变,产业便会进入高速增长期。目前,上游投资已迎来较好时机,待产能与价格条件进一步成熟,XR产业有望逐步迈向爆发阶段。

Q:微显视频有多种技术路线,光学系统也有多种技术路线。随着技术的不断发展,性能参数不断提升,会不会收敛出几种面向不同场景的微显加光学系统的组合?

季渊:近眼显示行业自诞生起,“不同场景适配不同显示需求” 的问题便已存在。近眼显示本质是将屏幕置于眼镜旁,通过放大形成虚像,其形态与需求紧密相关,不同场景对屏幕大小、FOV(视场角)、亮度、沉浸感等要求差异显著。

回溯发展历程,近眼显示的需求场景不断拓展:30年前(上世纪 90 年代),需求始于军用航空航天领域,采用投射式形态;随后延伸至陆军红外夜视、枪械相关应用,以及照相机的 EVF 取景器;再到后来的 VR(虚拟现实)、AR(增强现实),各阶段需求特点截然不同。

行业需求还随技术与市场发展动态变化,具有阶段性特征。例如,无人机领域的近眼显示需求,是在屏幕技术发展到一定水平后,借助大疆等企业推动市场才得以爆发;近期影视360 设备的应用,又催生了全景式浏览的新需求 —— 大疆相关显示仅需沉浸式大屏,而 360 形态则要求全视野显示,这体现了近眼显示与关联技术发展的紧密结合。

AI眼镜的兴起是典型案例:其核心技术 3-4 年前已存在,但因今年 DeepSeek 带动国内 AI 热度,市场意识到眼镜形态更易承载 AI 功能,“AI 眼镜” 概念才迅速走红,本质是场景需求与技术形态的结合。

未来,近眼显示的发展需依托下游市场需求,不同企业可能基于自身战略与优势,在特定领域深耕—— 有的擅长做大屏、小屏,有的专注高透光或高沉浸感产品,最终形成多赛道并行的格局,难以简单预判某一形态或行业在特定年份的具体增长规模,核心在于技术与需求的精准适配。

钛资本研究院观察

目前AI+AR眼镜的典型形态包括:1、以AI为核心卖点的轻AR产品,通常采用Micro LED+SRG,以单色显示为主,可显示提示词和形状符号等简单信息;2、兼顾AI能力和显示效果的AI+AR产品,通常采用LCoS或硅基OLED+阵列光波导,可动态显示高质量彩色画面。从显示效果来看,前者重亮度,采用亮度有明显优势的Micro LED微显技术,后者重全彩,采用全彩有明显优势的LCoS或硅基OLED微显技术,同时结合光效较高的阵列光波导来弥补亮度劣势。远期的未来,如Micro LED的全彩技术获得显著突破,且成本可控,再结合对全彩支持较好的光波导技术,例如PVG或阵列光波导,将会在更多场景拥有显著优势;而近中期的未来,如硅基OLED在亮度方面有快速提升,结合光效较高的光波导技术,将更有机会在大多数场景下拥有先发优势。

钛资本认为近期可以重点关注微显领域硅基OLED提升亮度的进展,光效和成本有组合优势的PVG路线产业化进展,以及两者组合方案的实际效果。

免责声明:本网信息来自于互联网,目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点。其内容真实性、完整性不作任何保证或承诺。如若本网有任何内容侵犯您的权益,请及时联系我们,本站将会在24小时内处理完毕。