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XR 头戴式显示器 (HMD) 今年已经推出几款新产品。其中备受关注的一项就是micro OLED技术。今天这里，我想概述一下 Micro OLED 是如何改变 HMD 的？
采用经济半导体技术制造微型显示器首先什么是Micro OLED？由于OLED代表有机EL，它一定是智能手机和电视中使用的一种有机EL显示器。但是，制造方法和特性却大不相同。普通的 OLED 被制造为显示面板。这是因为目的是做一个有一定面积的显示器。电视有适合电视的显示器，智能手机有适合智能手机的显示器，这是根据每种应用产品需要的尺寸来制造的。 另一方面，Micro OLED 最初并非以制造大尺寸为前提。顾名思义，Micro OLED是一种被称为微型显示的显示器，其主要用途是通过镜头将其放大或安装在投影仪上的。 微显示器有多种技术。在投影仪中使用的一种名为LCOS（Liquid Crystal On Silicon）的显示器，该技术是采用液晶技术的微小反射式显示器，它反射强光源的光，然后将其放大，过去一直都用在投影仪上。 采用 LCOS 的原因是可以使用具有经济效益的半导体制造工艺来生产高分辨率显示器。Micro OLED也是出于这个想法。它必须被安装在狭小的空间内，主要是为需要高分辨率和显色的领域开发的。 到目前为止，主要用途是取景器。当今的取景器大多使用Micro OLED，显色性和图像响应速度堪称完美。过去，有人说专业人士只使用光学取景器，但如今已不再如此。比如索尼旗舰相机α1的取景器，其分辨率约为944万点（QXGA），帧率高达240Hz。 优点当然是小而轻、具有高分辨率和高像素密度。下图是索尼为了说明micro OLED而发布的，但即使是同一个OLED，由于制造方法不同，像素之间也几乎没有缝隙。
换句话说，由于制造方法的差异，不可能进行较大的尺寸生产。这无关哪个更好，只是目的不同而已。 Megane X和Nreal Air都使用了micro OLEDMicro OLED 受到关注的原因很简单。这是因为新一代 HMD 的采用MicroOLED的数量正在增加。松下子公司 Shiftall 在 2022 年 1 月发布的“Megane X”和 3 月发布的智能眼镜“Nreal Air”都使用了 micro OLED。Micro OLED采用的器件的特点是“轻”、“高分辨率”，同时又“高像素密度”。说白了就是“佩戴舒适，形象自然”。
智能眼镜Nreal Air像素之间没有间隙，具有很高的显色性和分辨率。Megane X也是如此，它的特点是像素密度高，画质非常自然。与Meta的《Meta Quest 2》相比，分辨率和像素密度都很高，可以牢牢地读取字符和细节。
这里再举一个例子，去年 12 月，索尼在2021 年技术日活动中推出了一款正在为 HMD 开发的Micro OLED 和使用它的XR设备，以展示正在开发的技术。HMD 和设备不是PlayStation VR2 索尼互动娱乐计划发布的。
该设备大约1英寸包含 4K x 4K 点，PPI为4000。区别很明显，智能手机的显示屏从 400 到 500 PPI 不等。 国内外多家公司研发制造Micro OLED 早期的制造商包括索尼、爱普生、eMagin 和 Kopin。爱普生将自己的MicroOLED 用于 HMD MOVERIO ，而索尼是取景器的主要参与者。
EMAgin的Micro OLED，分辨率最高为 2K x 2K 国内厂商也在进入市场，京东方、视涯科技、湖畔光电、云南奥雷德、梦显、熙泰等布局多年，预计未来产量将大幅增加。
视涯科技 除了Micro OLED 之外，还有许多使用LCOS的设备。LCOS 用在微软的第一款“HoloLens 1”和“Magic Leap 2”中，而在“HoloLens 2”中，使用了微型镜面反射激光的“MEMS（微机电系统）。 但目前，考虑到亮度和显色等因素，micro OLED更具有优势。也有使用 LED代替OLED的Micro LED，但这些目前主要是单色的。绿色常用于专门用于信息显示的智能眼镜，但全彩头显仍需技术开发。
OPPO Air Glass采用绿色MicroLED，其中不少设备采用绿色单色MicroLED HMD结构浅析那么这对 HMD 有什么影响呢？要了解它，您还需要了解 HMD 的结构。HMD是一种头戴式显示器，目的是将图像传递给眼睛，从而覆盖广阔的视野。目前主流的HMD是在2012年公布的Oculus Rift（DK1）的影响下设计的。 简单地说，就是将具有一定分辨率或更高分辨率的平板显示器放在眼睛附近，用镜头将图像放大到整个视野。由于图像的周边部分发生了畸变，因此图像侧的周边部分需要在此基础上进行处理和输出，这样可以在通过镜头时使得畸变有所减少。
引自iFixit 的Meta Quest 2拆解页面 那么AR呢？在这种情况下，两种结构是可能的。 一种是一起使用相机。这种方法也称为视频透视，但头显的结构与VR相同，这里只要投影的图像发生了变化就行。 另一种是AR的主流透视方法。通过以某种方式使图像半透明，这是一种使图像看起来与实际场景重叠的方法。由于其结构更简单，因此具有使HMD更轻、更容易制造的特点。 目前有几种方法可以实现半透明视频，但最常见的是将来自显示器的视频投影到半反射镜上。例如，在Nreal Air中，附着在眼镜顶部的显示器通过棱镜半反射镜弯曲90度传递到眼睛，这样就可以在实际场景中看到图像。
向半反射镜传送影像的方法虽然有所不同，但目前只要能理解就足够了。 如何克服视角的弊端很重要将Micro OLED 用于 HMD 的想法绝非什么新鲜事。在Oculus Rift 发布之前，索尼在 2011 年发布的 HMD HMZ-T1 使用的就是 1280 x 720 的 0.7 英寸的MicroOLED。
然而，这种方法曾经一度被否，而使用LCD和OLED等平板显示器的方法首先变得普遍。知道为什么吗？ 原因是光学设计难以覆盖整个视野。使用更大的区域来覆盖您的视野会更容易。即使您想将镜头扩展到全视场并使其易于对焦，设计镜头也不是那么困难。在显示器和眼睛之间有一个透镜的简单设计就足够了。 然而，当小屏幕被大大放大时，故事就发生了变化。通过在显示器和眼睛之间放置一个镜头并将光直接传递到眼睛的直视光学系统，显示器越小，镜头越大，到眼睛的距离就越远。这就是特殊镜头的用武之地。可以说，即使使用特殊镜头，也越来越需要同时实现分辨率、像素密度和显色。 Megane X采用的方法是使用了 Kopin 和松下联合开发的光学系统。通过使用 Kopin 开发的Pancake镜头制作一种不太可能导致图像失真和色偏的头戴式显示器，同时减少与眼睛的距离并减轻镜头的重量。Megane X的重量约为 250g，但原因是它没有电池，可以减轻镜头和显示器的重量。Pancake这种类似技术的方法已经存在了一段时间。可以推断，其他公司正在开发使用具有类似光学系统的Micro OLED 的 HMD。
缺点是仍然难以增加视角。Megane X的视角尚未公布，但似乎不到 100 度。对于 VR HMD 来说，它有点窄。 至于透视AR，不能像上面描述的那样遮住眼睛，所以需要使用更特殊的光学系统。此外，由于它的设计往往强调轻盈，因此限制较多。许多产品的视角比 VR 更窄，这是权衡的结果。 考虑到分辨率的技术演进，micro OLED 是否比平板显示更有优势？综上所述，毫无疑问，Micro OLED 的发展对 HMD 很重要。当然，尤其是VR，还是会有一些像以前一样使用平板显示的产品，但是当要求单眼分辨率达到2.5K以上时，micro OLED就会变得更有优势。 典型的显示面板已经达到不需要更多分辨率的水平。但是，我仍然想要 VR / AR 中的分辨率。但是，是否要投入巨资制造仅用于 VR/AR 的高分辨率显示面板，将是一个决定。在这种情况下，难怪人们对不断发展并具有更高分辨率的设备（例如MicroOLED）充满期待。 此外，对于不覆盖视野的透视HMD，需要使用小型显示设备，因此MicroOLED也受到关注是有原因的。 |
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Nreal Air显示器的分辨率为单眼1920 x 1080，视角较窄，但分辨率和像素密度相当不错
在 Nreal Air 上观看视频时的屏幕截图
MeganeX的Micro OLED 的高画质，轻便且易于佩戴
索尼2021年底发布的Micro OLED for HMD和使用它的HMD原型
