CEO錦囊|未來,顯示屏的極限在哪裡?

最近,各大手機品牌卷完芯片卷屏幕,曲面屏、墨水屏、摺疊屏紛紛登臺“亮相”,諸如此類創新性的顯示屏真的好用嗎?對我們普通人來說,市面上令人眼花繚亂的顯示屏是“智商稅”嗎?萬物可顯示的時代,未來顯示技術的極限在哪裡?

8月16日週五晚19點,氪星直播間邀請到了撲浪量子聯合創始人/董事長張志寬、光舟半導體合夥人兼CMO張學禮、賽富樂斯半導體戰略副總裁申辰,一起來聊聊未來顯示技術。

在這場直播中三位嘉賓主要討論了以下問題:

1.未來顯示技術應用在哪些場景?目前市場上主流的顯示技術,LCD、LED、OLED、MiniLED、MicroLED、量子點、光波導,它們之間有什麼區別?

2.顯示器這個行業,已經有幾十年歷史,之前做顯示面板的都是大廠,創業公司該如何跟巨頭競爭?

3.目前我們廣泛使用的顯示產品,如手機、電腦、ARVR可穿戴設備,未來終極形態可能會是什麼樣的?

4.三位剛好分別處於產業鏈上中下游,各自在行業中目前面臨最大的困難或挑戰是什麼?

5.未來顯示技術與人工智能AI結合,會帶來哪些驚喜?

以下爲三位嘉賓和36氪的對談,部分內容經過整理編輯:

36氪:未來顯示技術應用在哪些場景?目前市場上主流的顯示技術,LCD、LED、OLED、MiniLED、MicroLED、量子點、光波導,它們之間有什麼區別?

張學禮:顯示技術在多個應用領域中非常重要,因爲人眼攝入的信息佔我們所有信息的70%至80%。我們追求的顯示效果是即時反應,即“所見即所得”,並且顯示內容能夠根據需求隨時出現或消失。我們希望輔助顯示的設備是無感的,與日常佩戴的眼鏡相似,但能通過光學技術疊加顯示內容。目前,我們與理想中的顯示技術還有一定差距。打個比喻,我們可能還在早期發展階段,類似於卡爾·本茨製造第一輛汽車時的狀態。未來的AR和VR設備應追求無感體驗,外觀和使用上與普通眼鏡相似,但能提供增強現實或虛擬現實的顯示內容。例如,通過眼鏡上的攝像頭拍攝題目,然後通過計算顯示解題思路。這需要快速的網絡傳輸和運算能力,以減少延時和眩暈感。我們的目標是實現所有設備的無感體驗,與現有的可穿戴設備或功能性眼鏡無縫結合。

首先,我們來聊聊光波導。光波導,英文叫wave guide,它利用了光的波動性質。就像申總之前比喻的,光波導有點像幕布,Micro LED則是投影儀本身。我們在家裡看投影儀時,會發現把鏡頭放得越遠,投影出來的畫面就越大。這是一個放大過程,利用了光的波動傳播特性。光波導的原理就是讓光沿着特定的路徑傳播並放大。比如,我眼鏡中間的一點綠光,雖然原始光源很小,但通過光波導,可以在眼鏡上顯示出來,讓你感覺像是在五米外看一個120寸的屏幕。這是怎麼做到的呢?其實就是在玻璃上壓印了特定的光柵,光在玻璃裡經過無數次反射和折射,按照設計好的路線傳播,最後從眼鏡正前方直射入你的眼睛。

現在,光波導的應用還比較有限。一方面,它可以用於智能眼鏡等可穿戴設備。另一方面,由於光波導形成的是虛像,有一定的成像距離,理論上可以把成像距離放到無窮遠。這意味着,雖然你看到的內容就在你眼前,但當你想看清楚時,眼睛的狀態和看遠處的山一樣放鬆,而不是看近處的東西。這對眼睛的舒適度有很大提升,比如在看Pad或電腦屏幕時,眼睛不會那麼疲勞。如果把光波導應用到兒童教育上,家長可能就不用擔心孩子長時間看屏幕導致近視了,因爲孩子的眼睛是放鬆的。此外,光波導還可以應用在汽車上。現在只有高檔車纔有HUD(擡頭顯示),因爲現有的HUD系統體積很大,佔用空間多。但光波導可以讓HUD小型化,以後即使是便宜的車,也可以裝上HUD,沒有任何問題。我們希望越來越多的人能加入這個行業,貢獻自己的想法。也許一些天馬行空的想法,就能創造出我們之前沒想到的新產品形態,利用光波導技術,給我們的生活帶來更多便利和驚喜。

總之,光波導技術有很大的潛力,無論是在智能眼鏡、教育、汽車HUD等領域,都有廣闊的應用前景。我們期待這個行業能不斷進步,帶來更多創新。

申辰:讓我們把LCD、LED和OLED這些顯示技術說得更通俗易懂一些。首先,LCD,也就是液晶顯示屏,你可能在電視或者筆記本電腦上都見過。它的工作原理其實挺簡單的:背後有一塊背光板發出白光,然後前面有液晶格柵來控制這些光,通過改變電壓來讓不同顏色的光通過,比如藍色、綠色或紅色。如果你想要紫色,就讓紅光和藍光通過,把綠光過濾掉,這樣就能顯示紫色了。這是一種從90年代就開始流行的成熟技術,甚至更早,比如老式的計算器,雖然它們是黑白的,但也是用液晶顯示數字的。然後是LED,它的發光原理和LCD完全不同,是直接發光的。想象一下,如果LCD的背光是一整片白光,那LED就是每個像素點裡都有三盞小燈,分別是紅、綠、藍。這樣,如果我只想點亮某個像素,就可以只讓它亮起來,旁邊的像素保持暗,這樣既省電,又能提供很高的對比度,讓顯示效果更清晰。OLED,也就是有機發光二極管,它用的是有機材料。通過一種叫做蒸鍍的技術,把有機材料做成小點,然後通過電流激發它們發光。OLED可以做成很大的屏幕,但通常不會超過100寸。而且,OLED的製造成本相對較高,因爲它需要特殊的生產線。

最後,我們來說說Mini LED和Micro LED。Mini LED是LCD的一種升級版,它在屏幕背面安裝了很多小的LED燈珠,這樣只點亮需要的區域,既省電又提高了對比度。而Micro LED則是LED的升級版,它使用更小的晶片,可以做出更精細的顯示屏,甚至可以用於手機等小型設備。

總的來說,這些顯示技術各有千秋,適用於不同的場景和需求。無論是家庭娛樂、商業廣告還是個人設備,都有合適的選擇。

張志寬:量子點是一種半導體納米材料,它最近在顯示技術領域非常火。就像孫總提到的,量子點現在主要用於提升液晶顯示屏的性能。液晶屏有兩個主要缺點:一是背光不均勻,導致對比度不高;二是色彩還原能力差,因爲它通常使用藍色和黃色的背光源。量子點材料的加入可以解決這些問題,即使是普通的液晶屏,只要加上量子點,色彩表現就能超越價值兩三萬的OLED電視。正因爲這個原因,量子點技術去年還獲得了諾貝爾獎。頒獎詞簡潔地指出,量子點是首次讓納米材料展現出光電特性。

在過去幾十年裡,納米材料領域有很多熱門話題,比如碳納米管和石墨烯,但它們都有一些共同的問題。首先,很難實現大規模生產。全球能夠量產這些材料的廠家並不多,儘管在大學實驗室裡用試管做出來是可能的,但要達到公斤級或噸級的量產就非常困難了。其次,這些納米材料大多隻能利用其機械物理特性,比如散熱、導電或潤滑,而很難利用其光學和電學特性。再者,儘管納米材料已經出現很多年,但很難找到一個產品是必須使用納米材料的。它們的理論特性很神奇,但實際應用中往往變化不大。例如,石墨烯常用於電池的負極,理論上可以大幅提升電池性能,但實際上提升可能只有1%。

量子點之所以獲得諾貝爾獎,是因爲它不僅讓納米材料的光電特性得到了實際應用,而且它在產品端能夠展現出90%以上的量子效應,這是其他納米材料所不具備的。量子點是目前能夠量產的、性能最好的半導體納米材料,它的光效可能是OLED的5到10倍。量子點還有一個神奇的特性,就是通過調整粒徑,可以改變其物理特性。例如,2納米的量子點可以發出藍光,4納米的發出綠光,8納米的發出紅光。這意味着量子點可以覆蓋從可見光到不可見光的整個光譜,應用範圍非常廣泛。

短期內,量子點可以幫助液晶、Mini LED和Micro LED實現高性能、成本效益高的量產。中長期來看,我們的團隊正在承擔國家的重大專項,致力於開發完全自發光的量子點技術,這有可能取代OLED和LED。在最近的美國SID展會上,三星也展示了類似的技術。我們與京東方、華星光電等合作伙伴一起,希望在五年內實現這一技術的量產。到那時,我們相信量子點自發光技術將能夠取代現有的顯示技術,因爲它是一種成本效益高、應用範圍廣泛的純半導體顯示屏技術。現在的LED和OLED應用都有一定的限制,比如OLED主要用於手機,LED主要用於大屏幕和照明。而量子點自發光技術的應用將不受這些限制,我們對未來充滿信心。

36氪:顯示器這個行業,已經有幾十年歷史,之前做顯示面板的都是大廠,創業公司該如何跟巨頭競爭?

張志寬:我們創業的初衷相對簡單。我與合夥人孫老師都認爲,研發多年的技術應該走出實驗室,成爲消費者可以使用的產品。同時,我也希望通過創業,開發出中國人自己的材料和裝備,減少對進口產品的依賴。創業之路並不容易。雖然技術和產品緊密相關,但將技術轉化爲產品是一個複雜的過程。許多創業公司直接從學院出來,技術上很強,但技術到產品之間的轉換並非直接等同。技術到產品的過程需要考慮合理的成本和其他實際因素。產業思維與學術思維存在差異,產業更關注公差、誤差和不一致性,而學術研究往往基於理想化的邊界條件。 產品開發不僅要考慮技術特性,還要考慮市場、環保、材料回收、碳足跡等多維度因素。成功的產品開發是一個多維度、全生命週期的複雜過程。技術是產品開發的基礎,但最終能否成功,取決於對技術多維度應用的理解和實現。希望分享這些經驗,幫助大家快速理解技術到產品的轉化過程,真正將技術應用到產品中,實現其價值。

張學禮:中國企業在技術創新上並不落後於西方,但創新型技術的起源往往來自西方社會。例如,光波導技術的早期發展主要來自以色列和芬蘭的公司,以及行業內的Magic Leap。許多公司在這個領域嘗試後失敗,只有少數如微軟成爲行業的先驅和學習典範。

作爲創業公司,光舟公司致力於在技術上尋找差異化和創新點。我們發明了使用單一光機爲兩隻眼睛提供顯示的技術,這一創新減少了成本、功耗和體積,提高了產品的市場競爭力。我們相信,通過堅持創新而非模仿,解決行業痛點,我們能從跟隨者變成領導者。一旦我們的價值被大公司發現,我們可能面臨兩種選擇:加入他們或與他們競爭。我們的目標是成爲行業領導者,與全球知名企業如Amazon、Google同臺競技。

申辰:在科研和產業轉化中存在差異。科研類似於奧運會單項競技,追求單一指標的優化,如LED領域的電光轉換效率(WPE)。科學家通過提升這一指標超越世界紀錄,即可發表高水平論文。然而,產業轉化不僅要考慮技術優化,還要考慮工藝複雜性、良率、設備成本等因素,以實現商業價值。對於創業公司而言,資源有限,不能全面鋪開,而應專注於自身獨有的優勢點,深入做精做透。例如,光機發光最初是藍光,儘管公司CTO和核心團隊有外延工程師背景,但考慮到成本和商業合理性,選擇融入現有供應鏈,購買而非自行生產藍光外延片。創業公司應專注於自身不可替代的環節,集中資源做深做透,這是創業成功的核心。

36氪:目前我們廣泛使用的顯示產品,如手機、電腦、ARVR可穿戴設備,未來終極形態可能會是什麼樣的?

張志寬:顯示技術應用廣泛,從智能手錶到大型戶外屏幕,液晶顯示因其成熟的供應鏈和成本效益仍是主流技術。儘管VR等新興技術在發展,但大多數產品,如與瑞典Varjo、國內PICO和美國Meta合作的產品,依然主要使用液晶加上量子點技術。量子點技術能顯著提升液晶顯示的色彩表現,且與現有液晶產線完全兼容,無需額外設備或工藝投資。這使得量子點成爲顯示領域的潛在標準配置,尤其在色彩和成本效益方面具有優勢。新技術雖多,但能穩定高效量產的技術纔是關鍵。量子點技術因其高效、簡潔的轉換效率,已逐漸成爲多種顯示產品的標配,包括電視、顯示器、筆記本,以及VR設備。隨着成本降低,量子點的應用範圍將進一步擴大,尤其是在車載顯示市場中,它提供了比OLED等其他技術更低的成本和更高的穩定性。全球首款使用量子點技術的汽車顯示屏已經開始量產,預示着量子點技術在未來顯示市場中的巨大潛力和增量市場。

張學禮:VR和AR眼鏡被看作是進入元宇宙的門戶,它們構建了一個與現實世界平行的虛擬時空。美國電影《失控玩家》和《頭號玩家》具體展現了VR和AR技術成熟後如何與人類生活結合。在VR中,我們能體驗一個虛擬世界;而在現實世界中,通過AR眼鏡,我們可以無縫地與虛擬內容互動,獲得一種全新的體驗。 Meta推出的帶攝像頭智能眼鏡在全球銷售火爆,它象徵着手機攝像頭功能的轉移至眼鏡,這是一項大膽的創新嘗試。這種轉變提示我們,隨着技術的發展,特別是電池、運算和顯示技術的提升,未來5到15年內,我們有望看到大規模普及的智能眼鏡產品。 AR眼鏡在設計之初就被構想爲可能替代手機的設備。Meta的智能眼鏡展示了眼鏡電子化的可能性,並且如果功能到位,消費者是願意接受併爲之付費的。隨着技術的進步,將顯示功能集成到眼鏡上並實現手機的替代,在未來幾年內是可預期的。雖然顯示技術可能還需要進一步發展以達到完全替代手機的水平,但目前的趨勢已經清晰可見。

申辰:顯示技術的終極形態被設想爲“無處不在”。在科幻作品《三體》和《鋼鐵俠》中,未來世界展示了這一概念:所有表面,無論是平的還是曲面,都能變成顯示屏。這些屏幕可以根據穿戴者的情緒變化展示不同內容,如衣服隨着情緒變化而改變顯示圖案,牆面可隨時激活展示信息,甚至日常物品如煙盒也能作爲屏幕使用。《鋼鐵俠》中的Jarvis智能助理,能夠實時提供飛行高度、速度、敵人位置和身體狀況等信息,這代表了AR技術的終極應用——與人工智能無縫結合。如果每個人都有一個類似ChatGPT水平的AI助理,將極大地提升效率和便利性。 AR技術的發展目標是使其更便宜、更輕薄、更高效,以便能夠被廣泛使用。這樣的AR設備將成爲人類的“外腦”,幫助處理信息爆炸帶來的記憶負擔,通過與人工智能的結合,提高腦力工作者的生產力。

36氪:各位剛好分別處於產業鏈上中下游,各自在行業中目前面臨最大的困難或挑戰是什麼?

張學禮:我們主要將Micro LED技術應用於製造光機,即小型投影儀。儘管Micro LED技術已發展多年,但製造過程中的巨量轉移技術仍面臨挑戰。例如,一個400*500像素的面板中即使只有60個壞點,在幾十萬個像素中也非常明顯,這是不可接受的。 巨量轉移的複雜性導致Micro LED成本較高,目前尚未可控。我們感受到這一點,因爲Micro LED的使用成本仍然昂貴。 我們在透明玻璃上進行光傳導,理論上大部分光應該直接透過,造成浪費。我們面臨的挑戰是如何通過技術提高光的利用率,減少在光柵上的傳導損耗,並確保光在傳輸過程中的衰減儘量小。 我們必須確保用戶在顯示設備上看到的圖像儘量均勻,明暗和顏色還原度一致,避免出現局部過亮或過暗的問題。 我們選擇的技術路線是隨着產量增加,成本可以指數級下降。這對於降低整體成本至關重要。 電池技術多年來沒有大的突破,如果顯示技術的光利用率低,對電池續航是一大挑戰。如果效率提升,電池的依賴將減少,可以爲AI等其他功能提供更多電力。 目前,光波導顯示設備對於近視用戶來說存在適配問題。過渡方案是通過框架適配近視眼鏡,但這不是理想的解決方案。未來可能會實現度數與顯示晶片的融合,但這需要解決定製化和批量生產的問題。

申辰: 目前,下游市場對設備的需求非常強烈,預計明年將達到百萬臺級的出貨量。這要求我們必須解決量產性問題。雖然製作演示樣品相對容易,但實現量產要複雜得多。 量產能力取決於多個因素,包括良率、人機協同、物料、方法和環境。良率尤其關鍵,它直接影響成本和市場接受度。我們認同使用半導體制造工藝來生產,而非傳統的LED製造方法。這意味着需要高精密的設備和高潔淨度的生產環境。目前,產品的研發階段已基本完成,技術迭代仍在持續推進。現在的主要任務是將產品轉化爲可銷售、可使用的形式。 面臨的主要挑戰是如何在保證合適良率和成本的前提下,提供百萬級甚至更高數量的產能。成本控制是核心問題,因爲如果良率低,單個產品的售價必須覆蓋其他不良品的成本,這將影響市場競爭力。 如果能夠通過先進的半導體制造設備提高良率,比如提升到80%,那麼成本將大幅降低,產品對消費者來說會更加可接受。

張志寬:量子點技術已在電視、手錶等領域得到應用,甚至出口到歐洲飛機和汽車。在經濟緊張的環境下,增加成本對銷售構成挑戰。對於創業者而言,系統優化和產品在產業鏈中的清晰定位至關重要,需要識別並解決剛需問題。以AR和HUD爲例,市場真正需要的是高性能、高透光率的透明屏,但目前全球缺乏高清晰度透明屏的製造方案。這限制了相關技術的發展,使得現有產品體積龐大且使用不便。個人認爲,現有VR和AR技術不太可能成功,因爲它們可能違反人性,缺乏長久生命力。儘管如此,AR因其符合未來趨勢而具有潛力,預計最終可能取代手機。然而,現有技術,尤其是Micro LED配合光波導的低效率,使得AR眼鏡難以成爲便攜式產品。建議創業者專注於提升能源效率,解決行業核心問題,如提升光波導的效率,這比單純提升Micro LED性能更爲關鍵。創業者應識別並解決行業最緊迫的問題,而非僅僅在現有技術上做表面改進。

36氪:未來顯示技術與人工智能AI結合,會帶來哪些驚喜?

申辰:我認爲AI本質上是人類的外腦,它能夠幫助我們在學習和工作中集中精力處理那些非我們不可的任務。VR的終極形態可能更接近於遊戲機,其市場規模可能與遊戲機類似。而AR則是一種生產力工具,對於提升人類智力和效率至關重要。隨着人類知識體系的不斷增長,傳統的學習方式變得不夠高效。AI的意義在於輔助我們,讓學習過程更加集中於創造性勞動,而非重複性工作。 就像計算器取代了學習口算的需要一樣,AI也將在許多場景中減少我們所需的學習時間,使我們能夠專注於那些真正需要人類參與的創造性任務。AI的最終目標是解放人類從重複性勞動中,讓我們能夠更容易地專注於創造性勞動,這是AI的終極意義。

張學禮:AI首先是一個工具,它作爲人類的輔助工具,特別是像外腦一樣幫助我們。AI能顯著提升我們的記憶和信息檢索能力,節省時間,並可能在某些方面將我們的能力提升到與記憶力超羣的人相近的水平。 AI通過節省我們處理重複性任務的時間,讓我們有更多機會去思考和創新。這種時間的節省可能是提升創新能力的關鍵,因爲它爲我們提供了更多空閒時間去探索新想法。 AI不僅改變個人生活,還可能在更廣泛的層面上改變一個國家的整體定位。通過提升創新能力,AI成爲國家發展和競爭力的重要工具。

張志寬:我個人一直在思考AI的作用以及它與我們人類的關係。從馬斯洛需求模型角度看,人的存在是爲了實現自我價值、獲得尊重和社會認可。AI在這一過程中扮演的角色是輔助我們獲取知識,提供豐富的素材,幫助我們做正確的事。儘管AI能提供大量知識,但並非知識豐富就能解決問題。很多人學識淵博,但缺乏常識,這在解決問題時是不夠的。AI在這方面可以提供幫助,但人的判斷力是未來最關鍵的。人與人的區別將體現在判斷力上。AI雖可供大家使用,但素材永遠不會100%充分,這時就需要我們的判斷力。判斷力依賴於生活經驗、常識,以及將知識通過工具具象化的能力。互動,即溝通的過程,是至關重要的。除了顯示技術外,未來最重要的是各種傳感器,它們將帶來發展的巨大飛躍。沒有傳感器,想法無法落地,無論是具身智能還是其他AI應用,核心都是傳感器。我本身從事封裝工作,對傳感器非常感興趣。雖然現在主要從事顯示技術,但一直認爲傳感器的接收(輸入)和顯示的發送(輸出)是相輔相成的兩個維度,只有共同進步,才能真正利用好所有資源。

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