CEO锦囊|未来,显示屏的极限在哪里?

最近,各大手机品牌卷完芯片卷屏幕,曲面屏、墨水屏、折叠屏纷纷登台“亮相”,诸如此类创新性的显示屏真的好用吗?对我们普通人来说,市面上令人眼花缭乱的显示屏是“智商税”吗?万物可显示的时代,未来显示技术的极限在哪里?

8月16日周五晚19点,氪星直播间邀请到了扑浪量子联合创始人/董事长张志宽、光舟半导体合伙人兼CMO张学礼、赛富乐斯半导体战略副总裁申辰,一起来聊聊未来显示技术。

在这场直播中三位嘉宾主要讨论了以下问题:

1.未来显示技术应用在哪些场景?目前市场上主流的显示技术,LCD、LED、OLED、MiniLED、MicroLED、量子点、光波导,它们之间有什么区别?

2.显示器这个行业,已经有几十年历史,之前做显示面板的都是大厂,创业公司该如何跟巨头竞争?

3.目前我们广泛使用的显示产品,如手机、电脑、ARVR可穿戴设备,未来终极形态可能会是什么样的?

4.三位刚好分别处于产业链上中下游,各自在行业中目前面临最大的困难或挑战是什么?

5.未来显示技术与人工智能AI结合,会带来哪些惊喜?

以下为三位嘉宾和36氪的对谈,部分内容经过整理编辑:

36氪:未来显示技术应用在哪些场景?目前市场上主流的显示技术,LCD、LED、OLED、MiniLED、MicroLED、量子点、光波导,它们之间有什么区别?

张学礼:显示技术在多个应用领域中非常重要,因为人眼摄入的信息占我们所有信息的70%至80%。我们追求的显示效果是即时反应,即“所见即所得”,并且显示内容能够根据需求随时出现或消失。我们希望辅助显示的设备是无感的,与日常佩戴的眼镜相似,但能通过光学技术叠加显示内容。目前,我们与理想中的显示技术还有一定差距。打个比喻,我们可能还在早期发展阶段,类似于卡尔·本茨制造第一辆汽车时的状态。未来的AR和VR设备应追求无感体验,外观和使用上与普通眼镜相似,但能提供增强现实或虚拟现实的显示内容。例如,通过眼镜上的摄像头拍摄题目,然后通过计算显示解题思路。这需要快速的网络传输和运算能力,以减少延时和眩晕感。我们的目标是实现所有设备的无感体验,与现有的可穿戴设备或功能性眼镜无缝结合。

首先,我们来聊聊光波导。光波导,英文叫wave guide,它利用了光的波动性质。就像申总之前比喻的,光波导有点像幕布,Micro LED则是投影仪本身。我们在家里看投影仪时,会发现把镜头放得越远,投影出来的画面就越大。这是一个放大过程,利用了光的波动传播特性。光波导的原理就是让光沿着特定的路径传播并放大。比如,我眼镜中间的一点绿光,虽然原始光源很小,但通过光波导,可以在眼镜上显示出来,让你感觉像是在五米外看一个120寸的屏幕。这是怎么做到的呢?其实就是在玻璃上压印了特定的光栅,光在玻璃里经过无数次反射和折射,按照设计好的路线传播,最后从眼镜正前方直射入你的眼睛。

现在,光波导的应用还比较有限。一方面,它可以用于智能眼镜等可穿戴设备。另一方面,由于光波导形成的是虚像,有一定的成像距离,理论上可以把成像距离放到无穷远。这意味着,虽然你看到的内容就在你眼前,但当你想看清楚时,眼睛的状态和看远处的山一样放松,而不是看近处的东西。这对眼睛的舒适度有很大提升,比如在看Pad或电脑屏幕时,眼睛不会那么疲劳。如果把光波导应用到儿童教育上,家长可能就不用担心孩子长时间看屏幕导致近视了,因为孩子的眼睛是放松的。此外,光波导还可以应用在汽车上。现在只有高档车才有HUD(抬头显示),因为现有的HUD系统体积很大,占用空间多。但光波导可以让HUD小型化,以后即使是便宜的车,也可以装上HUD,没有任何问题。我们希望越来越多的人能加入这个行业,贡献自己的想法。也许一些天马行空的想法,就能创造出我们之前没想到的新产品形态,利用光波导技术,给我们的生活带来更多便利和惊喜。

总之,光波导技术有很大的潜力,无论是在智能眼镜、教育、汽车HUD等领域,都有广阔的应用前景。我们期待这个行业能不断进步,带来更多创新。

申辰:让我们把LCD、LED和OLED这些显示技术说得更通俗易懂一些。首先,LCD,也就是液晶显示屏,你可能在电视或者笔记本电脑上都见过。它的工作原理其实挺简单的:背后有一块背光板发出白光,然后前面有液晶格栅来控制这些光,通过改变电压来让不同颜色的光通过,比如蓝色、绿色或红色。如果你想要紫色,就让红光和蓝光通过,把绿光过滤掉,这样就能显示紫色了。这是一种从90年代就开始流行的成熟技术,甚至更早,比如老式的计算器,虽然它们是黑白的,但也是用液晶显示数字的。然后是LED,它的发光原理和LCD完全不同,是直接发光的。想象一下,如果LCD的背光是一整片白光,那LED就是每个像素点里都有三盏小灯,分别是红、绿、蓝。这样,如果我只想点亮某个像素,就可以只让它亮起来,旁边的像素保持暗,这样既省电,又能提供很高的对比度,让显示效果更清晰。OLED,也就是有机发光二极管,它用的是有机材料。通过一种叫做蒸镀的技术,把有机材料做成小点,然后通过电流激发它们发光。OLED可以做成很大的屏幕,但通常不会超过100寸。而且,OLED的制造成本相对较高,因为它需要特殊的生产线。

最后,我们来说说Mini LED和Micro LED。Mini LED是LCD的一种升级版,它在屏幕背面安装了很多小的LED灯珠,这样只点亮需要的区域,既省电又提高了对比度。而Micro LED则是LED的升级版,它使用更小的晶片,可以做出更精细的显示屏,甚至可以用于手机等小型设备。

总的来说,这些显示技术各有千秋,适用于不同的场景和需求。无论是家庭娱乐、商业广告还是个人设备,都有合适的选择。

张志宽:量子点是一种半导体纳米材料,它最近在显示技术领域非常火。就像孙总提到的,量子点现在主要用于提升液晶显示屏的性能。液晶屏有两个主要缺点:一是背光不均匀,导致对比度不高;二是色彩还原能力差,因为它通常使用蓝色和黄色的背光源。量子点材料的加入可以解决这些问题,即使是普通的液晶屏,只要加上量子点,色彩表现就能超越价值两三万的OLED电视。正因为这个原因,量子点技术去年还获得了诺贝尔奖。颁奖词简洁地指出,量子点是首次让纳米材料展现出光电特性。

在过去几十年里,纳米材料领域有很多热门话题,比如碳纳米管和石墨烯,但它们都有一些共同的问题。首先,很难实现大规模生产。全球能够量产这些材料的厂家并不多,尽管在大学实验室里用试管做出来是可能的,但要达到公斤级或吨级的量产就非常困难了。其次,这些纳米材料大多只能利用其机械物理特性,比如散热、导电或润滑,而很难利用其光学和电学特性。再者,尽管纳米材料已经出现很多年,但很难找到一个产品是必须使用纳米材料的。它们的理论特性很神奇,但实际应用中往往变化不大。例如,石墨烯常用于电池的负极,理论上可以大幅提升电池性能,但实际上提升可能只有1%。

量子点之所以获得诺贝尔奖,是因为它不仅让纳米材料的光电特性得到了实际应用,而且它在产品端能够展现出90%以上的量子效应,这是其他纳米材料所不具备的。量子点是目前能够量产的、性能最好的半导体纳米材料,它的光效可能是OLED的5到10倍。量子点还有一个神奇的特性,就是通过调整粒径,可以改变其物理特性。例如,2纳米的量子点可以发出蓝光,4纳米的发出绿光,8纳米的发出红光。这意味着量子点可以覆盖从可见光到不可见光的整个光谱,应用范围非常广泛。

短期内,量子点可以帮助液晶、Mini LED和Micro LED实现高性能、成本效益高的量产。中长期来看,我们的团队正在承担国家的重大专项,致力于开发完全自发光的量子点技术,这有可能取代OLED和LED。在最近的美国SID展会上,三星也展示了类似的技术。我们与京东方、华星光电等合作伙伴一起,希望在五年内实现这一技术的量产。到那时,我们相信量子点自发光技术将能够取代现有的显示技术,因为它是一种成本效益高、应用范围广泛的纯半导体显示屏技术。现在的LED和OLED应用都有一定的限制,比如OLED主要用于手机,LED主要用于大屏幕和照明。而量子点自发光技术的应用将不受这些限制,我们对未来充满信心。

36氪:显示器这个行业,已经有几十年历史,之前做显示面板的都是大厂,创业公司该如何跟巨头竞争?

张志宽:我们创业的初衷相对简单。我与合伙人孙老师都认为,研发多年的技术应该走出实验室,成为消费者可以使用的产品。同时,我也希望通过创业,开发出中国人自己的材料和装备,减少对进口产品的依赖。创业之路并不容易。虽然技术和产品紧密相关,但将技术转化为产品是一个复杂的过程。许多创业公司直接从学院出来,技术上很强,但技术到产品之间的转换并非直接等同。技术到产品的过程需要考虑合理的成本和其他实际因素。产业思维与学术思维存在差异,产业更关注公差、误差和不一致性,而学术研究往往基于理想化的边界条件。 产品开发不仅要考虑技术特性,还要考虑市场、环保、材料回收、碳足迹等多维度因素。成功的产品开发是一个多维度、全生命周期的复杂过程。技术是产品开发的基础,但最终能否成功,取决于对技术多维度应用的理解和实现。希望分享这些经验,帮助大家快速理解技术到产品的转化过程,真正将技术应用到产品中,实现其价值。

张学礼:中国企业在技术创新上并不落后于西方,但创新型技术的起源往往来自西方社会。例如,光波导技术的早期发展主要来自以色列和芬兰的公司,以及行业内的Magic Leap。许多公司在这个领域尝试后失败,只有少数如微软成为行业的先驱和学习典范。

作为创业公司,光舟公司致力于在技术上寻找差异化和创新点。我们发明了使用单一光机为两只眼睛提供显示的技术,这一创新减少了成本、功耗和体积,提高了产品的市场竞争力。我们相信,通过坚持创新而非模仿,解决行业痛点,我们能从跟随者变成领导者。一旦我们的价值被大公司发现,我们可能面临两种选择:加入他们或与他们竞争。我们的目标是成为行业领导者,与全球知名企业如Amazon、Google同台竞技。

申辰:在科研和产业转化中存在差异。科研类似于奥运会单项竞技,追求单一指标的优化,如LED领域的电光转换效率(WPE)。科学家通过提升这一指标超越世界纪录,即可发表高水平论文。然而,产业转化不仅要考虑技术优化,还要考虑工艺复杂性、良率、设备成本等因素,以实现商业价值。对于创业公司而言,资源有限,不能全面铺开,而应专注于自身独有的优势点,深入做精做透。例如,光机发光最初是蓝光,尽管公司CTO和核心团队有外延工程师背景,但考虑到成本和商业合理性,选择融入现有供应链,购买而非自行生产蓝光外延片。创业公司应专注于自身不可替代的环节,集中资源做深做透,这是创业成功的核心。

36氪:目前我们广泛使用的显示产品,如手机、电脑、ARVR可穿戴设备,未来终极形态可能会是什么样的?

张志宽:显示技术应用广泛,从智能手表到大型户外屏幕,液晶显示因其成熟的供应链和成本效益仍是主流技术。尽管VR等新兴技术在发展,但大多数产品,如与瑞典Varjo、国内PICO和美国Meta合作的产品,依然主要使用液晶加上量子点技术。量子点技术能显著提升液晶显示的色彩表现,且与现有液晶产线完全兼容,无需额外设备或工艺投资。这使得量子点成为显示领域的潜在标准配置,尤其在色彩和成本效益方面具有优势。新技术虽多,但能稳定高效量产的技术才是关键。量子点技术因其高效、简洁的转换效率,已逐渐成为多种显示产品的标配,包括电视、显示器、笔记本,以及VR设备。随着成本降低,量子点的应用范围将进一步扩大,尤其是在车载显示市场中,它提供了比OLED等其他技术更低的成本和更高的稳定性。全球首款使用量子点技术的汽车显示屏已经开始量产,预示着量子点技术在未来显示市场中的巨大潜力和增量市场。

张学礼:VR和AR眼镜被看作是进入元宇宙的门户,它们构建了一个与现实世界平行的虚拟时空。美国电影《失控玩家》和《头号玩家》具体展现了VR和AR技术成熟后如何与人类生活结合。在VR中,我们能体验一个虚拟世界;而在现实世界中,通过AR眼镜,我们可以无缝地与虚拟内容互动,获得一种全新的体验。 Meta推出的带摄像头智能眼镜在全球销售火爆,它象征着手机摄像头功能的转移至眼镜,这是一项大胆的创新尝试。这种转变提示我们,随着技术的发展,特别是电池、运算和显示技术的提升,未来5到15年内,我们有望看到大规模普及的智能眼镜产品。 AR眼镜在设计之初就被构想为可能替代手机的设备。Meta的智能眼镜展示了眼镜电子化的可能性,并且如果功能到位,消费者是愿意接受并为之付费的。随着技术的进步,将显示功能集成到眼镜上并实现手机的替代,在未来几年内是可预期的。虽然显示技术可能还需要进一步发展以达到完全替代手机的水平,但目前的趋势已经清晰可见。

申辰:显示技术的终极形态被设想为“无处不在”。在科幻作品《三体》和《钢铁侠》中,未来世界展示了这一概念:所有表面,无论是平的还是曲面,都能变成显示屏。这些屏幕可以根据穿戴者的情绪变化展示不同内容,如衣服随着情绪变化而改变显示图案,墙面可随时激活展示信息,甚至日常物品如烟盒也能作为屏幕使用。《钢铁侠》中的Jarvis智能助理,能够实时提供飞行高度、速度、敌人位置和身体状况等信息,这代表了AR技术的终极应用——与人工智能无缝结合。如果每个人都有一个类似ChatGPT水平的AI助理,将极大地提升效率和便利性。 AR技术的发展目标是使其更便宜、更轻薄、更高效,以便能够被广泛使用。这样的AR设备将成为人类的“外脑”,帮助处理信息爆炸带来的记忆负担,通过与人工智能的结合,提高脑力工作者的生产力。

36氪:各位刚好分别处于产业链上中下游,各自在行业中目前面临最大的困难或挑战是什么?

张学礼:我们主要将Micro LED技术应用于制造光机,即小型投影仪。尽管Micro LED技术已发展多年,但制造过程中的巨量转移技术仍面临挑战。例如,一个400*500像素的面板中即使只有60个坏点,在几十万个像素中也非常明显,这是不可接受的。 巨量转移的复杂性导致Micro LED成本较高,目前尚未可控。我们感受到这一点,因为Micro LED的使用成本仍然昂贵。 我们在透明玻璃上进行光传导,理论上大部分光应该直接透过,造成浪费。我们面临的挑战是如何通过技术提高光的利用率,减少在光栅上的传导损耗,并确保光在传输过程中的衰减尽量小。 我们必须确保用户在显示设备上看到的图像尽量均匀,明暗和颜色还原度一致,避免出现局部过亮或过暗的问题。 我们选择的技术路线是随着产量增加,成本可以指数级下降。这对于降低整体成本至关重要。 电池技术多年来没有大的突破,如果显示技术的光利用率低,对电池续航是一大挑战。如果效率提升,电池的依赖将减少,可以为AI等其他功能提供更多电力。 目前,光波导显示设备对于近视用户来说存在适配问题。过渡方案是通过框架适配近视眼镜,但这不是理想的解决方案。未来可能会实现度数与显示晶片的融合,但这需要解决定制化和批量生产的问题。

申辰: 目前,下游市场对设备的需求非常强烈,预计明年将达到百万台级的出货量。这要求我们必须解决量产性问题。虽然制作演示样品相对容易,但实现量产要复杂得多。 量产能力取决于多个因素,包括良率、人机协同、物料、方法和环境。良率尤其关键,它直接影响成本和市场接受度。我们认同使用半导体制造工艺来生产,而非传统的LED制造方法。这意味着需要高精密的设备和高洁净度的生产环境。目前,产品的研发阶段已基本完成,技术迭代仍在持续推进。现在的主要任务是将产品转化为可销售、可使用的形式。 面临的主要挑战是如何在保证合适良率和成本的前提下,提供百万级甚至更高数量的产能。成本控制是核心问题,因为如果良率低,单个产品的售价必须覆盖其他不良品的成本,这将影响市场竞争力。 如果能够通过先进的半导体制造设备提高良率,比如提升到80%,那么成本将大幅降低,产品对消费者来说会更加可接受。

张志宽:量子点技术已在电视、手表等领域得到应用,甚至出口到欧洲飞机和汽车。在经济紧张的环境下,增加成本对销售构成挑战。对于创业者而言,系统优化和产品在产业链中的清晰定位至关重要,需要识别并解决刚需问题。以AR和HUD为例,市场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制造方案。这限制了相关技术的发展,使得现有产品体积庞大且使用不便。个人认为,现有VR和AR技术不太可能成功,因为它们可能违反人性,缺乏长久生命力。尽管如此,AR因其符合未来趋势而具有潜力,预计最终可能取代手机。然而,现有技术,尤其是Micro LED配合光波导的低效率,使得AR眼镜难以成为便携式产品。建议创业者专注于提升能源效率,解决行业核心问题,如提升光波导的效率,这比单纯提升Micro LED性能更为关键。创业者应识别并解决行业最紧迫的问题,而非仅仅在现有技术上做表面改进。

36氪:未来显示技术与人工智能AI结合,会带来哪些惊喜?

申辰:我认为AI本质上是人类的外脑,它能够帮助我们在学习和工作中集中精力处理那些非我们不可的任务。VR的终极形态可能更接近于游戏机,其市场规模可能与游戏机类似。而AR则是一种生产力工具,对于提升人类智力和效率至关重要。随着人类知识体系的不断增长,传统的学习方式变得不够高效。AI的意义在于辅助我们,让学习过程更加集中于创造性劳动,而非重复性工作。 就像计算器取代了学习口算的需要一样,AI也将在许多场景中减少我们所需的学习时间,使我们能够专注于那些真正需要人类参与的创造性任务。AI的最终目标是解放人类从重复性劳动中,让我们能够更容易地专注于创造性劳动,这是AI的终极意义。

张学礼:AI首先是一个工具,它作为人类的辅助工具,特别是像外脑一样帮助我们。AI能显著提升我们的记忆和信息检索能力,节省时间,并可能在某些方面将我们的能力提升到与记忆力超群的人相近的水平。 AI通过节省我们处理重复性任务的时间,让我们有更多机会去思考和创新。这种时间的节省可能是提升创新能力的关键,因为它为我们提供了更多空闲时间去探索新想法。 AI不仅改变个人生活,还可能在更广泛的层面上改变一个国家的整体定位。通过提升创新能力,AI成为国家发展和竞争力的重要工具。

张志宽:我个人一直在思考AI的作用以及它与我们人类的关系。从马斯洛需求模型角度看,人的存在是为了实现自我价值、获得尊重和社会认可。AI在这一过程中扮演的角色是辅助我们获取知识,提供丰富的素材,帮助我们做正确的事。尽管AI能提供大量知识,但并非知识丰富就能解决问题。很多人学识渊博,但缺乏常识,这在解决问题时是不够的。AI在这方面可以提供帮助,但人的判断力是未来最关键的。人与人的区别将体现在判断力上。AI虽可供大家使用,但素材永远不会100%充分,这时就需要我们的判断力。判断力依赖于生活经验、常识,以及将知识通过工具具象化的能力。互动,即沟通的过程,是至关重要的。除了显示技术外,未来最重要的是各种传感器,它们将带来发展的巨大飞跃。没有传感器,想法无法落地,无论是具身智能还是其他AI应用,核心都是传感器。我本身从事封装工作,对传感器非常感兴趣。虽然现在主要从事显示技术,但一直认为传感器的接收(输入)和显示的发送(输出)是相辅相成的两个维度,只有共同进步,才能真正利用好所有资源。

「CEO锦囊」硬科技专场是由36氪&中科创星共同策划,接下来还有更多硬科技主题直播,我们希望嘉宾们的真知灼见和实战经验能为创业者们提供更多解法,也让更多人感受到科技强国背后的技术进步。更多精彩内容,可点击可观看完整直播回放: