Meta研发超薄平板激光显示技术用于AR眼镜

来源： 映维网

08月26日，Meta开发了一种全新的超薄平板激光显示屏，并有望带来更轻、更身临其境的AR眼镜。其中，团队发明的显示屏只有两毫米厚，但可以显示明亮、高分辨率的图像。与传统LCoS显示器相比，其色域覆盖范围达到211%（即实现了211%的色域标准，如DCI-P3），体积减少了80%以上

基于激光的显示器因其卓越的亮度和色彩性能而备受追捧，特别是在增强现实等先进应用中。然而，它的广泛采用一直受到笨重投影仪设计和复杂光学模块组装的阻碍。

在一项研究中，Meta介绍一种由大规模可见光光子集成电路（PIC）实现的新型激光显示架构。与先前的投影仪式激光显示器不同，所述架构采用超薄、平板式的形态设计，用单个高性能光子芯片取代笨重的自由空间照明模块。通过在芯片上集成数千个不同光学元件的厘米级PIC器件，并经过精心设计，可实现高显示均匀性、高对比度和高效率。

PIC的功能类似于LCD中的导光板——根据显示系统要求扩展光并调整其空间、角度、光谱和偏振特性。然而，其工作原理截然不同：它采用“引导和选择”的方法，而不是“扩散和过滤”的方法。光扩束是通过片上引导和分束实现，而非随机扩散；角度扩散是通过设计的光栅发射器控制，而非光束整形滤光片。所以，偏振和色纯度得以保持，并且光可以选择性地输出，因而在照明侧不再需要彩色滤光片或偏振片（图1d）。

所提出架构同事提供了新的功能，例如跨显示器的按需主光线角调整，从而能够对照明模块和光学系统进行协同设计，以实现最佳的整体显示性能。PIC器件的制造基于标准的CMOS兼容工艺，使其可扩展用于大规模生产。激光器与PIC的集成则已在电信行业建立，并可适用于可见光领域。

所提出的平板激光显示器采用非自发光显示配置。平板显示器通常分为两类：每个像素直接产生光的自发光显示器；像素依赖于外部照明而非自身发光的非自发光显示器。团队选择了非自发光配置，以避免在密集的微米级像素晶格集成和控制大量激光二极管的复杂性。非自发光显示器中有三个关键模块：光源、照明单元和光调制设备。对于这一点，团队分别使用RGB半导体激光二极管、PIC照明器和场序彩色CoS显示面板（图2a）来演示这一概念及其在AR眼镜中的应用。

在实验中，研究人员展示了一款将PIC与LCoS面板相结合的2毫米厚平板激光显示器，与传统LCoS显示器相比，其色域覆盖范围达到211%（即实现了211%的色域标准，如DCI-P3），体积减少了80%以上。

当然，尽管取得了进步，但这项技术依然存在一定的局限性，例如激光散斑（出现颗粒状或斑点状图案）。另外，显示器的光线只能一次打开或关闭，不能根据图像的特定部分进行调整。如果屏幕大部分是空白，或者只显示几个单词或图标，这将会浪费大量的能量。

不过，一旦剩下的挑战得到解决，可能会带来大量的创新。最令人兴奋的应用之一显然是更具沉浸感的AR眼镜。

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