分析了當前AR設備中五種常用光引擎的效率和功耗

（中國AI網 2025年08月07日）輕量化AR智能眼鏡正在興起，并已逐步融入人類生活，用于導航、教育、培訓、醫療保健、維護和娛樂等眾多領域。為了確保AR設備足夠緊湊以實現全天舒適佩戴，在保持高圖像質量的同時，最大限度地降低功耗對于提高續航和減少熱效應至關重要。其中，負責生成圖像并將其投射到AR顯示屏的光引擎通常占總功耗的很大一部分。

所以，中佛羅里達大學團隊撰文分析了當前AR設備中五種常用光引擎的效率和功耗，包括μLED，μOLED，LCoS，DLP，以及LBS。他們同時表示，增加分段式智能調光器有助于提高環境對比度并顯著降低功耗。

1. μLED

對于超高像素密度的AR應用，μLED像素尺寸通常小于4微米，并且需要CMOS背板技術來驅動有源矩陣μLED顯示器中的電路。為了激活有源矩陣μLED面板，通常使用兩種驅動方法：脈幅調制（PAM）和脈寬調制（PWM）。對于PAM，驅動電路可以非常緊湊，僅由兩個晶體管和一個電容（2T1C）組成。然而，μLED的發射波長和EQE在不同的驅動電流密度下會發生變化，導致采用PAM驅動方法時，在低灰度級下出現波長偏移和功耗增加。

相比之下，PWM驅動方法保持驅動電流恒定，并通過調節發光時間來調制灰度級。PWM根據不同的數據輸入方法和像素電路可分為模擬和數字兩種類型。通常，模擬PWM需要由外部驅動集成電路或內部電路產生類似鋸齒波的掃描信號。驅動晶體管工作在飽和區作為電流源，決定μLED的驅動電流。VDS相對較高（約5V），這增加了VDD到VSS的壓降（約8.5V），導致更高的功耗。

圖2(b)描述了一個用于PWM的基本3T1C（由三個晶體管和一個電容）子像素電路。對于數字PWM，驅動晶體管M2工作在線性區，充當開/關開關，具體取決于輸入數據電平。所以，數字PWM中驅動晶體管的功耗遠低于模擬PWM。每個像素的數據輸入時間取決于顯示器的位深度，如圖2(c)所示，更高的位深需要更高的數據驅動器IC頻率，從而導致更高的功耗。

采用數字PWM驅動的μLED面板的總功耗由四部分組成：

其中PLED、PMOS、Pscan、Pdata和PIC分別代表單個μLED芯片、晶體管（M2, M3）、掃描線、數據線和外圍集成電路的功耗。在模擬中，假設掃描電壓（Vscan）和數據電壓（Vdata）相對于VSS分別為5V和4V。在公式(1)中，ηDuty指占空比，定義為每幀中像素點亮的時間，其值取決于所需的光通量。在640×480分辨率下，當所有像素關閉時，典型的PIC約為40至60毫瓦。

在公式(2)和(3)中，f和bits分別表示顯示器的幀率和位深，Crow、Ccol和CST分別對應行線、列線和存儲電容的電容值。在模擬中，假設Crow=300fF、Ccol=300fF、CST=30fF。

從μLED芯片發出的總optical power與其電光轉換效率（WPE）和EQE相關：

其中h、c、e和λ分別代表普朗克常數、真空中的光速、電子電荷和發射波長。

在AR眼鏡中，投影透鏡的接收角通常在±15度以內，而μLED的光發射是朗伯體。為了提高μLED與成像系統的耦合效率，通常在μLED陣列上方層壓一個微透鏡陣列以實現更好的準直。μLED芯片提供的光通量?（單位流明）對ηDuty的依賴性可計算為：

其中ηAP（約70%）是微透鏡陣列的開口率，η15（約62%）是限制在±15度內的光強比例，Ioptical(θ)是光強對極角的依賴關系，S代表μLED光譜分布，K是人眼光譜靈敏度函數。

2. μOLED

基于硅CMOS背板的串聯μOLED因其高像素密度和成熟的制造工藝，正成為AR設備中一種富有前途的自發光光引擎。μOLED技術的主要挑戰是其低峰值亮度，這在很大程度上歸因于有機材料的不穩定性。在基于波導的AR系統中，微顯示器必須提供高達1,000,000尼特的亮度水平。但在過大的電流、高激子密度和局部加熱下，有機鍵會降解，導致性能下降。為克服這個問題，μOLED顯示器通常與提供更高光學效率（約15%）的自由曲面光學器件集成，比如Birdbath。光學損耗主要來源于OLED面板頂部的吸收型偏振片和半反半透鏡。

盡管有這一改進，但由于分束器和半反鏡配置，只有約25%的環境光到達人眼。另外，重量分布和體積笨重的問題依然存在。例如，2021年發布的聯想ThinkReality A3重130克。盡管后面的TCL RayNeo Air 2S將重量減輕至78克，但Birdbath結合μOLED顯示器的前重設計，其舒適度不如基于衍射波導的AR眼鏡。另外在Birdbath光學元件中，為增加光學擴展量，μOLED面板的尺寸通常在0.5英寸到1.0英寸之間（例如LG Nreal為0.71英寸），這比衍射波導系統中使用的μLED要大得多。

由于μOLED和其他光引擎采用不同的投影方法，功耗的比較通?；谌搜鄹兄牧炼?。另一方面，只有25%的環境光到達眼睛，而波導系統中的光學組合器可達70%?？紤]到約15%的Birdbath光學效率，μOLED面板需要提供約9500尼特的亮度以達到類似的圖像可讀性。

RGB μOLED的功耗計算與μLED類似，主要區別在于串聯結構導致更高的驅動電壓。根據eMagin的報告，一款0.87英寸1920×1200顯示器峰值亮度可超過25,000尼特。RGB串聯μOLED的功耗在圖5(f)中以紅色曲線表示（全屏白場顯示）。要在100%占空比下實現9500尼特亮度，μOLED陣列消耗約944毫瓦。

相比之下，由于彩色濾光片的巨大損耗以及在高電流密度下μOLED EQE的降低，白光μOLED的功耗顯著增加一倍至1813毫瓦，如圖5(f)中的藍線所示。為抑制有源矩陣顯示設備（如LCD、μOLED和μLED）的圖像模糊，需要低占空比（≤30%）。對于這個條件，微顯示器的峰值亮度將是原來的3.3倍，無論是白光μOLED還是RGB串聯μOLED都無法滿足如此苛刻的要求。

3. LCoS

典型的LCoS設備由硅背板、像素化鋁電極、液晶層、ITO公共電極和蓋板玻璃組成，如圖6(a)所示。當入射光兩次穿過液晶層時，其偏振態可通過電壓誘導的液晶重新取向進行調制。對于幅度調制型LCoS，需要檢偏器或偏振分束器將相位延遲轉換為幅度調制。

為了實現小像素尺寸，場序彩色廣泛采用以消除彩色濾光片。具體地說，面板由外部RGB LED照明，并順序顯示個子幀圖像，并由人眼整合成一幀圖像。圖6(b)顯示了兩種主要的液晶模式：混合模式扭曲向列（MTN）和垂直排列（VA），它們用于幅度調制型LCoS。前者是常白模式，后者是常黑模式。對于電壓關閉（OFF）狀態的MTN，液晶從底部基板扭曲到頂部基板，從而改變入射光的偏振態并產生亮態。施加電壓可以令液晶重新取向為垂直方向，從而產生灰度級。MTN模式的對比度限制在約1000:1，因為基板中的強表面錨定，靠近基板的液晶很難被電壓重新取向。相比之下，VA模式在無外加電壓時即可實現暗態，所以可以獲得高的軸上對比度。盡管有所述優點，VA模式的視角錐比MTN模式窄，這限制了投影透鏡的收集角。

圖6(c)顯示，邊緣場產生于施加電壓的像素（ON）和相鄰未施加電壓的像素（OFF）之間，這會降低幅度調制型LCoS的效率和對比度。盡管VA模式可以表現出比MTN模式更高的反射率，但其嚴重的FFE降低了整個像素的平均反射率。除了液晶模式相關的反射率RLC mode（考慮FFE后MTN模式約80%），總LCoS反射率（光學吞吐量）同時由鏡面反射率Rmirror（約90%）、填充因子（FF~95%）和零級衍射效率ηdiffraction（約95%）決定，如公式11所示。

所以，MTN LCoS的總反射率約為65%。為實現更高的光學吞吐量，可以采用分布式布拉格反射器（DBR）來提高Rmirror，并減小像素間隙以提高FF并減少衍射損耗。

在大多數AR場景中，只有面板的一部分有圖像內容。換句話說，AR眼鏡中投影的圖像和視頻通常是稀疏的。然而，傳統LCoS系統中的RGB LED照亮整個面板，且不依賴于圖像內容。為節省功耗，Avegant和Meta都提出只點亮照亮具有圖像內容部分的LED陣列，如圖6(d)所示。所以，需要獨立控制（局部調光）的分區。

與具有局部調光分區的直視液晶顯示器（LCD）相比，LCoS需要更小的LED尺寸來實現相同的功能。節能效果取決于圖像內容、分區設計和分區數量。除了節能，它還可以緩解灰框問題。與μLED和串聯μOLED等自發光顯示器相比，LCoS的對比度通常有限，導致暗態不完美。當環境光不亮且圖像內容的APL較低時，灰框變得更加明顯，如圖6(e)所示。

分區照明架構可以通過完全關閉原本照亮灰框區域的LED來大大消除灰框。最后，局部調光支持局部主色去飽和，以減輕由眼跳或快速頭部旋轉引起的色彩分離。這個算法最初是為抑制FSC LCD中的CBU而提出，但同時適用于FSC LCoS。關鍵點在于，通過采用三種去飽和的主色，可以在局部縮小色域。值得注意的是，LPD可以通過在每個子幀中點亮RGB LED來提高亮度。盡管分區照明有諸多好處，但如何在保持緊湊外形的同時設計照明系統并提高均勻性依然具有挑戰性。

由于其笨重的PBS立方體，LCoS的外形尺寸比自發光顯示器大得多。為減小體積，Himax開發了一種體積約0.5立方厘米的前照式LCoS，通過引入微PBS陣列來實現，如圖6(f)所示。從RGB mini-LED陣列發出的光束(S)準直，并由耦合透鏡分成A和A’。A和A’都會被所采用的線柵偏振器偏振化為S偏振光。A-s將直接被微PBS陣列反射向LCoS。A’-s將首先經歷一次全內反射，然后擊中微鏡陣列，最后反射向LCoS。

由于LCoS的偏振調制，A-s和A’-s轉換為B-p和B’-p，然后穿過微PBS陣列和clean-up偏振器（用于進一步提高對比度）。除了Himax，Avegant同樣展示了超緊湊型LCoS。然而，每種方法都有其優缺點。例如，Himax方法對于線偏振光的光學效率僅約10%，而Avegant方法的對比度僅約100:1。

為了在保持高光學效率和高對比度的同時減小LCoS體積，有研究人員提出了一種新穎的照明系統。實現緊湊照明系統的關鍵元件包括一個入耦合棱鏡和一個帶有多個平行六面體出耦合棱鏡的導光板（LGP），如圖6(g)所示。入耦合棱鏡將LED發出的光耦合進LGP，光將繼續在LGP內通過全內反射傳播。圖中放大部分可以看到，光束會擊中出耦合棱鏡并被反射到底部LCoS，其他光束則繼續在LGP內傳播。對于一個FSC 1024×1024 LCoS面板（像素間距約4.4μm），使用線偏振入射光的模擬光學效率可達40%左右，體積（不含投影光學器件）僅約0.25立方厘米。為簡化制造工藝，同時使用四個薄PBS立方體將體積減小到傳統PBS系統的25%，如圖6(h)所示。對于非偏振輸入光，光學效率約為36.7%。

LCoS系統的總功耗由兩部分組成：CMOS背板驅動液晶分子的電功率和背光的optical power。電功耗主要取決于APL和液晶模式。不同的液晶模式不僅影響對比度，同時會導致內容依賴性的電功耗。對于“常白”的MTN LCoS，較低的APL內容（即更多像素處于暗態）消耗更多的電功率，因為需要施加電壓來重新取向液晶。

為降低電功耗，有研究人員提出了一種8T靜態隨機存取存儲器結構，將0.13μm CMOS的功耗降低了78%。除了電路設計的改進外，通過將CMOS工藝從0.18μm改進到55納米，1024×1024分辨率LCoS的功耗可從200毫瓦降低到50毫瓦。

LCoS面板由RGB LED或無源矩陣（PM）mini-LED陣列照明。主要的光學損耗來自非偏振LED陣列有限的偏振轉換效率、LCoS面板的不完美反射率以及照明系統。據SID Dislay Week 2024，Himax前照式LCoS的光學效率為8.5%，包括LCoS面板和偏振轉換。這一光學效率定義為通過前照式照明系統接收到的總流明與從LED發射的所有角度收集到的光之比。LEDoptical power消耗可計算為：

其中ηDuty=96%和ηacceptance=70%分別對應于彩色時序占空比和投影透鏡的±15度接收角。Nn是人眼對光源的靈敏度，ηn,e對應于照明系統的系統效率。

LumiLED生產的商用RGB封裝LED（型號L1MC-RGB0028000MP0）的WPE分別為30.8%、30.7%和57%。提供3流明白光的總光學效率經計算為781毫瓦，這與Himax估計的4流明/瓦功耗接近。Himax前照式MTN LCoS提供3流明光通量的總功耗約為831毫瓦（APL=0%）至781毫瓦（APL=100%）。假設偏振回收效率為70%，研究人員提出的設計可以將LED功耗進一步降低至僅312毫瓦（APL=0%）至262毫瓦（APL=100%）。

4. DLP

DMD由微鏡陣列組成，每個微鏡對應一個全彩像素。圖7(a)描述了DMD的工作原理。非偏振的FSC LED照亮DMD面板，開/關狀態由鏡子的旋轉控制。在電壓開啟（ON）狀態下，DMD將入射光導向投影透鏡，而在電壓關閉（OFF）狀態下，反射光被涂覆的黑漆吸收。與LCoS相比，DMD通常具有更高的光學效率，因為它可以使用非偏振光，但由自由曲面光學器件組成的照明系統更復雜且更笨重。

與LCoS類似，DLP投影儀的功耗分為兩部分：來自LED的optical power和來自MEMS的電功率。對于德州儀器的DLP3010（分辨率1280×720，像素間距約5.4μm），電功耗范圍為162至219毫瓦。通過將像素間距減小到4.5μm，功耗可進一步降低30%。

光學效率主要取決于DMD效率、照明系統效率和多層透射率。對于像素間距為5.4μm的DLP3010，考慮到92%的雙路徑窗口透射率、93%的微鏡填充因子、86%的衍射效率和89%的微鏡反射率，其DMD效率經計算為68%。照明系統是DLP面板最重要的部分。

2017年，德州儀器為微顯示器提出了一種R/B二合一照明系統，并通過Zemax光線追蹤實現了超過70%的幾何效率。然而，照明光學器件依然太過笨重，因為系統中包含兩個LED面板，如圖7(b)所示。2023年，德州儀器提出了一種新的緊湊光學架構，通過將照明光源縮小到單個全彩LED面板并移除二向色鏡[圖7(c)]。然而，RGB通道的幾何效率分別降低到42.7%、40.4%和35.7%?？紤]到材料吸收和多層透射率（近似為65%），以及68%的DMD效率，RGB LED的光引擎效率（ηe）分別約為18.9%、17.9%和15.8%。LEDoptical power消耗可計算為：

其中ηDuty=96%對應于彩色時序占空比?？紤]到RGB封裝LED的WPE分別為30.8%、30.7%和57%，計算得出提供3流明白光的總光學效率為222.6毫瓦（即13.5流明/瓦），這與德州儀器估計的14流明/瓦功耗非常吻合。

5. LBS

LBS是AR顯示領域的一項成熟技術，在高亮度、小體積（<0.5立方厘米）和高功率效率方面具有獨特優勢。LBS由RGB激光模塊和MEMS掃描器組成。RGB激光通過二向色鏡組合并封裝，如圖8(a)所示。與DLP不同，LBS中的MEMS由兩個1D反射鏡或一個2D反射鏡組成。從緊湊性角度看，一個2D MEMS反射鏡是首選，如圖8(b)所示，但其驅動功耗約高10%。MEMS驅動功耗取決于掃描器規格，如掃描頻率和最大掃描半角（θ）與反射鏡直徑（D）的乘積（θ-D乘積）。值由所需的顯示分辨率和幀速率決定。1D掃描器的θ-D（單位：度·毫米）可近似為：

其中a是反射鏡形狀因子（矩形反射鏡a=1，圓形反射鏡a=1.22），N是像素數，λ是光波長。

LBS系統的功耗由兩部分組成：激光器的optical power消耗和MEMS掃描器的電功率消耗。與LED相比，激光光源方向性更強，FWHM更窄，但缺點是WPE較低且存在散斑。發射波長為640nm, 532nm, 450nm的RGB激光器的WPE分別為25%, 14%, 10%。盡管DLP和LBS都使用MEMS，但它們的照明系統有數個不同點。

由于方向性更高，激光束在照明系統中被準直。然而，分辨率與掃描鏡尺寸和掃描角度成正比。因此，對于高分辨率LBS顯示器，較寬的調制傳遞函數（MTF）可能會降低效率。對于典型的掃描顯示器，像素尺寸選擇為高斯光斑的FWHM，MTF效率（ηMTF）經計算約為76%。為減少激光散斑，通常在入耦合器處應用消斑膜以降低相干性，其效率ηdespeckle可達80%。為向入耦合器提供?n=3流明的白光，MEMS中激光二極管的功耗可計算為：

其中ηdespeckle、ηmirror、ηT和ηMTF分別表示消斑膜效率、MEMS反射鏡效率、多層透射率和MTF效率?？紤]到ηmirror=85%和ηT=66%，對于2D MEMS反射鏡，所需的激optical power為373毫瓦。

MEMS反射鏡的功耗在很大程度上取決于驅動方法、θ-D乘積和幀速率。激活MEMS反射鏡的功耗低于10毫瓦。然而，由于高驅動電壓要求，驅動電子設備消耗的功率顯著更高。2007年，有研究人員展示了電磁驅動MEMS，實現了5μm像素尺寸、1024×1024分辨率和150毫瓦功耗，但幀速率限制在18.5 Hz。

2012年，Lemoptix使用電磁2D MEMS反射鏡實現了1.5立方厘米的微型投影儀，功耗100毫瓦，掃描速率20kHz，在60 Hz幀速率下實現SVGA（800×600）分辨率。為降低功耗，基于梳狀驅動器的靜電驅動或使用AlN驅動器的壓電驅動是首選。2019年，微軟推出了HoloLens 2，視場角為43度×29度，分辨率為47像素每度。所述設計對每種顏色使用兩個垂直堆疊的激光器，快速反射鏡使用壓電驅動，慢速反射鏡使用電磁驅動。每個面板的整個顯示和圖像處理單元的功耗為1瓦。

2022年，意法半導體表示通過從靜電驅動轉向壓電驅動，1D MEMS可將驅動電壓從200伏降至17伏。在27.5 kHz諧振頻率下，功耗降至20毫瓦，但θ-D乘積限制在15度·毫米。OQmented在2021年和2023年SPIE表示，Lissajous掃描2D MEMS反射鏡在60 Hz幀速率下實現2048×1024分辨率，在稀疏內容下僅消耗200毫瓦。根據公式(14)，2D圓形壓電反射鏡的快軸和慢軸的θ-D乘積分別為22.73和11.36度·毫米。

為確保合適的圖像質量，快軸和慢軸的振蕩頻率分別為35 kHz和600 Hz。由于MEMS的電功耗與振蕩頻率成正比，并隨θ-D乘積增加，研究人員根據測量數據估算MEMS功耗。圖8(c)和8(d)表明，估計的快軸和慢軸功耗分別為105毫瓦和30毫瓦。這意味著MEMS的總電功耗為135毫瓦?？紤]到上述373毫瓦的激光optical power，在稀疏圖像內容（APL~15%）下，估計的總功耗為135毫瓦 + 373毫瓦 × 0.15 = 191毫瓦，這與OQmented報告的實測數據（小于200毫瓦）接近。

6. 智能調光器

AR眼鏡的環境對比度（ACR）定義為：

其中Lon、Loff、Lambient和T分別代表顯示亮態亮度、顯示暗態亮度、環境光亮度和光學組合器的透射率。實現高環境對比度對用戶至關重要，因為它增強了對圖像內容的視覺敏感度。根據公式(16)，要提高AR眼鏡的環境對比度，可以考慮兩種方法：通過自適應亮度控制提升Lon；添加智能調光器以降低Lambient。前者無疑會導致功耗增加，而后者會減少環境光。

業界已開發出兩種類型的智能調光器：用于全局調光的單像素型和用于局部調光的分段像素型。圖9(a)–9(c)分別展示了無調光器、帶單像素全局調光器和帶分段調光器的AR眼鏡。使用全局調光器，見圖9(b)，環境光的透射率均勻變化。對于分段調光器，調光器由多個分區組成，所以每個分區的透明度可以通過施加的電壓單獨控制，見圖9(c)。另外，智能調光器優選設計為“常透明”。這意味著在電路故障的情況下，調光器保持透光狀態。

就器件操作機制而言，電致變色效應、膜補償液晶調制器和二向色染料摻雜液晶已證明可行。圖9(d)展示了使用電致變色效應的全局智能調光器結構。當施加電壓時，離子從存儲層被驅動穿過離子導體層向電致變色層移動。隨后，離子與電致變色材料相互作用并引起氧化還原反應，改變電致變色材料的氧化態，從而導致透射率變化。

另外，有機電致變色材料可以在不施加電壓的情況下保持最終狀態，這有助于節省功耗。原始狀態可以通過施加反向電壓恢復。亮態和暗態的透射率可分別達到90%和0.01%。然而，電致變色材料的慢響應時間（約17秒）是一個主要挑戰。為將響應時間縮短到<1秒，有研究人員開發了互補有機電致變色材料與透明納米顆粒層電極，但峰值透射率降低至約60%。

第二種智能調光器是膜補償均勻液晶盒，如圖9(b)所示。其對比度大于300:1，快速響應時間（8毫秒）支持120 Hz幀速率。2022年，這種分段智能調光器（約5000個分區；孔徑尺寸=1.57英寸）應用于Magic Leap 2，可調透射率范圍為22%至0.3%，并用于提高環境對比度并實現遮擋。

在SID Display Week 2024，Liqxtal Technology介紹了一款高對比度液晶調光器，具有33%亮態透射率和0.1%暗態透射率。為減輕周期性像素引起的衍射圖案，他們采用了S形掃描線和數據線，實現了令人印象深刻的96%開口率。

第三種是二向色染料摻雜液晶盒，見圖9(c)，主要優點是偏振無關性。然而，由于染料的有限二向色比，單層器件的對比度通常<5:1。2016年，有研究人員首次提出了一種用于AR顯示器的快響應賓主型液晶調光器，透射率可在73%至26%之間調節。2024年，Liqxtal Technology同樣報道了一款染料摻雜液晶調光器，具有56%亮態透射率和16%暗態透射率。通過優化染料材料和濃度、液晶盒厚和器件結構，透射率范圍可以從約70%擴展到約10%，甚至更寬。

三種智能調光器的性能總結于表1。電致變色效應可提供優異的對比度，但其響應時間相對較慢。相比之下，液晶基智能調光器具有快得多的響應時間，可實現實時動態調光，特別是膜補償液晶調光器同時提供高對比度和快速響應時間，對于增強AR眼鏡的沉浸感非常有用。另一方面，染料摻雜液晶智能調光器的主要優點是其偏振無關性。

7. 總結和展望

表2總結了各種光引擎的優勢、挑戰和潛在的解決方案。

圖10(a) 展示了基于分辨率1000×1000的微顯示光引擎在耦入器處產生3流明接收optical power的條件下，計算得出的現有光引擎功耗對比。綜合考慮功耗和圖像質量，單色μLED顯示屏是入門級輕量AR眼鏡的一個有吸引力的選擇。對于基于X-cube的全彩μLED，若將功耗限制在1瓦以下以防止過熱，無疑會將圖像內容限制在APL≤30%（即平均圖像水平不超過30%）。在相同場景下，LCoS、LBS和DLP能夠在APL=100%（代表網頁瀏覽器等情況）時滿足此標準。

實現智能調光器有助于降低功耗并提高環境對比度。如果環境光透射率能降低到10%，則1300尼特的顯示亮度就足以實現4:1的環境對比度，這相當于將1流明的optical power耦合到波導的耦入器中。在此場景下，電功耗保持不變，但光功耗可降低至原始值的1/3。如圖10(b) 所述，所有光引擎都能避免1瓦/面板的過熱閾值。

相關論文：Power consumption of light engines for emerging augmented reality glasses: perspectives and challenges

https://www.spiedigitallibrary.org/journalArticle/Download?urlId=10.1117%2F1.AP.7.3.034001

如果功耗能如圖10(c)（無智能調光器）和圖10(d)（有智能調光器）所示進一步降低，則μLED和LCoS都極具潛力成為下一代AR眼鏡的終極解決方案。

對于μLED驅動集成電路，可通過采用先進CMOS工藝降低工作電壓，以及采用PMIC根據顯示內容關閉未使用模塊并調整頻率和電壓來進一步降低功耗。通過用55納米CMOS替代0.18微米CMOS，功耗可降低約3倍。

對于基于X-cube的μLED，主要挑戰在于小尺寸AlGaInP紅光μLED的低效率。通過采用JBD新型的、顯示8% WPE的連續多量子阱（MQW）設計，功耗可顯著降低。借助智能調光器，即便在戶外條件下都有可能避免過熱，對于“常暗模式”電路設計也是如此。

對于QDCC μLED，在考慮其實際應用之前，必須克服其光穩定性問題。

在LCoS方面，研究人員提出的新型前照明設計可大大降低功耗至低于DLP的水平。通過進一步實施局部調光，其功耗甚至可能低于LBS。

對于DLP，剩余的挑戰在于小型微鏡的制造、小像素導致的光效率降低，以及因采用自由曲面光學元件而增加的整體系統體積。

LBS由于其高度準直的激光光源和低功耗的壓電式MEMS（微機電系統）驅動機構，依然是能效最高的微顯示光引擎，但其有限的幀率和光柵掃描圖像質量需進一步改進。