AR显示深度报告：五种AR光引擎能效对比，LBS技术领跑
分析了当前AR设备中五种常用光引擎的效率和功耗
（映维网Nweon 2025年08月07日）轻量化AR智能眼镜正在兴起，并已逐步融入人类生活，用于导航、教育、培训、医疗保健、维护和娱乐等众多领域。为了确保AR设备足够紧凑以实现全天舒适佩戴，在保持高图像质量的同时，最大限度地降低功耗对于提高续航和减少热效应至关重要。其中，负责生成图像并将其投射到AR显示屏的光引擎通常占总功耗的很大一部分。
所以，中佛罗里达大学团队撰文分析了当前AR设备中五种常用光引擎的效率和功耗，包括μLED，μOLED，LCoS，DLP，以及LBS。他们同时表示，增加分段式智能调光器有助于提高环境对比度并显著降低功耗。
1. μLED
对于超高像素密度的AR应用，μLED像素尺寸通常小于4微米，并且需要CMOS背板技术来驱动有源矩阵μLED显示器中的电路。为了激活有源矩阵μLED面板，通常使用两种驱动方法：脉幅调制（PAM）和脉宽调制（PWM）。对于PAM，驱动电路可以非常紧凑，仅由两个晶体管和一个电容（2T1C）组成。然而，μLED的发射波长和EQE在不同的驱动电流密度下会发生变化，导致采用PAM驱动方法时，在低灰度级下出现波长偏移和功耗增加。
相比之下，PWM驱动方法保持驱动电流恒定，并通过调节发光时间来调制灰度级。PWM根据不同的数据输入方法和像素电路可分为模拟和数字两种类型。通常，模拟PWM需要由外部驱动集成电路或内部电路产生类似锯齿波的扫描信号。驱动晶体管工作在饱和区作为电流源，决定μLED的驱动电流。VDS相对较高（约5V），这增加了VDD到VSS的压降（约8.5V），导致更高的功耗。
图2(b)描述了一个用于PWM的基本3T1C（由三个晶体管和一个电容）子像素电路。对于数字PWM，驱动晶体管M2工作在线性区，充当开/关开关，具体取决于输入数据电平。所以，数字PWM中驱动晶体管的功耗远低于模拟PWM。每个像素的数据输入时间取决于显示器的位深度，如图2(c)所示，更高的位深需要更高的数据驱动器IC频率，从而导致更高的功耗。
采用数字PWM驱动的μLED面板的总功耗由四部分组成：
其中PLED、PMOS、Pscan、Pdata和PIC分别代表单个μLED芯片、晶体管（M2, M3）、扫描线、数据线和外围集成电路的功耗。在模拟中，假设扫描电压（Vscan）和数据电压（Vdata）相对于VSS分别为5V和4V。在公式(1)中，ηDuty指占空比，定义为每帧中像素点亮的时间，其值取决于所需的光通量。在640×480分辨率下，当所有像素关闭时，典型的PIC约为40至60毫瓦。
在公式(2)和(3)中，f和bits分别表示显示器的帧率和位深，Crow、Ccol和CST分别对应行线、列线和存储电容的电容值。在模拟中，假设Crow=300fF、Ccol=300fF、CST=30fF。
从μLED芯片发出的总optical power与其电光转换效率（WPE）和EQE相关：
其中h、c、e和λ分别代表普朗克常数、真空中的光速、电子电荷和发射波长。
在AR眼镜中，投影透镜的接收角通常在±15度以内，而μLED的光发射是朗伯体。为了提高μLED与成像系统的耦合效率，通常在μLED阵列上方层压一个微透镜阵列以实现更好的准直。μLED芯片提供的光通量ϕ（单位流明）对ηDuty的依赖性可计算为：
其中ηAP（约70%）是微透镜阵列的开口率，η15（约62%）是限制在±15度内的光强比例，Ioptical(θ)是光强对极角的依赖关系，S代表μLED光谱分布，K是人眼光谱灵敏度函数。
2. μOLED
基于硅CMOS背板的串联μOLED因其高像素密度和成熟的制造工艺，正成为AR设备中一种富有前途的自发光光引擎。μOLED技术的主要挑战是其低峰值亮度，这在很大程度上归因于有机材料的不稳定性。在基于波导的AR系统中，微显示器必须提供高达1,000,000尼特的亮度水平。但在过大的电流、高激子密度和局部加热下，有机键会降解，导致性能下降。为克服这个问题，μOLED显示器通常与提供更高光学效率（约15%）的自由曲面光学器件集成，比如Birdbath。光学损耗主要来源于OLED面板顶部的吸收型偏振片和半反半透镜。
尽管有这一改进，但由于分束器和半反镜配置，只有约25%的环境光到达人眼。另外，重量分布和体积笨重的问题依然存在。例如，2021年发布的联想ThinkReality A3重130克。尽管后面的TCL RayNeo Air 2S将重量减轻至78克，但Birdbath结合μOLED显示器的前重设计，其舒适度不如基于衍射波导的AR眼镜。另外在Birdbath光学元件中，为增加光学扩展量，μOLED面板的尺寸通常在0.5英寸到1.0英寸之间（例如LG Nreal为0.71英寸），这比衍射波导系统中使用的μLED要大得多。
由于μOLED和其他光引擎采用不同的投影方法，功耗的比较通常基于人眼感知的亮度。另一方面，只有25%的环境光到达眼睛，而波导系统中的光学组合器可达70%。考虑到约15%的Birdbath光学效率，μOLED面板需要提供约9500尼特的亮度以达到类似的图像可读性。
RGB μOLED的功耗计算与μLED类似，主要区别在于串联结构导致更高的驱动电压。根据eMagin的报告，一款0.87英寸1920×1200显示器峰值亮度可超过25,000尼特。RGB串联μOLED的功耗在图5(f)中以红色曲线表示（全屏白场显示）。要在100%占空比下实现9500尼特亮度，μOLED阵列消耗约944毫瓦。
相比之下，由于彩色滤光片的巨大损耗以及在高电流密度下μOLED EQE的降低，白光μOLED的功耗显著增加一倍至1813毫瓦，如图5(f)中的蓝线所示。为抑制有源矩阵显示设备（如LCD、μOLED和μLED）的图像模糊，需要低占空比（≤30%）。对于这个条件，微显示器的峰值亮度将是原来的3.3倍，无论是白光μOLED还是RGB串联μOLED都无法满足如此苛刻的要求。
3. LCoS
典型的LCoS设备由硅背板、像素化铝电极、液晶层、ITO公共电极和盖板玻璃组成，如图6(a)所示。当入射光两次穿过液晶层时，其偏振态可通过电压诱导的液晶重新取向进行调制。对于幅度调制型LCoS，需要检偏器或偏振分束器将相位延迟转换为幅度调制。
为了实现小像素尺寸，场序彩色广泛采用以消除彩色滤光片。具体地说，面板由外部RGB LED照明，并顺序显示个子帧图像，并由人眼整合成一帧图像。图6(b)显示了两种主要的液晶模式：混合模式扭曲向列（MTN）和垂直排列（VA），它们用于幅度调制型LCoS。前者是常白模式，后者是常黑模式。对于电压关闭（OFF）状态的MTN，液晶从底部基板扭曲到顶部基板，从而改变入射光的偏振态并产生亮态。施加电压可以令液晶重新取向为垂直方向，从而产生灰度级。MTN模式的对比度限制在约1000:1，因为基板中的强表面锚定，靠近基板的液晶很难被电压重新取向。相比之下，VA模式在无外加电压时即可实现暗态，所以可以获得高的轴上对比度。尽管有所述优点，VA模式的视角锥比MTN模式窄，这限制了投影透镜的收集角。
图6(c)显示，边缘场产生于施加电压的像素（ON）和相邻未施加电压的像素（OFF）之间，这会降低幅度调制型LCoS的效率和对比度。尽管VA模式可以表现出比MTN模式更高的反射率，但其严重的FFE降低了整个像素的平均反射率。除了液晶模式相关的反射率RLC mode（考虑FFE后MTN模式约80%），总LCoS反射率（光学吞吐量）同时由镜面反射率Rmirror（约90%）、填充因子（FF~95%）和零级衍射效率ηdiffraction（约95%）决定，如公式11所示。
所以，MTN LCoS的总反射率约为65%。为实现更高的光学吞吐量，可以采用分布式布拉格反射器（DBR）来提高Rmirror，并减小像素间隙以提高FF并减少衍射损耗。
在大多数AR场景中，只有面板的一部分有图像内容。换句话说，AR眼镜中投影的图像和视频通常是稀疏的。然而，传统LCoS系统中的RGB LED照亮整个面板，且不依赖于图像内容。为节省功耗，Avegant和Meta都提出只点亮照亮具有图像内容部分的LED阵列，如图6(d)所示。所以，需要独立控制（局部调光）的分区。
与具有局部调光分区的直视液晶显示器（LCD）相比，LCoS需要更小的LED尺寸来实现相同的功能。节能效果取决于图像内容、分区设计和分区数量。除了节能，它还可以缓解灰框问题。与μLED和串联μOLED等自发光显示器相比，LCoS的对比度通常有限，导致暗态不完美。当环境光不亮且图像内容的APL较低时，灰框变得更加明显，如图6(e)所示。
分区照明架构可以通过完全关闭原本照亮灰框区域的LED来大大消除灰框。最后，局部调光支持局部主色去饱和，以减轻由眼跳或快速头部旋转引起的色彩分离。这个算法最初是为抑制FSC LCD中的CBU而提出，但同时适用于FSC LCoS。关键点在于，通过采用三种去饱和的主色，可以在局部缩小色域。值得注意的是，LPD可以通过在每个子帧中点亮RGB LED来提高亮度。尽管分区照明有诸多好处，但如何在保持紧凑外形的同时设计照明系统并提高均匀性依然具有挑战性。
由于其笨重的PBS立方体，LCoS的外形尺寸比自发光显示器大得多。为减小体积，Himax开发了一种体积约0.5立方厘米的前照式LCoS，通过引入微PBS阵列来实现，如图6(f)所示。从RGB mini-LED阵列发出的光束(S)准直，并由耦合透镜分成A和A’。A和A’都会被所采用的线栅偏振器偏振化为S偏振光。A-s将直接被微PBS阵列反射向LCoS。A’-s将首先经历一次全内反射，然后击中微镜阵列，最后反射向LCoS。
由于LCoS的偏振调制，A-s和A’-s转换为B-p和B’-p，然后穿过微PBS阵列和clean-up偏振器（用于进一步提高对比度）。除了Himax，Avegant同样展示了超紧凑型LCoS。然而，每种方法都有其优缺点。例如，Himax方法对于线偏振光的光学效率仅约10%，而Avegant方法的对比度仅约100:1。
为了在保持高光学效率和高对比度的同时减小LCoS体积，有研究人员提出了一种新颖的照明系统。实现紧凑照明系统的关键元件包括一个入耦合棱镜和一个带有多个平行六面体出耦合棱镜的导光板（LGP），如图6(g)所示。入耦合棱镜将LED发出的光耦合进LGP，光将继续在LGP内通过全内反射传播。图中放大部分可以看到，光束会击中出耦合棱镜并被反射到底部LCoS，其他光束则继续在LGP内传播。对于一个FSC 1024×1024 LCoS面板（像素间距约4.4μm），使用线偏振入射光的模拟光学效率可达40%左右，体积（不含投影光学器件）仅约0.25立方厘米。为简化制造工艺，同时使用四个薄PBS立方体将体积减小到传统PBS系统的25%，如图6(h)所示。对于非偏振输入光，光学效率约为36.7%。
LCoS系统的总功耗由两部分组成：CMOS背板驱动液晶分子的电功率和背光的optical power。电功耗主要取决于APL和液晶模式。不同的液晶模式不仅影响对比度，同时会导致内容依赖性的电功耗。对于“常白”的MTN LCoS，较低的APL内容（即更多像素处于暗态）消耗更多的电功率，因为需要施加电压来重新取向液晶。
为降低电功耗，有研究人员提出了一种8T静态随机存取存储器结构，将0.13μm CMOS的功耗降低了78%。除了电路设计的改进外，通过将CMOS工艺从0.18μm改进到55纳米，1024×1024分辨率LCoS的功耗可从200毫瓦降低到50毫瓦。
LCoS面板由RGB LED或无源矩阵（PM）mini-LED阵列照明。主要的光学损耗来自非偏振LED阵列有限的偏振转换效率、LCoS面板的不完美反射率以及照明系统。据SID Dislay Week 2024，Himax前照式LCoS的光学效率为8.5%，包括LCoS面板和偏振转换。这一光学效率定义为通过前照式照明系统接收到的总流明与从LED发射的所有角度收集到的光之比。LEDoptical power消耗可计算为：
其中ηDuty=96%和ηacceptance=70%分别对应于彩色时序占空比和投影透镜的±15度接收角。Nn是人眼对光源的灵敏度，ηn,e对应于照明系统的系统效率。
LumiLED生产的商用RGB封装LED（型号L1MC-RGB0028000MP0）的WPE分别为30.8%、30.7%和57%。提供3流明白光的总光学效率经计算为781毫瓦，这与Himax估计的4流明/瓦功耗接近。Himax前照式MTN LCoS提供3流明光通量的总功耗约为831毫瓦（APL=0%）至781毫瓦（APL=100%）。假设偏振回收效率为70%，研究人员提出的设计可以将LED功耗进一步降低至仅312毫瓦（APL=0%）至262毫瓦（APL=100%）。
4. DLP
DMD由微镜阵列组成，每个微镜对应一个全彩像素。图7(a)描述了DMD的工作原理。非偏振的FSC LED照亮DMD面板，开/关状态由镜子的旋转控制。在电压开启（ON）状态下，DMD将入射光导向投影透镜，而在电压关闭（OFF）状态下，反射光被涂覆的黑漆吸收。与LCoS相比，DMD通常具有更高的光学效率，因为它可以使用非偏振光，但由自由曲面光学器件组成的照明系统更复杂且更笨重。
与LCoS类似，DLP投影仪的功耗分为两部分：来自LED的optical power和来自MEMS的电功率。对于德州仪器的DLP3010（分辨率1280×720，像素间距约5.4μm），电功耗范围为162至219毫瓦。通过将像素间距减小到4.5μm，功耗可进一步降低30%。
光学效率主要取决于DMD效率、照明系统效率和多层透射率。对于像素间距为5.4μm的DLP3010，考虑到92%的双路径窗口透射率、93%的微镜填充因子、86%的衍射效率和89%的微镜反射率，其DMD效率经计算为68%。照明系统是DLP面板最重要的部分。
2017年，德州仪器为微显示器提出了一种R/B二合一照明系统，并通过Zemax光线追踪实现了超过70%的几何效率。然而，照明光学器件依然太过笨重，因为系统中包含两个LED面板，如图7(b)所示。2023年，德州仪器提出了一种新的紧凑光学架构，通过将照明光源缩小到单个全彩LED面板并移除二向色镜[图7(c)]。然而，RGB通道的几何效率分别降低到42.7%、40.4%和35.7%。考虑到材料吸收和多层透射率（近似为65%），以及68%的DMD效率，RGB LED的光引擎效率（ηe）分别约为18.9%、17.9%和15.8%。LEDoptical power消耗可计算为：
其中ηDuty=96%对应于彩色时序占空比。考虑到RGB封装LED的WPE分别为30.8%、30.7%和57%，计算得出提供3流明白光的总光学效率为222.6毫瓦（即13.5流明/瓦），这与德州仪器估计的14流明/瓦功耗非常吻合。
5. LBS
LBS是AR显示领域的一项成熟技术，在高亮度、小体积（<0.5立方厘米）和高功率效率方面具有独特优势。LBS由RGB激光模块和MEMS扫描器组成。RGB激光通过二向色镜组合并封装，如图8(a)所示。与DLP不同，LBS中的MEMS由两个1D反射镜或一个2D反射镜组成。从紧凑性角度看，一个2D MEMS反射镜是首选，如图8(b)所示，但其驱动功耗约高10%。MEMS驱动功耗取决于扫描器规格，如扫描频率和最大扫描半角（θ）与反射镜直径（D）的乘积（θ-D乘积）。值由所需的显示分辨率和帧速率决定。1D扫描器的θ-D（单位：度·毫米）可近似为：
其中a是反射镜形状因子（矩形反射镜a=1，圆形反射镜a=1.22），N是像素数，λ是光波长。
LBS系统的功耗由两部分组成：激光器的optical power消耗和MEMS扫描器的电功率消耗。与LED相比，激光光源方向性更强，FWHM更窄，但缺点是WPE较低且存在散斑。发射波长为640nm, 532nm, 450nm的RGB激光器的WPE分别为25%, 14%, 10%。尽管DLP和LBS都使用MEMS，但它们的照明系统有数个不同点。
由于方向性更高，激光束在照明系统中被准直。然而，分辨率与扫描镜尺寸和扫描角度成正比。因此，对于高分辨率LBS显示器，较宽的调制传递函数（MTF）可能会降低效率。对于典型的扫描显示器，像素尺寸选择为高斯光斑的FWHM，MTF效率（ηMTF）经计算约为76%。为减少激光散斑，通常在入耦合器处应用消斑膜以降低相干性，其效率ηdespeckle可达80%。为向入耦合器提供ϕn=3流明的白光，MEMS中激光二极管的功耗可计算为：
其中ηdespeckle、ηmirror、ηT和ηMTF分别表示消斑膜效率、MEMS反射镜效率、多层透射率和MTF效率。考虑到ηmirror=85%和ηT=66%，对于2D MEMS反射镜，所需的激optical power为373毫瓦。
MEMS反射镜的功耗在很大程度上取决于驱动方法、θ-D乘积和帧速率。激活MEMS反射镜的功耗低于10毫瓦。然而，由于高驱动电压要求，驱动电子设备消耗的功率显著更高。2007年，有研究人员展示了电磁驱动MEMS，实现了5μm像素尺寸、1024×1024分辨率和150毫瓦功耗，但帧速率限制在18.5 Hz。
2012年，Lemoptix使用电磁2D MEMS反射镜实现了1.5立方厘米的微型投影仪，功耗100毫瓦，扫描速率20kHz，在60 Hz帧速率下实现SVGA（800×600）分辨率。为降低功耗，基于梳状驱动器的静电驱动或使用AlN驱动器的压电驱动是首选。2019年，微软推出了HoloLens 2，视场角为43度×29度，分辨率为47像素每度。所述设计对每种颜色使用两个垂直堆叠的激光器，快速反射镜使用压电驱动，慢速反射镜使用电磁驱动。每个面板的整个显示和图像处理单元的功耗为1瓦。
2022年，意法半导体表示通过从静电驱动转向压电驱动，1D MEMS可将驱动电压从200伏降至17伏。在27.5 kHz谐振频率下，功耗降至20毫瓦，但θ-D乘积限制在15度·毫米。OQmented在2021年和2023年SPIE表示，Lissajous扫描2D MEMS反射镜在60 Hz帧速率下实现2048×1024分辨率，在稀疏内容下仅消耗200毫瓦。根据公式(14)，2D圆形压电反射镜的快轴和慢轴的θ-D乘积分别为22.73和11.36度·毫米。
为确保合适的图像质量，快轴和慢轴的振荡频率分别为35 kHz和600 Hz。由于MEMS的电功耗与振荡频率成正比，并随θ-D乘积增加，研究人员根据测量数据估算MEMS功耗。图8(c)和8(d)表明，估计的快轴和慢轴功耗分别为105毫瓦和30毫瓦。这意味着MEMS的总电功耗为135毫瓦。考虑到上述373毫瓦的激光optical power，在稀疏图像内容（APL~15%）下，估计的总功耗为135毫瓦 + 373毫瓦 × 0.15 = 191毫瓦，这与OQmented报告的实测数据（小于200毫瓦）接近。
6. 智能调光器
AR眼镜的环境对比度（ACR）定义为：
其中Lon、Loff、Lambient和T分别代表显示亮态亮度、显示暗态亮度、环境光亮度和光学组合器的透射率。实现高环境对比度对用户至关重要，因为它增强了对图像内容的视觉敏感度。根据公式(16)，要提高AR眼镜的环境对比度，可以考虑两种方法：通过自适应亮度控制提升Lon；添加智能调光器以降低Lambient。前者无疑会导致功耗增加，而后者会减少环境光。
业界已开发出两种类型的智能调光器：用于全局调光的单像素型和用于局部调光的分段像素型。图9(a)–9(c)分别展示了无调光器、带单像素全局调光器和带分段调光器的AR眼镜。使用全局调光器，见图9(b)，环境光的透射率均匀变化。对于分段调光器，调光器由多个分区组成，所以每个分区的透明度可以通过施加的电压单独控制，见图9(c)。另外，智能调光器优选设计为“常透明”。这意味着在电路故障的情况下，调光器保持透光状态。
就器件操作机制而言，电致变色效应、膜补偿液晶调制器和二向色染料掺杂液晶已证明可行。图9(d)展示了使用电致变色效应的全局智能调光器结构。当施加电压时，离子从存储层被驱动穿过离子导体层向电致变色层移动。随后，离子与电致变色材料相互作用并引起氧化还原反应，改变电致变色材料的氧化态，从而导致透射率变化。
另外，有机电致变色材料可以在不施加电压的情况下保持最终状态，这有助于节省功耗。原始状态可以通过施加反向电压恢复。亮态和暗态的透射率可分别达到90%和0.01%。然而，电致变色材料的慢响应时间（约17秒）是一个主要挑战。为将响应时间缩短到<1秒，有研究人员开发了互补有机电致变色材料与透明纳米颗粒层电极，但峰值透射率降低至约60%。
第二种智能调光器是膜补偿均匀液晶盒，如图9(b)所示。其对比度大于300:1，快速响应时间（8毫秒）支持120 Hz帧速率。2022年，这种分段智能调光器（约5000个分区；孔径尺寸=1.57英寸）应用于Magic Leap 2，可调透射率范围为22%至0.3%，并用于提高环境对比度并实现遮挡。
在SID Display Week 2024，Liqxtal Technology介绍了一款高对比度液晶调光器，具有33%亮态透射率和0.1%暗态透射率。为减轻周期性像素引起的衍射图案，他们采用了S形扫描线和数据线，实现了令人印象深刻的96%开口率。
第三种是二向色染料掺杂液晶盒，见图9(c)，主要优点是偏振无关性。然而，由于染料的有限二向色比，单层器件的对比度通常<5:1。2016年，有研究人员首次提出了一种用于AR显示器的快响应宾主型液晶调光器，透射率可在73%至26%之间调节。2024年，Liqxtal Technology同样报道了一款染料掺杂液晶调光器，具有56%亮态透射率和16%暗态透射率。通过优化染料材料和浓度、液晶盒厚和器件结构，透射率范围可以从约70%扩展到约10%，甚至更宽。
三种智能调光器的性能总结于表1。电致变色效应可提供优异的对比度，但其响应时间相对较慢。相比之下，液晶基智能调光器具有快得多的响应时间，可实现实时动态调光，特别是膜补偿液晶调光器同时提供高对比度和快速响应时间，对于增强AR眼镜的沉浸感非常有用。另一方面，染料掺杂液晶智能调光器的主要优点是其偏振无关性。
7. 总结和展望
表2总结了各种光引擎的优势、挑战和潜在的解决方案。
图10(a) 展示了基于分辨率1000×1000的微显示光引擎在耦入器处产生3流明接收optical power的条件下，计算得出的现有光引擎功耗对比。综合考虑功耗和图像质量，单色μLED显示屏是入门级轻量AR眼镜的一个有吸引力的选择。对于基于X-cube的全彩μLED，若将功耗限制在1瓦以下以防止过热，无疑会将图像内容限制在APL≤30%（即平均图像水平不超过30%）。在相同场景下，LCoS、LBS和DLP能够在APL=100%（代表网页浏览器等情况）时满足此标准。
实现智能调光器有助于降低功耗并提高环境对比度。如果环境光透射率能降低到10%，则1300尼特的显示亮度就足以实现4:1的环境对比度，这相当于将1流明的optical power耦合到波导的耦入器中。在此场景下，电功耗保持不变，但光功耗可降低至原始值的1/3。如图10(b) 所述，所有光引擎都能避免1瓦/面板的过热阈值。
https://www.spiedigitallibrary.org/journalArticle/Download?urlId=10.1117%2F1.AP.7.3.034001
如果功耗能如图10(c)（无智能调光器）和图10(d)（有智能调光器）所示进一步降低，则μLED和LCoS都极具潜力成为下一代AR眼镜的终极解决方案。
对于μLED驱动集成电路，可通过采用先进CMOS工艺降低工作电压，以及采用PMIC根据显示内容关闭未使用模块并调整频率和电压来进一步降低功耗。通过用55纳米CMOS替代0.18微米CMOS，功耗可降低约3倍。
对于基于X-cube的μLED，主要挑战在于小尺寸AlGaInP红光μLED的低效率。通过采用JBD新型的、显示8% WPE的连续多量子阱（MQW）设计，功耗可显著降低。借助智能调光器，即便在户外条件下都有可能避免过热，对于“常暗模式”电路设计也是如此。
对于QDCC μLED，在考虑其实际应用之前，必须克服其光稳定性问题。
在LCoS方面，研究人员提出的新型前照明设计可大大降低功耗至低于DLP的水平。通过进一步实施局部调光，其功耗甚至可能低于LBS。
对于DLP，剩余的挑战在于小型微镜的制造、小像素导致的光效率降低，以及因采用自由曲面光学元件而增加的整体系统体积。
LBS由于其高度准直的激光光源和低功耗的压电式MEMS（微机电系统）驱动机构，依然是能效最高的微显示光引擎，但其有限的帧率和光栅扫描图像质量需进一步改进。
