微显示器是相比于常规显示器屏幕尺寸更小的显示器，其尺寸范围没有一个明确的定义，通常不超过3英寸。一般认为，用于VR/AR、智能手表、枪瞄炮瞄、EVF上的显示器被称为微显示器。而这些显示器又分两种，一种需要光学系统进行放大，一种是直接显示。对于VR/AR，全部是需要搭配光学系统的。

作为显示器，其重要指标包括分辨率、刷新率、色域、亮度、对比度、响应速度等。同时，作为近眼显示，还有FOV（视场角）、PPD（角解析度）、重量&体积等需求。这里重点介绍几个比较关键的指标。

• PPD

VR/AR领域有一个词叫做纱窗效应，简单理解即看着模糊，其主要原因就是解析度不够。一般认为人眼的解析度为~60ppd，意味着要做到60ppd的图像，才能实现视网膜屏的效果，如图一。

图一：人眼可视角度和极限分辨率示意图（图源：poppur）

PPD的计算公式如下：

d: 眼睛和像的距离

根据公式简单推算一下，在3m处投射出一个55寸的4K（2K屏*2，双眼叠加）屏幕ppd大约为33，如表一；而如果在3m处投射出一个55寸的8K（4K屏*2）屏幕ppd大约为65，因此未来要实现retina display，4K的微显示器必不可少。

表一：PPD与分辨率、屏幕尺寸、观看距离的关系@2K屏*2

进一步的，如果该55in 8K的像是由两个1.3in的微显示器放大生成，则该微显示器ppi要在4400以上（iPhone13的ppi为460），可见如要彻底消除纱窗效应，对微显示器的分辨率要求是非常高的。

• FOV

根据上述人眼的视场角特点，通常认为FOV>120°可实现较好的沉浸感。根据下述FOV的定义公式，可以看出FOV由投射出屏幕大小和观看距离（成像距离）决定。简单计算一下，在1m处投射出一个65in的屏幕，FOV大约是123°，可见这个指标还是非常之高的。这里只讨论了横向FOV，未讨论纵向FOV。

横向FOV = 2*arctan(横向尺寸/2d)

  d: 眼睛和像的距离

由PPD和FOV的定义可以发现，当微显示器的分辨率已经确定时，如果投射出的屏幕越大、成像距离越近，则FOV越大、PPD越小；如果投射出的屏幕越小、成像距离越远，则FOV越小、PPD越大。即FOV和PPD是tradeoff的关系，如果把FOV做大，即意味着把PPD做小。

补充一点，刚提到人眼实际只能看清聚焦点处很小的距离，根据此特点，结合眼动追踪技术，可以实现如下效果：只针对人眼注视位置进行高解析度的图像渲染，其他区域采用低分辨率图像渲染，随着注视位置的变化，不同位置的图像渲染解析度实时变化。但是注意，这里带来贡献主要是算力的节约，实际上对屏幕而言，还是需要以最高解析度为标准，只不过不同地方呈现的画面解析度不同。

• 刷新率

这里主要是要讨论VR的延迟感，其中涉及三个概念：1，响应速度，一般用GTG（Gray to Gray）表征，指某两个灰阶亮度之间10%~90%的变化时长；2，刷新率，指显示屏每秒画面被刷新的次数，或者理解为每秒可呈现的图像数；3，帧率（或者说每秒的帧数，fps），通常指显卡每秒能输出的图像数，不过我们一般理解是实际成像数，如游戏中呈现的fps57指的是每秒实际呈现57张图像。

直接对人眼起作用的即是fps值，该值与显卡的帧率和屏幕的刷新率均有关系，利用垂直同步、Gsync、Freesync等技术达到信号输出和屏幕显示比较好的搭配（有效帧数最大化）。一般会认为刷新率高，响应速度就更快，但两者并不是绝对的正相关，也可以存在而响应速度不高但刷新率很高的情况，这里不展开。但是可以这么理解，高响应速度（较少拖尾效应）和高刷新率，是实现高fps的先决条件。

图三：不同刷新率的效果（图源：87870.COM）

对于人眼，需要多少fps才能感觉不出延迟感呢？有人说60，有人说90，有人说无穷大，目前尚无一个明确的结论。姑且按60fps算，那么对刷新率需求就是≥60Hz。但上述是指静态模式，而佩戴VR眼镜时，会经常遇到头部转动的情况，转速可轻松达到120°/s，即1帧内转动了2°，此时如果画面没有刷新，就会感到明显的拖影感。通常解决的方法是提高刷新率同时降低余晖（对LCD是提高响应速度，对OLED是减少发光时间），因此60fps实际是远远不够的。关于VR的延迟感，又分帧间延迟和和帧内延迟，如果小伙伴们有兴趣，我们可以后面再详细聊聊。

• 亮度

亮度也是非常关键的指标，不过微显示器需要经过光学系统进入人眼，因此有两个指标，一个是显示亮度，即显示屏出光亮度，一个是入眼亮度，即经过光学系统后人眼感受到的亮度。目前光学系统的光损比较严重，如pancake技术，光损一般超过90%。VR是封闭环境，对亮度要求相对不高，假定入眼亮度为100nit，如采用pancake，显示屏亮度需要1,000nit以上。AR则完全不同，因为其背景为真实环境，一般认为显示亮度要高于环境亮度5倍才算清晰，白天环境亮度轻松达到10,000nit以上，因此对入眼亮度要求是非常高的，在光学系统光损如此高的情况下，对显示器的亮度要求非常之高（如果不采用墨镜等遮光方案），即使达到亮度要求，功耗也是无法忍受的，因此还需要微显示器和光学系统一起努力。

微显示器几个重要的指标如上，具体规格标准尚未形成共识。最近Meta提出了一个有趣的概念——视觉图灵测试(Visual Turing Test)，即达到人无法分辨是显示器还是真实环境的效果，相信各项指标和对应的规格标会准逐渐明确。