VR微显示模组：屏幕决定核心参数，从Fast-LCD向硅基OLED升级
微显示模组的屏幕核心参数PPD、Persistence决定清晰度、眩晕程度，显示屏幕持续升级以提升用户体验。
PPD（PixelPerDegree；PPD=PX/FOV）决定清晰度：与传统屏幕不同，VR等近眼设备使用角分辨率PPD衡量屏幕清晰度，指视场角表示平均每1°夹角内填充的像素点的数量。
由于VR屏幕离眼睛近，引入了PPI（PixelsPerInch；PPI=√长度像素数2+宽度像素数2屏幕尺寸）像素密度指标。
由于VR特殊的分屏播放形式，在显示的时候单个画面只会用到屏幕一半的像素点，再加上光学镜片、屏幕材质等因素的影响，复杂的光学系统位于用户眼睛与显示面板之间会严重降低图像质量，VR感知分辨率远远低于面板分辨率。
人单眼等效的VR屏幕分辨率是与16K分辨率（x，1.32亿像素）最为接近，目前OculusQuest2显示器可提供单眼x像素的分辨率，爱奇艺奇遇2pro等能达到单眼4K的分辨率，距离人视网膜分辨率的差距仍较远。提升PPD可以通过1）提升PPI与2）降低FOV，但提升PPI进一步增加对屏幕的要求，降低FOV则会影响沉浸感。
Persistence（余晖效应）决定眩晕程度：
余晖效应指人眼在观察景物时，光信号传导至人大脑神经，需经过一段短暂的时间，光的作用结束后视觉形象并不立即消失从而产生眩晕感。为了降低晕眩感，VR设备需要高刷新率来降低屏幕余晖。
为弱化余晖现象，VR设备可以1）提高刷新率或2）减少像素响应时间，如果刷新率可以达到hz，眩晕感将大幅降低。
其中提高刷新率会增加系统功耗，减少像素响应时间则对驱动技术及像素材料提出更大挑战。
来源：安信证券
屏幕是决定沉浸体验最重要的决定因素之一，对分辨率/PPI及刷新率要求较高。
高次像素排列密度PPI可以解决纱窗效应。纱窗效应是指在像素不足的情况下，实时渲染引发的细线条舞动、高对比度边缘出现分离式闪烁现象。
造成纱窗效应主要与次像素排列密度不足有关，次像素之间的间距越大，不发光的部分越明显，透过VR看起来就像是在眼前蒙了纱窗一般有种模糊感，影响VR的沉浸感及视觉清晰度。高刷新率使画面更加平滑，减少画面延迟与重影，同时缓解眩晕感。
一般而言VR设备不眩晕至少需要有Hz及以上的刷新率以及4K及以上的分辨率。时延为刷新率的倒数，Hz的刷新率对应的时延是8.33ms，人眼可以明显察觉90-Hz到-Hz的提升，超过Hz后，人眼对刷新率提升的敏感程度将逐步递减。
目前主流屏幕以Fast-LCD为主，兼顾高刷新率与性价比。一般OLED屏幕的刷新率明显有优势，但纱窗效应较明显，且成本较高，LCD屏幕的次像素间距比OLED要小，纱窗效应减轻很多，改良后的Fast-LCD技术使用全新液晶材料（铁电液晶材料）与超速驱动技术（overdrive）有效提升刷新率至75-90Hz，同时也具有较高的量产稳定性及良率，兼具效果与性价比。
年，京东方VR专用显示模组出货量就达万片，涉及VR整机产品已超20款，包括OculusQuest2、华为VR。
OculusQuest2即采用一块改良后的Fast-LCD替换上代Quest产品中的两块AMOLED。
未来主流屏幕硅基OLED将是最佳解决方案。
AMOLED器件背板普遍采用非晶硅、微晶硅或低温多晶硅薄膜晶体管，而硅基OLED创新性结合半导体与OLED，显示器件采用单晶硅芯片基底。
单晶硅芯片采用现有成熟的集成电路CMOS工艺，实现显示屏像素的有源寻址矩阵的同时可实现如SRAM存储器、T-CON等多种功能的驱动控制电路，大大减少了器件的外部连线，增加了可靠性，实现了轻量化。
此外，硅基OLED微显示器件像素尺寸为传统显示器件的1/10，精细度远远高于传统器件。
硅基OLED的优越性能包括：
1）超高分辨率：
VR设备分辨率PPD拉满至人眼角分辨率上限，提升沉浸感体验。人眼正常视力下极限角分辨能力约50～60PPD，而现有单屏4K（分辨率为×2）、视场角°的VR头显设备约为18PPD；单屏2K（分辨率为×）、视场角60°的VR头显设备约为36.7PPD。硅基OLED0PPI分辨率较传统低温多晶硅LTPS-OLED显示器PPI大幅提升，从而提升VR设备PPD至60PPD。
2）超高刷新率：
刷新率可达0Hz，有效减缓VR设备使用眩晕感。低刷新率导致更强的图像闪烁和抖动感，最终带来眼睛酸痛、头晕目眩等症状，是使用VR设备带来眩晕感的重要原因。刷新率达到Hz，即可改善运动镜头的画面跳停现象和模糊现象，完全消除高亮度、宽视角情况下的临界闪烁现象。硅基OLED刷新率可达0Hz，大幅超越现有VR设备最高刷新率90Hz。
3）体积小、重量轻，大幅改善使用体验：
硅基OLED微型显示器件像素仅为传统显示器件的1/10。此外，硅基OLED以单晶硅芯片为基底，减少了器件的外部连线，比采用其他显示方案减重50%以上。
AR：LCOS为当前AR主要方案，MicroLED是远期最佳
光学与显示领域仍是AR硬件的重要突破点，光学与显示占据0美元级AR硬件成本的43%。AR眼镜的光学与显示模组包括近眼显示（即光学镜片）、微显示器及与二者相关的景深技术。
光学显示是AR眼镜组成的核心部分，影响最终成像效果，光学显示之于AR眼镜相当于屏幕之于手机。AR眼镜其余供应链环节与智能手机重合度较高，量产及普及的壁垒较低。
以HoloLens为例，主要硬件包括全息处理模块、2个光导透明全息透镜、2个LCos微型投影以及6个摄像头，总成本美元。其中LCos微型投影设备与透明全息透镜达美元（中国部分厂家单个LCos微型投影仪成本-0元不等）、占比43%，全息处理单元（CPU、GPU、HPU）成本约美元、占比31%，存储设备美元，6个摄像头及传感器成本美元，电池30美元。
LCOS是当前AR微显示的主要方案，MicroLED是远期最佳解决方案AR有四类显示方案：LCOS、DLP、硅基OLED、MicroLED，其中LCOS是当前主要方案，波导+MicroLED是远期最佳解决方案。
LCOS硅基液晶（liquidcrystalonsilicon），将液晶分子填充于上层玻璃基板和下层金属反射层之间，金属反射层和顶层ITO公共电极之间的电压共同决定液晶分子的光通性，而显示驱动电路直接在硅基板上完成制备。
LCoS的显示原理为入射的S偏振光经过液晶层，若液晶不产生扭转，达到底部金属反射层反射回来时仍为S偏振光，穿过液晶层射出。
随后经过PBS棱镜反射回到原来光路，光线不进入投影光路，即此像素呈现“暗态”。
反之，若液晶发生偏转，入射的S偏振光在经过液晶层时会发生偏振，可穿过PBS棱镜是，将进入投影光路，即呈现“亮态”。
LCoS的制作工艺主要为通过半导体工艺进行刻蚀与沉积制造将液晶层和各种保护反射层制备到硅基驱动。
目前由于LCOS量产工艺成熟，大部分参数都适配光波导，其目前是AR主要方案。DLP数字光处理（DigitalLightProcessing），原理与LCoS类似，但是不是通过液晶对光学进行处理，而是通过棱镜。DLP核心在于DMD（DigitalMicromirrorDevice），该核心MEMS器件由TI长期垄断。制作工艺主要为通过半导体工艺制作MEMS系统控制楞镜偏转，从而控制光路。
硅基OLED（OLED-on-Silicon）方案，原理与传统OLED方案相似，由于在玻璃基板上很难驱动小尺寸的像素，从而使用CMOS工艺来替代。但由于OLED方案的光亮度小，如果配合光波导在户外使用效果不佳。硅基OLED方案会限制AR的使用场景，配合光波导效果不佳，目前看不是主流方案。
Micro-LED高集成半导体信息显示技术，指以自发光的微米量级的LED为发光像素单元，将其组装到驱动面板上形成高密度LED阵列的显示技术。由于microLED芯片尺寸小、集成度高和自发光等特点,在显示方面与LCD、OLED相比在亮度、分辨率、对比度、能耗、使用寿命、响应速度和热稳定性等方面具有更大的优势。
Micro-LED是目前业界内比较公认的最佳解决方案，其刷新率、亮度、发光方式、像素密度等指标都可以提供最佳性能指标。但由于其像素尺寸，间距都是几微米量级，给量产及全彩方案带来了极大的挑战。
JBD已于年实现了点间距5μm，0DPI的单色MicroLED晶圆量产；随着海兹定律推动LED成本持续下探，芯片尺寸不断下降，MicroLED正在快速落地，有望成为搭配光波导的最终AR显示技术。
Micro-LED的显著优势构建在复杂的工艺流程与严苛的技术门槛上。Micro-LED显示主要包括外延生长、驱动背板制作、芯片制作、批量转移等工艺流程。其中，芯片制造、巨量转移、驱动是Micro-LED产业化的主要痛点，巨量转移更是“难上加难”。
目前，业界推出了Stamp转移、激光转移、自组装转移以及bonding、Interpose等转移技术，但总体来看，转移技术的成熟度和良率水平还有待提升，需要全产业链的持续探索和优化。
来源：整理于安信证券
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