摘要：当前，传统发射式显示器正朝着小型化方向发展，但受限于物理特性，其性能面临明显瓶颈：像素尺寸越小，光发射均匀性越差，光强度也随之降低，这一问题在VR与AR头显等近眼显示应用中尤为突出。

瑞典研究团队近期提出一种创新性电子墨水显示解决方案，该方案有望为超紧凑、视网膜级虚拟现实（VR）头显与增强现实（AR）眼镜的研发铺平道路。

当前，传统发射式显示器正朝着小型化方向发展，但受限于物理特性，其性能面临明显瓶颈：像素尺寸越小，光发射均匀性越差，光强度也随之降低，这一问题在VR与AR头显等近眼显示应用中尤为突出。

在近期发表于《自然》（Nature）杂志的一篇研究论文中，该研究团队正式介绍了“视网膜电子墨水显示器”（RetinalE-InkDisplay）。与当前主流VR头戴设备所采用的显示技术（此类设备多通过微型OLED面板减小体积与重量）不同，该新型显示器旨在为近眼显示领域提供全新解决方案。

传统电子纸（E-Paper）技术难以满足高逼真度、高保真图像对分辨率的需求，而该团队提出的新型电子纸技术具有显著突破——其核心在于可电调节的“元像素”（Meta-Pixel），单个元像素宽度仅约560纳米。这一设计使显示器的像素密度达到每英寸25,000像素（PPI）以上，较目前三星Galaxy XR、苹果Vision Pro等主流头显所采用的显示屏（像素密度约为4,000PPI）高出一个数量级。

论文指出，每个元像素由三氧化钨（WO₃）纳米盘构成。在电还原过程中，这些纳米盘会发生可逆的“绝缘体-金属”相变，该过程可动态改变材料的折射率与光吸收率，进而实现对亮度与色彩对比度的纳米级精准控制。

实际应用中，在环境光照射条件下，该显示器能够呈现出比人类发丝更精细的明亮、饱和色彩，同时可实现深黑色显示效果。据研究数据显示，其光学对比度约为50%，相当于高动态范围（HDR）显示的反射效果。

研究团队表示，该技术在AR与VR显示器中均具备应用潜力。论文附图展示了两种应用场景的概念性光学堆栈结构，其中图A代表VR显示器的光学堆栈，图B代表AR显示器的光学堆栈。

不过，该显示屏仍存在若干显著不足。除分辨率外，其全彩视频显示频率仅“超过25赫兹（Hz）”，远低于VR用户舒适观看所需的频率标准。研究人员明确指出，除刷新率相对较低外，视网膜电子纸技术还需在色域覆盖范围、运行稳定性及使用寿命等方面进一步优化。

论文对此提出优化方向：“降低工作电压与探索替代电解质材料，是延长器件耐用性、降低能耗的潜在工程路径。此外，该技术的超高分辨率特性，要求研发用于独立像素控制的超高分辨率薄膜晶体管（TFT）阵列——这一技术突破将为实现完全可寻址的大面积显示器提供可能，因此是未来研究与技术发展的关键方向。”

尽管电子纸显示器本身功耗极低，但如何使元像素有效发挥功能，并与图形计算能力实现融合，仍是当前面临的重要挑战。尽管这一挑战源于技术优势，但仍需针对性解决。

至少如论文所述，该底层技术有望生产出尺寸与像素密度均突破现有水平的XR（扩展现实）显示器。而达到人类视觉感知极限，正是行业长期期待的“圣杯时刻”之一。

然而，将刷新率提升至25Hz以上至关重要。论文明确指出，25Hz虽可满足基础视频播放需求，但沉浸式VR环境需至少60Hz的刷新率才能达到最低舒适度标准，72Hz为更优选择，而90Hz已成为当前主流VR设备的刷新率标准。

此外，该电子纸显示器与低分辨率微型OLED显示器的性能对比亦值得关注——仅从技术原理来看，其提出的“环境光照明实现HDR”机制仍需进一步验证。从技术本质而言，该显示器的元像素通过吸收与散射环境光实现显示效果，类似Vantablack材料的光学特性，其实际显示效果或需实物观测才能充分验证。

暂不论合理的技术质疑，当前行业已进入“XR显示器可重现现实视觉效果”的讨论阶段（至少从人眼感知层面而言），这一技术发展阶段本身已具备重要意义。

来源：93913虚拟现实