高分辨率微型顯示器嶄露頭角

　新興的微型顯示器技術(shù)可能會(huì )給便攜式設備帶來(lái)巨大的變革

　　微型顯示器與較大的平板顯示器一樣，也能提供大量的信息，但不同的是，它的可攜帶性和方便性卻大為提高。新興的微型顯示器技術(shù)較現行的微型顯示器具有更好的彩色品質(zhì)和增大了的視角，相信不久會(huì )有更多新的應用領(lǐng)域?！?br />
　　隨著(zhù)微型顯示器市場(chǎng)的復興，涌現出幾種新的顯示技術(shù)，如：硅片上的液晶（LCoS）和硅片上的有機發(fā)光二極管（OLEDoS）等顯示技術(shù)。

　　微型顯示器要考慮的問(wèn)題
　　
　　由于LCoS微型顯示器能將嵌入的控制電子線(xiàn)路包含在內，從而使顯示器成本降低，且體積減小的。然而，LCoS微型顯示器也有一些缺點(diǎn)，那就是這種顯示器是不發(fā)光的，因而當需要增加其功率和面積時(shí)，就需要額外的照明。LCoS微型顯示器的另一個(gè)缺點(diǎn)是，形成時(shí)間連續色彩的電路非常昂貴并且要求提供更多的功率。

　　對于LCoS來(lái)說(shuō)，實(shí)現實(shí)用的大視野裝置是很困難的，因為輸出的光線(xiàn)要有很大的角度要求，但是對于安裝在頭上的微型顯示器來(lái)說(shuō)大視野并沒(méi)有必要。此外，它們要求比投射式LCD或發(fā)光技術(shù)更復雜的光學(xué)部件。
　　
　　另一種值得注意的技術(shù)是激光掃描，靠一面鏡子的振動(dòng)掃描激光束來(lái)產(chǎn)生影像。通常把光束掃描在一塊光導纖維熒光屏上，然后像二維顯示器那樣對它進(jìn)行處理并放大，以產(chǎn)生一幅虛像。
　　
　　通過(guò)某些途徑，讓掃描激光本身進(jìn)入眼睛，以便直接在視網(wǎng)膜上形成圖像。如果使用大功率的激光，就能獲得非常明亮的顯示。安全性、成本、尺寸、溫度敏感性、失真、蛻變和功率都是這種技術(shù)必須面對的基本問(wèn)題。

　　適于靠近眼睛的應用
　　
　　對于那些影響靠近眼睛的裝置在顯示器市場(chǎng)中成為主打產(chǎn)品的所有問(wèn)題來(lái)說(shuō)，OLEDoS微型顯示器提供了可能的解決辦法。做在IC上的有機二極管能夠以寬視角的方式提供類(lèi)似于CRT（陰極射線(xiàn)管）的來(lái)自每個(gè)像素的全色光。
　　
　　OLED技術(shù)的基本特性是能提供許多勝過(guò)LCoS的好處。因為OLEDoS微型顯示器發(fā)射光，所以它們比LCoS微型顯示器具有更寬的視角，同時(shí)由于它們在整個(gè)正向視角上具有同樣的高亮度，因而它們允許有更大的視野和優(yōu)良的光學(xué)影像。

　　與LCoS微型顯示器（對于彩色連續情況，它們需要光源和單獨的ASIC控制，以及存儲芯片）不同，基于OLED的微型顯示器自身幾乎完全包含這些配套部件，從而降低了整個(gè)裝置的成本。這類(lèi)器件在電學(xué)上與無(wú)機的LED類(lèi)似，只是OLED是由類(lèi)似于塑料的有機材料制成的，而LED一般都是由鎵和砷制成的。
　　
　　基本的小分子團OLED單元的結構（由柯達首創(chuàng )并取得專(zhuān)利）是由夾在透明的陽(yáng)極和金屬陰極之間的一堆有機薄層構成的（見(jiàn)圖1）。有機薄層包括一個(gè)有孔的入射層、一個(gè)有孔的輸送層、一個(gè)發(fā)射層和一個(gè)電子輸送層。



　　當把適當的電壓（一般為幾伏）加到這個(gè)單元上時(shí)，注入的正電荷和負電荷在發(fā)射層內復合而生成光（場(chǎng)致發(fā)光）。設計好有機層的結構并選擇好陽(yáng)極和陰極，可使發(fā)射層中的復合過(guò)程達到最大，從而可從OLED器件中獲得最大的光輸出。



　　色彩的均衡
　　
　　在2001年4月，第一批用于視頻的全色OLEDoS微型顯示器已能批量供貨（見(jiàn)圖2）。SVGA+高分辨率的微型顯示器具有超過(guò)150萬(wàn)個(gè)的潛在的彩色子像素元（600×3×852個(gè)像素），并可在顯示器陣列中的每個(gè)像素元上貯存全部的色彩和亮度信息。同時(shí)也消除了大多數其他高分辨率顯示器技術(shù)常會(huì )遇到的閃爍或彩色蛻變。

　　通過(guò)產(chǎn)生包括白光在內的均衡光譜，基于OLED的裝置為客戶(hù)提供了比其他便攜式顯示器技術(shù)所能達到的更好的彩色范圍。結合每個(gè)像素上的精密的亮度等級控制和每個(gè)像素上的彩色存儲，OLED微型顯示器為用戶(hù)提供了優(yōu)越的視頻品質(zhì)和可移動(dòng)的信息產(chǎn)品的性能。
　　
　　這些改進(jìn)不僅消除了彩色蛻變的敏感性，同時(shí)也降低了裝置的電源消耗和成本，從而，在均衡的全色光譜方面，OLED視頻微型顯示器超過(guò)了可批量供貨的最好的LCD筆記本顯示器。

　　光學(xué)要求
　　
　　對于某些技術(shù)來(lái)說(shuō)，最有趣的、同時(shí)也是最困難的是光學(xué)要求。為了存取大量的信息并產(chǎn)生大屏幕的感受，一個(gè)大的視角是很必要的。為了在即使是戴眼鏡時(shí)也能舒適地觀(guān)看，讓眼睛得到極大地松弛是必不可少的。
　　
　　還需要充足的出射光孔，以確保當靠眼睛轉動(dòng)來(lái)適應大視角時(shí)讓瞳孔充滿(mǎn)，同時(shí)保證微型觀(guān)察器相對于眼睛的一些移動(dòng)不會(huì )使圖像衰變。當頭戴式設備不再用手來(lái)操縱時(shí)，也就是說(shuō)，當不能進(jìn)行細調時(shí)，后者是特別重要的。這也會(huì )使眼睛的疲勞降低到最低程度。
　　
　　就LCD技術(shù)來(lái)說(shuō)，存在著(zhù)眾所周知的亮度和對比度隨著(zhù)一個(gè)方向（通常是垂直方向）的角度而變化的現像。如果顯示器是Lambertian式的（也就是說(shuō)，正如OLED的情況那樣，它存在著(zhù)與角度無(wú)關(guān)的始終如一的狀態(tài) ），則在微型觀(guān)察器中，顯示器的狀態(tài)將與眼睛的位置和轉動(dòng)無(wú)關(guān)。
　　
　　這是一個(gè)難以實(shí)現的要求，因為靠通常采用的扭曲向列LCD不能滿(mǎn)足這一要求，除非在那里允許有小的視角。更確切地說(shuō)，在要求充滿(mǎn)觀(guān)察鏡片的所有角度范圍內，顯示器的狀態(tài)必須是Lambertian式的。同樣地，LCD通過(guò)的偏振光會(huì )在低成本快速模壓的聚丙烯鏡片中增加畸變。

　　人機工程學(xué)
　　
　　目前，存在著(zhù)兩種基本的靠近眼睛的虛像裝置：取景器和戴在頭上的顯示器（head-mounted display, HMD）。取景器顯示裝置通常直接安裝在一個(gè)臨時(shí)固定在靠近眼睛的設備上，比如裝在攝錄像機、電子雙目鏡或瞄準器上。而HMD裝置就是戴在頭上的。HMD含有安在頭盔里或頭盔上的微型顯示器、眼鏡、防護鏡或簡(jiǎn)單的頭帶，可完全憑體驗概略描畫(huà)出觀(guān)察者的周?chē)拔铩?br /> 　　
　　用OLEDoS微型顯示器，用戶(hù)不需要使HMD那么精確地定位到眼睛上，因為眼睛的適度移動(dòng)不會(huì )改變影像的亮度或色彩，也允許把顯示器和鏡片放在離眼睛更遠一些的地方。此外，OLEDoS微型顯示器能提供更快的響應時(shí)間，并且可比其他解決辦法消耗更低的功率，這是因為發(fā)光薄膜的厚度僅為幾十納米，所以在OLEDoS中，像素可以構造得非常之小。
　　
　　OLEDoS微型顯示器有可能為極輕便的數字器具和娛樂(lè )類(lèi)產(chǎn)品創(chuàng )造新的機會(huì )。OLED微型顯示器的制造商通過(guò)把數百萬(wàn)個(gè)個(gè)別的低壓光源做在低成本的硅集成電路芯片上，就能生產(chǎn)出單色、白色或全色的顯示器系列。
　　
　　此外，還可以把許多計算機和視頻電子系統的功能直接嵌入在OLED下面的硅內，結果是在降低整個(gè)系統成本的情況下，與其他可能的技術(shù)相比，它成為超小型的裝置。 eMagin公司推出的廣角光輸出、長(cháng)壽命、高速、全可見(jiàn)彩色光譜能力、低成本以及低壓CMOS的兼容性等技術(shù)，使得OLEDoS在寬范圍的“專(zhuān)用顯示器”的應用方面成為理想的微型顯示器技術(shù)