高分辨率微型顯示器嶄露頭角

　新興的微型顯示器技術(shù)可能會給便攜式設(shè)備帶來巨大的變革

　　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(xiàn)行的微型顯示器具有更好的彩色品質(zhì)和增大了的視角，相信不久會有更多新的應(yīng)用領(lǐng)域。　

　　隨著微型顯示器市場的復(fù)興，涌現(xiàn)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(jī)發(fā)光二極管（OLEDoS）等顯示技術(shù)。

　　微型顯示器要考慮的問題
　　
　　由于LCoS微型顯示器能將嵌入的控制電子線路包含在內(nèi)，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(dāng)需要增加其功率和面積時，就需要額外的照明。LCoS微型顯示器的另一個缺點(diǎn)是，形成時間連續(xù)色彩的電路非常昂貴并且要求提供更多的功率。

　　對于LCoS來說，實(shí)現(xiàn)實(shí)用的大視野裝置是很困難的，因?yàn)檩敵龅墓饩€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說大視野并沒有必要。此外，它們要求比投射式LCD或發(fā)光技術(shù)更復(fù)雜的光學(xué)部件。
　　
　　另一種值得注意的技術(shù)是激光掃描，靠一面鏡子的振動掃描激光束來產(chǎn)生影像。通常把光束掃描在一塊光導(dǎo)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)必須面對的基本問題。

　　適于靠近眼睛的應(yīng)用
　　
　　對于那些影響靠近眼睛的裝置在顯示器市場中成為主打產(chǎn)品的所有問題來說，OLEDoS微型顯示器提供了可能的解決辦法。做在IC上的有機(jī)二極管能夠以寬視角的方式提供類似于CRT（陰極射線管）的來自每個像素的全色光。
　　
　　OLED技術(shù)的基本特性是能提供許多勝過LCoS的好處。因?yàn)镺LEDoS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，同時由于它們在整個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(xù)情況，它們需要光源和單獨(dú)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，從而降低了整個裝置的成本。這類器件在電學(xué)上與無機(jī)的LED類似，只是OLED是由類似于塑料的有機(jī)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(tuán)OLED單元的結(jié)構(gòu)（由柯達(dá)首創(chuàng)并取得專利）是由夾在透明的陽極和金屬陰極之間的一堆有機(jī)薄層構(gòu)成的（見圖1）。有機(jī)薄層包括一個有孔的入射層、一個有孔的輸送層、一個發(fā)射層和一個電子輸送層。



　　當(dāng)把適當(dāng)?shù)碾妷海ㄒ话銥閹追┘拥竭@個單元上時，注入的正電荷和負(fù)電荷在發(fā)射層內(nèi)復(fù)合而生成光（場致發(fā)光）。設(shè)計好有機(jī)層的結(jié)構(gòu)并選擇好陽極和陰極，可使發(fā)射層中的復(fù)合過程達(dá)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（見圖2）。SVGA+高分辨率的微型顯示器具有超過150萬個的潛在的彩色子像素元（600×3×852個像素），并可在顯示器陣列中的每個像素元上貯存全部的色彩和亮度信息。同時也消除了大多數(shù)其他高分辨率顯示器技術(shù)常會遇到的閃爍或彩色蛻變。

　　通過產(chǎn)生包括白光在內(nèi)的均衡光譜，基于OLED的裝置為客戶提供了比其他便攜式顯示器技術(shù)所能達(dá)到的更好的彩色范圍。結(jié)合每個像素上的精密的亮度等級控制和每個像素上的彩色存儲，OLED微型顯示器為用戶提供了優(yōu)越的視頻品質(zhì)和可移動的信息產(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)來說，最有趣的、同時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，一個大的視角是很必要的。為了在即使是戴眼鏡時也能舒適地觀看，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(dāng)靠眼睛轉(zhuǎn)動來適應(yīng)大視角時讓瞳孔充滿，同時保證微型觀察器相對于眼睛的一些移動不會使圖像衰變。當(dāng)頭戴式設(shè)備不再用手來操縱時，也就是說，當(dāng)不能進(jìn)行細(xì)調(diào)時，后者是特別重要的。這也會使眼睛的疲勞降低到最低程度。
　　
　　就LCD技術(shù)來說，存在著眾所周知的亮度和對比度隨著一個方向（通常是垂直方向）的角度而變化的現(xiàn)像。如果顯示器是Lambertian式的（也就是說，正如OLED的情況那樣，它存在著與角度無關(guān)的始終如一的狀態(tài) ），則在微型觀察器中，顯示器的狀態(tài)將與眼睛的位置和轉(zhuǎn)動無關(guān)。
　　
　　這是一個難以實(shí)現(xiàn)的要求，因?yàn)榭客ǔ２捎玫呐で蛄蠰CD不能滿足這一要求，除非在那里允許有小的視角。更確切地說，在要求充滿觀察鏡片的所有角度范圍內(nèi)，顯示器的狀態(tài)必須是Lambertian式的。同樣地，LCD通過的偏振光會在低成本快速模壓的聚丙烯鏡片中增加畸變。

　　人機(jī)工程學(xué)
　　
　　目前，存在著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臨時固定在靠近眼睛的設(shè)備上，比如裝在攝錄像機(jī)、電子雙目鏡或瞄準(zhǔn)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(hù)鏡或簡單的頭帶，可完全憑體驗(yàn)概略描畫出觀察者的周圍景物。
　　
　　用OLEDoS微型顯示器，用戶不需要使HMD那么精確地定位到眼睛上，因?yàn)檠劬Φ倪m度移動不會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(yuǎn)一些的地方。此外，OLEDoS微型顯示器能提供更快的響應(yīng)時間，并且可比其他解決辦法消耗更低的功率，這是因?yàn)榘l(fā)光薄膜的厚度僅為幾十納米，所以在OLEDoS中，像素可以構(gòu)造得非常之小。
　　
　　OLEDoS微型顯示器有可能為極輕便的數(shù)字器具和娛樂類產(chǎn)品創(chuàng)造新的機(jī)會。OLED微型顯示器的制造商通過把數(shù)百萬個個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(jī)和視頻電子系統(tǒng)的功能直接嵌入在OLED下面的硅內(nèi)，結(jié)果是在降低整個系統(tǒng)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、長壽命、高速、全可見彩色光譜能力、低成本以及低壓CMOS的兼容性等技術(shù)，使得OLEDoS在寬范圍的“專用顯示器”的應(yīng)用方面成為理想的微型顯示器技術(shù)