高分辨率微型顯示器嶄露頭角

　新興的微型顯示器技術可能會給便攜式設備帶來巨大的變革

　　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較現行的微型顯示器具有更好的彩色品質和增大了的視角，相信不久會有更多新的應用領域。　

　　隨著微型顯示器市場的復興，涌現出幾種新的顯示技術，如：硅片上的液晶（LCoS）和硅片上的有機發光二極管（OLEDoS）等顯示技術。

　　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，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，那就是這種顯示器是不發光的，因而當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是，形成時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來說，實現實用的大視野裝置是很困難的，因為輸出的光線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或發光技術更復雜的光學部件。
　　
　　另一種值得注意的技術是激光掃描，靠一面鏡子的振動掃描激光束來產生影像。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行處理并放大，以產生一幅虛像。
　　
　　通過某些途徑，讓掃描激光本身進入眼睛，以便直接在視網膜上形成圖像。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必須面對的基本問題。

　　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中成為主打產品的所有問題來說，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技術的基本特性是能提供許多勝過LCoS的好處。因為OLEDoS微型顯示器發射光，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良的光學影像。

　　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，從而降低了整個裝置的成本。這類器件在電學上與無機的LED類似，只是OLED是由類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薄層構成的（見圖1）。有機薄層包括一個有孔的入射層、一個有孔的輸送層、一個發射層和一個電子輸送層。



　　當把適當的電壓（一般為幾伏）加到這個單元上時，注入的正電荷和負電荷在發射層內復合而生成光（場致發光）。設計好有機層的結構并選擇好陽極和陰極，可使發射層中的復合過程達到最大，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其他高分辨率顯示器技術常會遇到的閃爍或彩色蛻變。

　　通過產生包括白光在內的均衡光譜，基于OLED的裝置為客戶提供了比其他便攜式顯示器技術所能達到的更好的彩色范圍。結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越的視頻品質和可移動的信息產品的性能。
　　
　　這些改進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。

　　光學要求
　　
　　對于某些技術來說，最有趣的、同時也是最困難的是光學要求。為了存取大量的信息并產生大屏幕的感受，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，以確保當靠眼睛轉動來適應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。當頭戴式設備不再用手來操縱時，也就是說，當不能進行細調時，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的始終如一的狀態 ），則在微型觀察器中，顯示器的狀態將與眼睛的位置和轉動無關。
　　
　　這是一個難以實現的要求，因為靠通常采用的扭曲向列LCD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，顯示器的狀態必須是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。

　　人機工程學
　　
　　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、防護鏡或簡單的頭帶，可完全憑體驗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，因為眼睛的適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一些的地方。此外，OLEDoS微型顯示器能提供更快的響應時間，并且可比其他解決辦法消耗更低的功率，這是因為發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類產品創造新的機會。OLED微型顯示器的制造商通過把數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，結果是在降低整個系統成本的情況下，與其他可能的技術相比，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，使得OLEDoS在寬范圍的“專用顯示器”的應用方面成為理想的微型顯示器技術