硅基微显示技术

使用硅基微显示技术制造的显示器具有尺寸小、低功耗、图像大的特点,特别适用于移动式个人显示器的投影系统。在各类硅基微显示器中,硅基液晶微显具有明显优势。本文介绍了主要微显示技术及其应用产品,同时分析了微显市场,概述了微显技术在中国的发展。     

硅基微显示器发展现状与研究进展

硅基微显示器以单晶硅为衬底,背板中集成CMOS驱动电路,具有体积小、像素密度高、开关速度快、功耗低等特性,在近眼显示、投影、增强现实/虚拟现实（AR/VR）等领域具有广泛应用。综述数字微镜器件（DMD）、硅基液晶（LCoS）、硅基有机发光（OLED on silicon）、硅基二极管发光（硅基micro-LED）4种硅基微显示器,重点论述硅基OLED和硅基micro-LED的关键技术和研究进展。这些硅基微显示器具有主动发光、高分辨率、高刷新率、高对比度、低功耗等突出特点,在近眼显示领域拥有巨大的应用潜力。     

分辨率为800×600的硅基OLED微显示驱动芯片设计

设计了一款用于驱动分辨率为800×600的OLED微显示器的驱动芯片,利用10位的DAC将数字视频信号转成模拟信号,然后经过两个8位DAC实现数据的偏压和增益调整,可以适应微显示器在不同环境下对亮度和对比度的需要。像素电路采用了改进型的电压型驱动方式,能够在较宽的OLED公共阴极电压范围内维持很大的电流比率。该电路采用0.35μm 2P4M混合信号工艺完成了设计,进行了流片验证,已在芯片表面成功制作了OLED阵列,实现了微显示器的静态和动态画面显示,微显示器亮度可达11 000cd/m2,在此条件下,对比度可达到10 000∶1。     

硅基微显示芯片综述

增强现实技术是元宇宙重要的人机交互平台,其中光学成像部件和微显示屏是成像质量的关键。目前有5种微显示器件：硅基液晶、硅基OLED、硅基micro LED、digital light processing(DLP)、激光扫描振镜。将着重介绍不同微显示屏的组成结构、工艺流程、硅基驱动方式、发展现状及面临的挑战。在硅基驱动部分,将从像素驱动的不同电路和不同驱动电路的优缺点入手,分析不同显示技术在硅基部分的设计和指标挑战。对目前不同技术所能达到的指标进行汇总比较。讨论硅基背板的设计关注点和发展趋势。最后,对不同微显示芯片的应用场景和发展进行讨论。     

一种提高硅基OLED微显示器对比度的像素电路

提出了一种应用于硅基有机发光二极管(Organic light emitting diode,OLED)微显示驱动芯片的新型像素单元电路,具有三个MOSFET和一个存储电容。相比传统的电压驱动像素单元电路,增加的一个MOSFET,可以根据输入数据的变化,自动调节其等效电阻,降低像素单元的最小输出电流。本像素电路能够在较宽的OLED公共阴极电压范围内维持很大的电流比率。该电路采用SMIC 0.35μm 2P4M混合信号工艺进行设计,目前已成功应用于一款分辨率为800×600,像素节距为15μm×15μm的硅基OLED驱动芯片,经测试验证,输出电流范围为280pA~65nA,可以同时满足OLED阵列高亮度和高对比度的要求。     

一种新型硅基液晶微显示器件像素电路的研究

设计了一种新型硅基微显示器件场缓存像素电路结构，并通过SPICE模拟与其他像素电路做比较，分析了其电路特点。新型像素结构可使在电压保持期间影响液晶电容电压的晶体管数量降到最低，从而提高了像素电容的电压保持率，降低了闪烁，并减小了电磁干扰对像素电压的影响，提高了器件可靠性，同时提高了对光照的承受能力及对温度变化的适应能力，改善了显示品质，适用于高亮度显示器件。     

硅基高清OLED微显示器像素驱动电路的设计

本文提出几种新型的硅基OLED高清微显示器像素驱动电路。通过对这几种电路工作方式的详细研究,在性能、面积等方面分别进行对比,评价各个电路的优缺点。文中像素阵列的驱动方式基于分形扫描理论,提高扫描效率。     

一种新型硅基OLED微显示像素电路

在硅基OLED微显示器中,为了解决很小的像素驱动电流的难题,论文提出了一种像素电路。此像素电路由2个PMOS、2个NMOS、1个存储电容、1个OLED和4根信号线组成。并且利用HSPICE基于TSMC 0.35μm CMOS 5V工艺的参数进行了仿真验证。在此像素电路中,当OLED发光时流过OLED的电流是恒定的,并且通过控制OLED的发光时间来实现不同的灰度。此像素电路完全由数字信号控制,能实现精确的灰度调节。通过6个子场,实现了21级灰度,进而论证了实现64级灰度(0~63)的可能性。当OLED发光时,流过的恒定电流是35.3nA。     

基LCoS技术的微型显示器

介绍了一款我国自主开发研制的分辨率为800×600(SVGA)、以单晶硅为基底的微型液晶显示器一LCoS,其中展示了LCoS微显示器系统电路结构、显示芯片物理结构、微显光机放大原理以及相关实物照片.     

一种驱动MOS管工作在饱和区的硅基OLED微显示像素电路

硅基OLED微显示中为了在极小的像素面积内实现微小的OLED工作电流,其像素驱动电路的驱动MOS管一般工作在亚阈值区,存在OLED电流对驱动MOS管的阈值电压和栅源电压失配敏感、外围电路复杂等问题,如果驱动MOS管工作在饱和区则可避免这些问题,但为了获得微小的驱动电流,必须采用尺寸大的倒比MOS管,这又与极小的像素面积冲突。本文提出了一种采用脉宽调制(PWM)技术、驱动MOS管工作在饱和区的OLED微显示像素驱动电路,PWM信号减少了一帧内OLED的实际工作时间,OLED的脉冲电流变大,使驱动MOS倒比管的尺寸减小;由于PWM信号占空比小,同时实现了OLED微小的平均像素驱动电流和亮度。结果表明PWM信号占空比为3%时,实现的OLED驱动电流和像素亮度范围分别为27pA~2.635nA、2.19~225.1cd/m~2,同时采用双像素版图共用技术,在15μm×15μm的像素面积内实现了像素驱动电路的版图设计。     

微显示技术的进展

简单介绍以微显示为基础的背投影显示系统的技术和市场。着重论述LCoS、DLP/DMD、和多晶硅LCD微显示器这三种主要技术的优缺点及它们的发展前景。     

硅基微机械加工技术

阐明了微机电系统（MEMS）的学科内涵,概述了体微机械加工技术、表面微机械加工技术和复合微机械加工技术的特点,运用具体实例对三种硅基微机械加工技术的基本制作工艺过程进行了讨论。     

硅基OLED微显示器像素发光电流稳定性的研究

为了提高硅基OLED微显示器的电流稳定性，提出了一种6T1C型像素电路，该电路既可以减小驱动管阈值电压Vth的偏移，又补偿了OLED发光层电流衰减，利用HSPICE进行仿真，仿真结果表明:在阈值电压偏移量为-7.25ｍＶ~ 7.12ｍＶ和OLED内部电阻偏移量为0~ 8ＭΩ时，该像素电路的发光电流偏差分别为－0.144LSB~ 0.416LSB和-0.48LSB~0.6LSB电流稳定性得到大幅提高。同时，为了保证像素电路能精确反映OLED的电流－电压特性，提出了基于TCLC理论的OLED等效电路模型,该OLED等效电路的仿真数据和实验数据具有良好的一致性。     

LCOS投影显示技术专利现状

文章基于中国专利数据库和德温特世界专利索引数据库,对LCOS投影显示技术领域的专利申请进行了统计分析,为相关人员提供参考。     

硅基液晶显示屏及其应用

介绍了硅基液晶显示屏的特点及其开发现状。尽管它在投影电视机方面已经获得了初步的应用。但其真正的发展机遇却在于手持电话机的需求。     

显示技术与机载平视显示,头盔显示的应用研究

综述各种显示技术与器件的原理及显示特点,分析飞机座舱显示应用的特殊性,研究机载显示应用中的技术,器件选择及机载显示技术的发展动态与方向。     

微显示技术及其发展前景

简单介绍了微显示器及其应用,分析了微显示器市场,比较了不同厂家研制的微显示器产品性能,对微显示技术与发展前景进行了探讨。     

硅基微型系统的应用

简单综述了微机械技术的先进性，该技术包括表面和本体硅微机械，电沉积和键合技术。给出了许多躲开系统设计，生产和应用的实例，并对以下微型系统２分别进行了详细介绍：（１）小型化化学分析系统；（２）空间研究用的微型仪器；（３）小型流体控制系统；（４）扫描探针系统；（５）静电和超声波微电机；（６）躲开光－机械系统。