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。     

硅基液晶显示器(LCoS)核心——显示系统芯片的设计分析

LCoS的核心－－显示芯片既不同于普遍的IC芯片,又非传统的TFT－LCD驱动电路与显示矩阵简单组合的芯片,而是一块多功能、多结构、与现代CMOS制造工艺息息相关的片上系统（SOC：system on chip),即整个显示系统集成到一个芯片上,因此SOC类芯片的设计必须全盘考虑整个系统的各种情况,也正是因为如此综合周全,与普通IC组成的系统相比,SOC可以在同样的工艺技术条件下,实现更高性能的系统指标。以新型的系统芯片方式设计生产的新一代微型显示器－－LCoS应用前景预计将非常广阔。     

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。     

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。     

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。     

基于光源偏振补偿的硅基液晶激光三维显示光学引擎

基于光源偏振补偿硅基液晶(LCOS)光学引擎的激光三维(3D)显示系统对传统的LCOS光学引擎引起的偏振光损失进行了补偿,使经由照明系统进入光学引擎的不同偏振方向的激光全部参与成像,既可以实现激光3D立体显示,还提高了二维(2D)显示时的光能利用率。进行2D显示时,入射激光的s偏振光和p偏振光分别对应于不同LCOS同时成像,成像后的图像在屏幕上相互叠加,投影后图像的亮度约为未进行偏振补偿时的2倍。当输入3D视频信号时,正交偏振的p偏振光和s偏振光分别对应于左右眼图像同时成像,观看者配戴由正交偏振片制成的眼镜,可实现双像分离,实现激光3D显示。     

LCoS显示芯片设计与应用

LCoS显示芯片是一种反射式液晶显示器，其周边驱动器和有源象素矩阵使用CMOS技术制作在单晶硅衬底上，并以该晶片为基底封装液晶盒，因而拥有了小尺寸和高显示分辨率的双重特性。本文详细讨论了LCoS显示芯片的结构和用途，展示了LCoS显示芯片的设计方法及其实际设计结果。     

LCoS平板微显示驱动技术研究

研究了硅基液晶(LCoS)微显示驱动电路的制备工艺、电路设计、版图绘制以及显示功能测试.采用化学机械抛光(CMP)工艺实现硅片表面平坦化方案,满足了LCoS微显示对表面平整度的要求;合理布设两层金属布线,巧妙实现遮光作用;利用剥离的方法制备Ag反射电极,解决了Ag工艺与标准CMOS集成电路工艺的兼容问题;在硅基片上制作出U形PAD,通过导电胶与公共电极ITO相接.电路设计中采用了对台阶电平计数的办法实现DA转换的功能,既降低了电路设计难度,又方便测试过程中对灰度电平的调整.制备出LCoS微显示驱动面板,实现了QVGA分辨率、16级灰度LCoS、帧频50 HZ的视频显示.     

混合扭曲向列相模式的液晶盒参数对硅基液晶显示器的影响

90°混合扭曲向列相液晶(MTN)模式因其良好的关态色散特性、低驱动电压而被应用于小型或者微型硅基液晶显示器(LCOS)。针对MTN模式,模拟研究了液晶弹性常数、介电各向异性、预倾角以及盒厚变化对显示效果的影响,研究结果为硅基液晶显示器的开发提供了一定的理论依据。     

基于CPLD的LCD显示缓冲驱动器设计

DSP具有较高的数字信号处理速度,为电机及其他运动控制领域的应用提供了性能优异的设计平台,通常一个完整的控制方案需要利用液晶屏输出显示各种控制参数,这种传统的慢速设备往往与DSP的高速处理能力及实时控制的要求产生矛盾,文章介绍了一种利用复杂可编程逻辑器件CPLD设计的显示缓冲驱动器,解决了DSP芯片的高速运算能力与LCD液晶显示模块显示速度较低这一矛盾的有效方法,同一行字符,通过该缓冲驱动器控制LCD显示比直接用DSP控制LCD显示节省至少9 ms,降低了DSP耗费在LCD上的等待时间,提高了DSP的效率,优化了系统。     

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。     

基于CPLD的LED显示屏异步控制系统设计

介绍在LED显示屏异步控制系统中基于CPLD的设计方法,对实际应用中涉及的分组分块的概念和地址变换进行了说明。采用模块化设计方法对CPLD进行设计,并给出了硬件描述语言的具体结构。     

用单片机+CPLD实现液晶显示

本文介绍TC1602A液晶显示器的应用，以及单片机和CPLD综合应用的电路和软件设计，将CPLD应用到逻辑电路设计中，既简化了硬件电路，又节省了系统资源。     

反射型硅基液晶显示模式

文章列举了适用于反射型硅基液晶显示（LCOS）的关态常白和常黑反射型显示模式,模拟出电光曲线,着重关注液晶显示的驱动电压,RGB三基色色散,未放置补偿片,通过偏振分光棱镜（PBS）产生偏振光,改变扭曲角度,光学延迟量以及入射偏振光方向与临近液晶层取向夹角达到改变模式的目的。针对LCOS的不同要求,在显示模式之间进行了对比,为实际的模式设计提供了理论依据。     

笔段式LCD驱动设计

介绍笔段式液晶的显示原理和控制方法,具体实现了数字仪表中的设计。该驱动方法采用了德州仪器公司的超低功耗单片机CC430F6137,使用其自带的LCD控制器,并以驱动GD46532液晶显示器为例,给出了温度采集系统的数值显示驱动方法和程序设计,并对该控制器独有的闪烁功能给出了说明。经实际程序测试,采用自带LCD控制器的数显仪表可最大程度上降低系统的尺寸,且可靠性高,程序可移植性好。     

硅基液晶像素电路的研究

分析研究了微显示器件的场缓存技术与现有硅基液晶场缓存像素电路的结构特点,提出了一种新型的像素电路结构,此电路改变了以往电路结构中专门采用一个晶体管对像素电容进行放电的做法,通过同一个晶体管对像素电容进行充放电。电路经过Hspice仿真,对结果进行分析表明,其功能及特性符合设计要求,像素电容电荷保持率达到99%。电路具有结构简单,占用芯片面积小,像素电容电荷保持率高等优点,适合高亮度、高分辨率微显示器件的设计与制造。     

反射型LCOS器件用于红外场景仿真研究

提出采用反射型LCOS(Reflective Liquid Crystal on Silicon-RLCOS)器件实现动态红外场景仿真,阐述了RLCOS器件的结构及信号写入原理.利用液晶指向矢分布计算模型和光在液晶中传播规律计算模型,分析了液晶光阀的电光特性,结果表明,如果选取一组适当的光阀参数,可使光阀在中波和长波红外波段均有较好的调制特性,输出红外辐射功率与像素电压有较近似的线性关系,可以达到较好的仿真效果.