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深圳市奥视特科技有限公司
Microled微型硅基显示屏
Application case

硅基显示屏原理解析

硅基OLED 显示屏

基本结构:以单晶硅作为衬底,通过集成电路工艺在硅衬底上制作出 CMOS 驱动电路,然后在硅基底片上依次制备有机发光二极管的各功能层,包括阴极、电子传输层、发光层和阳极等多层薄膜结构。

发光原理:当在阴极和阳极之间施加一定的电压时,电子会从阴极注入到电子传输层,然后进入发光层。同时,空穴从阳极注入到发光层。在发光层中,电子与空穴复合,释放出能量,这些能量以光子的形式辐射出来,从而产生可见光。不同的发光材料会发出不同颜色的光,通过控制不同颜色发光单元的发光强度和组合,可以实现各种色彩的显示。

驱动原理:硅基 OLED 显示屏的 CMOS 驱动电路负责控制每个像素点的发光状态。通过对驱动电路中的晶体管进行开关控制,可以精确地调节每个像素点的电流大小,从而控制其发光亮度。同时,通过对不同颜色像素点的驱动信号进行调制,可以实现图像的色彩显示和动态变化。

硅基液晶LCOS显示屏

基本结构:采用涂有液晶硅的 CMOS 集成电路芯片作为反射式 LCD 的基片,经过先进工艺将表面磨平后镀上铝作为反射镜,形成 CMOS 基板。然后将 CMOS 基板与含有透明电极的玻璃基板相贴合,中间注入液晶并进行封装。

显示原理:利用液晶分子的电光效应来控制光的传播。当没有外加电场时,液晶分子处于特定的排列状态,光线通过液晶层时会发生特定的折射和偏振变化,大部分光线被反射回来,此时像素呈现明亮状态。当在像素电极上施加一定的电压时,液晶分子会在电场的作用下发生旋转,改变其排列方向,从而改变光线的折射和偏振特性,使得部分光线被吸收或散射,反射回来的光线减少,像素呈现暗态。通过控制每个像素上的电压大小,可以调节液晶分子的旋转角度,从而控制反射光的强度,实现不同灰度级的显示。

色彩实现原理:通过在光路中设置彩色滤光片,将白色光分解为红、绿、蓝三种基色光。然后通过控制每个像素点上红、绿、蓝三种基色光的亮度比例,来实现各种色彩的显示。

 

为什么用硅基显示屏?

硅基显示屏是一种结合了半导体技术与显示技术的新型显示屏,主要包括硅基 OLED 和硅基液晶(LCOS)等类型,一般来说其正常使用寿命在5000 小时到 10000 小时左右。

硅基材料具有良好的半导体性能,能够实现非常精细的电路设计和制造工艺。这使得硅基显示屏可以在较小的尺寸内集成大量的像素,从而实现高分辨率和高像素密度。例如,在虚拟现实(VR)和增强现实(AR)设备中,硅基 OLED 显示屏能够提供清晰、逼真的图像,为用户带来沉浸式的视觉体验。

高对比度和宽色域

硅基 OLED 显示屏具有自发光的特性,每个像素都可以独立控制亮度和颜色。这使得它能够实现极高的对比度,黑色像素可以完全不发光,从而呈现出深邃的黑色,而白色像素则可以发出明亮的光线,使画面更加生动逼真。同时,硅基 OLED 显示屏还具有宽广的色域,能够显示更加丰富、鲜艳的色彩,满足专业图像处理和高端显示需求。

快速响应速度

硅基显示屏的响应速度非常快,能够在极短的时间内完成像素的亮灭切换。这使得它在显示动态画面时能够有效避免拖影和模糊现象,提供流畅的视觉效果。在游戏、视频播放等对动态画面要求较高的应用场景中,硅基显示屏的快速响应速度优势尤为明显。

低功耗

硅基显示屏在显示黑色时,像素可以完全关闭,不消耗能量,因此在显示黑色较多的画面时,能够节省大量的电能。此外,硅基 OLED 显示屏的发光效率较高,能够在较低的功耗下提供足够的亮度,有助于延长移动设备的电池续航时间。

轻薄便携

硅基显示屏采用单晶硅作为衬底,具有较高的集成度和轻薄的结构。这使得它可以应用于各种轻薄便携的设备中,如智能手表、头戴式显示器等,不会增加设备的过多重量和体积。

良好的稳定性和可靠性

硅基材料具有较好的化学稳定性和热稳定性,能够在不同的环境条件下保持较好的性能。同时,硅基显示屏的制造工艺相对成熟,产品的一致性和可靠性较高,降低了生产成本和维修成本。

 

硅基oled微型显示技术

特点

高分辨率和高像素密度:硅基材料良好的半导体性能使得精细的电路设计和制造工艺得以实现,可在较小尺寸内集成大量像素,能满足近眼显示等对高分辨率的需求。

高对比度和宽色域:具有自发光特性,每个像素可独立控制亮度和颜色,黑色像素完全不发光,呈现深邃黑色,白色像素可发出明亮光线,画面生动逼真,且色域宽广,色彩丰富鲜艳。

快速响应速度:响应速度快,能在极短时间内完成像素的亮灭切换,显示动态画面时可有效避免拖影和模糊现象,提供流畅视觉效果。

轻薄便携:采用单晶硅作为衬底,结构轻薄,适用于智能手表、头戴式显示器等轻薄便携设备

硅基OLED显示屏的发展趋势

市场规模增长迅速

根据 MarketsandMarkets 的报告,硅基 OLED 市场规模预计将从 2024 年的 5.34 亿美元增至 2029 年的 23.52 亿美元,2024 年至 2029 年的复合年增长率为 34.5%。另据 Cinnoresearch 统计数据显示,2021 年全球 AR/VR 硅基 OLED 显示面板市场规模为 6400 万美元,2022 年增至 1.54 亿美元,同比增长高达 140.63%,预计到 2025 年全球 AR/VR 硅基 OLED 显示面板市场规模将达到 14.70 亿美元。

技术不断创新进步

更高的分辨率和像素密度:随着技术的发展,硅基 OLED 显示屏的分辨率和像素密度不断提高,能够提供更加清晰、细腻的图像显示效果。如昀光科技展示了 2560×2560 显示分辨率、刷新率高达 3600Hz 的 1.32 英寸硅基 OLED 微显示器。

更快的响应速度:硅基 OLED 显示屏的响应速度快,能够快速地显示和切换图像,减少拖影和模糊现象,提高动态画面的流畅度。

更低的功耗:通过优化材料和结构,硅基 OLED 显示屏的功耗不断降低,有助于延长设备的电池续航时间,提高能源利用效率。

更小的尺寸和更轻薄的设计:硅基 OLED 显示屏可以实现更小的像素尺寸和更轻薄的设计,适用于各种小型化和便携化的设备,如智能眼镜、虚拟现实头盔等。

应用领域不断拓展

VR/AR 设备:硅基 OLED 显示屏具有高分辨率、高对比度、低延迟等优势,能够为用户提供更加沉浸式的虚拟现实和增强现实体验,是 VR/AR 设备的理想显示技术。

汽车抬头显示系统(HUD):硅基 OLED 显示屏可以将行驶信息投影到汽车前挡风玻璃上,为驾驶员提供便捷的信息显示和交互方式,提高驾驶安全性和舒适性。

数码相机电子取景器:硅基 OLED 显示屏在数码相机电子取景器中的应用也越来越广泛,能够提供更加清晰、逼真的图像预览和拍摄效果。

工业及医疗领域:硅基 OLED 显示屏可以应用于工业控制、医疗设备等领域,提供高分辨率、高对比度的图像显示,有助于提高工作效率和诊断准确性。

产业生态逐渐完善

上游原材料和设备供应商不断发展:随着硅基 OLED 显示屏市场的增长,上游原材料和设备供应商也在不断发展壮大,为硅基 OLED 显示屏的生产提供了更加稳定和优质的原材料和设备。

中游面板制造商积极布局:京东方、视涯、清越科技等国内外面板制造商纷纷积极布局硅基 OLED 显示屏生产线,提高生产能力和技术水平,推动硅基 OLED 显示屏的产业化进程。

下游终端设备厂商广泛应用:苹果、Meta、谷歌、高通、微软等下游终端设备厂商在其产品中广泛应用硅基 OLED 显示屏,推动了硅基 OLED 显示屏的市场需求和应用普及

硅基OLED显示屏和硅基LCOS显示屏相比优劣势


硅基显示屏的应用领域有那些

消费电子领域

VR/AR 设备:为用户提供高分辨率、高对比度的沉浸式视觉体验。如 HTC Vive Focus 3 等高端 VR 设备,采用硅基 OLED 显示屏,可减少画面延迟和畸变,使用户在虚拟环境中获得更真实的感受。

数码相机电子取景器:提供清晰、逼真的图像预览和拍摄效果,帮助用户更好地构图和对焦。例如索尼 A7R5 等相机,其电子取景器采用硅基 OLED 显示屏,色彩还原度高,在强光环境下也能清晰显示。

智能手表:硅基 OLED 显示屏能够提供鲜艳的色彩和清晰的图像,同时功耗较低,有助于延长手表的续航时间。如苹果 Apple Watch Series 8 等产品,采用该显示屏,提升了用户体验。

汽车领域

抬头显示系统(HUD):将车速、导航等重要信息投影到汽车前挡风玻璃上,使驾驶员无需低头即可获取信息,提高驾驶安全性。如宝马 5 系等车型,配备的 HUD 系统采用硅基 OLED 显示屏,显示效果清晰且亮度高。

军事领域

夜视仪:在夜间或低光照环境下,硅基 OLED 显示屏能够清晰地显示目标图像,帮助士兵进行观察和作战。例如美军的 AN/PVS-14 夜视仪,采用该显示屏,提高了士兵的夜视能力。

头盔显示器:为飞行员、士兵等提供飞行参数、瞄准信息等,增强作战效能。如 F-35 战斗机的头盔显示器,采用硅基 OLED 显示屏,集成了多种功能,提升了飞行员的态势感知能力。

医疗领域

内窥镜:可与内窥镜结合,为医生提供清晰的体内图像,帮助诊断和治疗疾病。例如奥林巴斯的一些内窥镜产品,采用硅基 OLED 显示屏,能够清晰地显示人体内部的细节。

手术显微镜:在手术过程中,为医生提供高分辨率的手术视野,有助于提高手术的准确性和安全性。如蔡司的手术显微镜,部分型号采用硅基 OLED 显示屏,为医生提供了清晰的手术画面。

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