大面積OLED微型顯示器：讓VR眼鏡更小巧輕便！

      德國弗勞恩霍夫協(xié)會的研究人員采用大面積微型顯示器技術(shù)，開發(fā)出一種創(chuàng)新型OLED微型顯示器，它具有極高的幀頻、分辨率、對比度，能達(dá)到全高清效果，同時采用的光學(xué)組件更少，低功耗更低，性能明顯超越目前市場上的同類產(chǎn)品。

      背景

      時下，虛擬現(xiàn)實（VR）眼鏡正變得越來越流行，市場上出現(xiàn)了各式各樣的虛擬現(xiàn)實眼鏡產(chǎn)品。然而，目前這些眼鏡通常會存在體積太大，重量太重的問題，影響著用戶體驗。這些眼鏡之所以笨重，主要瓶頸還是在顯示器部分。對于每副VR眼鏡來說，這部分都至關(guān)重要。通常商用VR眼鏡會采用智能手機(jī)市場上的顯示器。雖然此類顯示器非常便宜，采用了簡單光學(xué)器件達(dá)到寬視野的效果，但缺點是制造出的像素圖像分辨率有限，像素密度不足。

    創(chuàng)新

      大面積微型顯示器技術(shù)有望改變這一現(xiàn)狀，因為這一技術(shù)有望制造出符合人體工學(xué)同時又較輕的VR眼鏡。這類VR眼鏡的圖像非常清晰，在你身邊創(chuàng)造出魔法般的虛幻效果，讓你如同身處一個令人不可思議的真實世界。

      現(xiàn)在，這種新型OLED顯示器可達(dá)到極高的幀頻和分辨率，實現(xiàn)“擴(kuò)展版的全高清”。該創(chuàng)新項目是歐盟LOMID項目的一部分，LOMID代表“大規(guī)模低成本OLED微型顯示器及其應(yīng)用”。德國弗勞恩霍夫協(xié)會有機(jī)電子、電子射線和等離子技術(shù)研究所（FEP）的研究人員與工業(yè)伙伴合作開發(fā)出了創(chuàng)新型OLED微型顯示器，性能明顯超越目前市場上的同類產(chǎn)品。在LOMID項目中，弗勞恩霍夫協(xié)會 FEP 研究所負(fù)責(zé)設(shè)計硅芯片集成電路，制造OLED原型，以及協(xié)調(diào)整個項目。

（圖片來源：Claudia Jacquemin）

      技術(shù)

      有時候，我們也會采用經(jīng)調(diào)制的LCD和LCOS微型顯示器，但它們并不是自發(fā)光的，需要外界光源。為了制造出輕便且符合人體工學(xué)的VR眼鏡，一些制造商開始把目光聚焦于OLED微型顯示器。

      去年，筆者介紹過德國弗勞恩霍夫協(xié)會的研究人員開發(fā)出一種采用OLED技術(shù)的顯示器，它不僅將功耗降到很低，延長了智能眼鏡的待機(jī)時間，同時也降低了因處理器發(fā)熱給佩戴者帶來的不適感。

（圖片來源：Fraunhofer FEP）

      OLED微型顯示器基于有機(jī)發(fā)光二級管，這些有機(jī)發(fā)光二極管集成于硅芯片之上，且是自發(fā)光的。因此，它們不僅節(jié)能，而且可達(dá)到非常高的對比度，高于10,000:1。此外，無需背光也意味著構(gòu)造起來更簡便，需要的光學(xué)組件更少。

      OLED 另外一個優(yōu)勢就是：可快速開關(guān)。開關(guān)速度可達(dá)百萬分之一秒，而LCD 的開關(guān)速度是千分之一秒。這樣不僅可以達(dá)到很高的幀率，同時也可以應(yīng)用特殊的調(diào)制工藝提高圖像質(zhì)量。

      弗勞恩霍夫協(xié)會 FEP 研究所的部門負(fù)責(zé)人 Philipp Wartenberg 表示：

      “我們的目標(biāo)是開發(fā)新一代的OLED顯示器，提供卓越的圖像質(zhì)量，使之可用于制造VR眼鏡以及為視覺障礙者設(shè)計小型眼戴式設(shè)備。我們致力于通過這種特殊設(shè)計的OLED微型顯示器達(dá)到該目標(biāo)。”

      到目前為止，一切都不錯。然而，在這個項目中開發(fā)出微型顯示器特別之處在哪里？答案是分辨率。它們可以達(dá)到擴(kuò)展版的全高清，也就是說分辨率可達(dá)1920 x 1200 像素（WUXGA）。屏幕對角線尺寸約為1英寸，幀率約為120赫茲，也就是說每秒可顯示120幅圖像，使得虛擬世界的運(yùn)動畫面變得非常流暢。

（圖片來源：Claudia Jacquemin）

      顯示器有兩個組件：控制像素的硅芯片和OLED。OLED由幾層有機(jī)層構(gòu)成，這些有機(jī)層在硅晶圓上整體集成。芯片上的集成電路可設(shè)定微型顯示器的分辨率和幀率。

      價值

      研究人員已經(jīng)制造出了首個原型，并將在2017年度歐洲電子元件和系統(tǒng)論壇（EFECS）上展示。更進(jìn)一步的原型將在2018年中期展示。參與該項目的行業(yè)伙伴已經(jīng)對未來將這種微型顯示器轉(zhuǎn)化為市場產(chǎn)品，表現(xiàn)出濃厚興趣。

      然而，真正的創(chuàng)新點在于使用的電路類型。Wartenberg 稱，訣竅并不是僅僅提高分辨率和幀率，而是同時將功耗降到最低。因為有了聰明的系統(tǒng)概念設(shè)計和現(xiàn)代設(shè)計方法，以及弗勞恩霍夫協(xié)會 FEP 研究所在設(shè)計和技術(shù)實現(xiàn)OLED微型顯示器方面超過10年的經(jīng)驗，他們的設(shè)計變得非常成功。

      從某種意義上說，OLED微型顯示器的應(yīng)用將不限于VR眼鏡領(lǐng)域，它有望在一段時間后發(fā)展為最大的市場。OLED微型顯示器也適用于其他產(chǎn)品，例如增強(qiáng)現(xiàn)實（AR）眼鏡，或者攝像頭取景器。集成CMOS的光線發(fā)射器（和其他探測器）的底層技術(shù)也有望應(yīng)用于其他細(xì)分市場，例如光學(xué)計量與識別或者光遺傳學(xué)。

      未來

      特別是對于面向消費(fèi)者的增強(qiáng)現(xiàn)實眼鏡中的微型顯示器，研究人員仍然看到一些挑戰(zhàn)，有待于未來著手解決。這些挑戰(zhàn)包括：極高的亮度和效率（它將迫使移除目前一直使用的顏色過濾器，用結(jié)構(gòu)化的反射器進(jìn)行取代）；大（芯片）面積的高產(chǎn)量；更緊湊的光學(xué)曲面；圓形微型顯示面板；具有更高像素密度的不規(guī)則像素陣列；集成眼球追蹤技術(shù)；透明基板。

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2017-12-4 12:03 上傳