大面積OLED微型顯示器：讓VR眼鏡更小巧輕便！

      德國(guó)弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)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(duì)比度，能達(dá)到全高清效果，同時(shí)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(chǎng)上的同類產(chǎn)品。

      背景

      時(shí)下，虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）眼鏡正變得越來(lái)越流行，市場(chǎng)上出現(xiàn)了各式各樣的虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡產(chǎn)品。然而，目前這些眼鏡通常會(huì)存在體積太大，重量太重的問(wèn)題，影響著用戶體驗(yàn)。這些眼鏡之所以笨重，主要瓶頸還是在顯示器部分。對(duì)于每副VR眼鏡來(lái)說(shuō)，這部分都至關(guān)重要。通常商用VR眼鏡會(huì)采用智能手機(jī)市場(chǎng)上的顯示器。雖然此類顯示器非常便宜，采用了簡(jiǎn)單光學(xué)器件達(dá)到寬視野的效果，但缺點(diǎn)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?yàn)檫@一技術(shù)有望制造出符合人體工學(xué)同時(shí)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(gè)令人不可思議的真實(shí)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(shí)現(xiàn)“擴(kuò)展版的全高清”。該創(chuàng)新項(xiàng)目是歐盟LOMID項(xiàng)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(guó)弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)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(chǎng)上的同類產(chǎn)品。在LOMID項(xiàng)目中，弗勞恩霍夫協(xié)會(huì) FEP 研究所負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)硅芯片集成電路，制造OLED原型，以及協(xié)調(diào)整個(gè)項(xiàng)目。

（圖片來(lái)源：Claudia Jacquemin）

      技術(shù)

      有時(shí)候，我們也會(huì)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(guò)德國(guó)弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)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(zhǎng)了智能眼鏡的待機(jī)時(shí)間，同時(shí)也降低了因處理器發(fā)熱給佩戴者帶來(lái)的不適感。

（圖片來(lái)源：Fraunhofer FEP）

      OLED微型顯示器基于有機(jī)發(fā)光二級(jí)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(duì)比度，高于10,000:1。此外，無(wú)需背光也意味著構(gòu)造起來(lái)更簡(jiǎn)便，需要的光學(xué)組件更少。

      OLED 另外一個(gè)優(yōu)勢(shì)就是：可快速開關(guān)。開關(guān)速度可達(dá)百萬(wàn)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(shí)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(huì) 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(jì)小型眼戴式設(shè)備。我們致力于通過(guò)這種特殊設(shè)計(jì)的OLED微型顯示器達(dá)到該目標(biāo)?！?/font>

      到目前為止，一切都不錯(cuò)。然而，在這個(gè)項(xiàng)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(shuō)分辨率可達(dá)1920 x 1200 像素（WUXGA）。屏幕對(duì)角線尺寸約為1英寸，幀率約為120赫茲，也就是說(shuō)每秒可顯示120幅圖像，使得虛擬世界的運(yùn)動(dòng)畫面變得非常流暢。

（圖片來(lái)源：Claudia Jacquemin）

      顯示器有兩個(gè)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(jià)值

      研究人員已經(jīng)制造出了首個(gè)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(xiàng)目的行業(yè)伙伴已經(jīng)對(duì)未來(lái)將這種微型顯示器轉(zhuǎn)化為市場(chǎng)產(chǎn)品，表現(xiàn)出濃厚興趣。

      然而，真正的創(chuàng)新點(diǎn)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(shí)將功耗降到最低。因?yàn)橛辛寺斆鞯南到y(tǒng)概念設(shè)計(jì)和現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，以及弗勞恩霍夫協(xié)會(huì) FEP 研究所在設(shè)計(jì)和技術(shù)實(shí)現(xiàn)OLED微型顯示器方面超過(guò)10年的經(jīng)驗(yàn)，他們的設(shè)計(jì)變得非常成功。

      從某種意義上說(shuō)，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(shí)間后發(fā)展為最大的市場(chǎng)。OLED微型顯示器也適用于其他產(chǎn)品，例如增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（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(cè)器）的底層技術(shù)也有望應(yīng)用于其他細(xì)分市場(chǎng)，例如光學(xué)計(jì)量與識(shí)別或者光遺傳學(xué)。

      未來(lái)

      特別是對(duì)于面向消費(fèi)者的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)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(lái)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(guò)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