硅基顯示屏原理解析
硅基OLED 顯示屏
基本結(jié)構(gòu)：以單晶硅作為襯底，通過集成電路工藝在硅襯底上制作出 CMOS 驅(qū)動電路，然后在硅基底片上依次制備有機(jī)發(fā)光二極管的各功能層，包括陰極、電子傳輸層、發(fā)光層和陽極等多層薄膜結(jié)構(gòu)。
發(fā)光原理：當(dāng)在陰極和陽極之間施加一定的電壓時，電子會從陰極注入到電子傳輸層，然后進(jìn)入發(fā)光層。同時，空穴從陽極注入到發(fā)光層。在發(fā)光層中，電子與空穴復(fù)合，釋放出能量，這些能量以光子的形式輻射出來，從而產(chǎn)生可見光。不同的發(fā)光材料會發(fā)出不同顏色的光，通過控制不同顏色發(fā)光單元的發(fā)光強(qiáng)度和組合，可以實(shí)現(xiàn)各種色彩的顯示。
驅(qū)動原理：硅基 OLED 顯示屏的 CMOS 驅(qū)動電路負(fù)責(zé)控制每個像素點(diǎn)的發(fā)光狀態(tài)。通過對驅(qū)動電路中的晶體管進(jìn)行開關(guān)控制，可以精確地調(diào)節(jié)每個像素點(diǎn)的電流大小，從而控制其發(fā)光亮度。同時，通過對不同顏色像素點(diǎn)的驅(qū)動信號進(jìn)行調(diào)制，可以實(shí)現(xiàn)圖像的色彩顯示和動態(tài)變化。
硅基液晶LCOS顯示屏
基本結(jié)構(gòu)：采用涂有液晶硅的 CMOS 集成電路芯片作為反射式 LCD 的基片，經(jīng)過先進(jìn)工藝將表面磨平后鍍上鋁作為反射鏡，形成 CMOS 基板。然后將 CMOS 基板與含有透明電極的玻璃基板相貼合，中間注入液晶并進(jìn)行封裝。
顯示原理：利用液晶分子的電光效應(yīng)來控制光的傳播。當(dāng)沒有外加電場時，液晶分子處于特定的排列狀態(tài)，光線通過液晶層時會發(fā)生特定的折射和偏振變化，大部分光線被反射回來，此時像素呈現(xiàn)明亮狀態(tài)。當(dāng)在像素電極上施加一定的電壓時，液晶分子會在電場的作用下發(fā)生旋轉(zhuǎn)，改變其排列方向，從而改變光線的折射和偏振特性，使得部分光線被吸收或散射，反射回來的光線減少，像素呈現(xiàn)暗態(tài)。通過控制每個像素上的電壓大小，可以調(diào)節(jié)液晶分子的旋轉(zhuǎn)角度，從而控制反射光的強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)不同灰度級的顯示。
色彩實(shí)現(xiàn)原理：通過在光路中設(shè)置彩色濾光片，將白色光分解為紅、綠、藍(lán)三種基色光。然后通過控制每個像素點(diǎn)上紅、綠、藍(lán)三種基色光的亮度比例，來實(shí)現(xiàn)各種色彩的顯示。
為什么用硅基顯示屏？
硅基顯示屏是一種結(jié)合了半導(dǎo)體技術(shù)與顯示技術(shù)的新型顯示屏，主要包括硅基 OLED 和硅基液晶（LCOS）等類型，一般來說其正常使用壽命在5000 小時到 10000 小時左右。
硅基材料具有良好的半導(dǎo)體性能，能夠?qū)崿F(xiàn)非常精細(xì)的電路設(shè)計(jì)和制造工藝。這使得硅基顯示屏可以在較小的尺寸內(nèi)集成大量的像素，從而實(shí)現(xiàn)高分辨率和高像素密度。例如，在虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）設(shè)備中，硅基 OLED 顯示屏能夠提供清晰、逼真的圖像，為用戶帶來沉浸式的視覺體驗(yàn)。
高對比度和寬色域
硅基 OLED 顯示屏具有自發(fā)光的特性，每個像素都可以獨(dú)立控制亮度和顏色。這使得它能夠?qū)崿F(xiàn)極高的對比度，黑色像素可以完全不發(fā)光，從而呈現(xiàn)出深邃的黑色，而白色像素則可以發(fā)出明亮的光線，使畫面更加生動逼真。同時，硅基 OLED 顯示屏還具有寬廣的色域，能夠顯示更加豐富、鮮艷的色彩，滿足專業(yè)圖像處理和高端顯示需求。
快速響應(yīng)速度
硅基顯示屏的響應(yīng)速度非常快，能夠在極短的時間內(nèi)完成像素的亮滅切換。這使得它在顯示動態(tài)畫面時能夠有效避免拖影和模糊現(xiàn)象，提供流暢的視覺效果。在游戲、視頻播放等對動態(tài)畫面要求較高的應(yīng)用場景中，硅基顯示屏的快速響應(yīng)速度優(yōu)勢尤為明顯。
低功耗
硅基顯示屏在顯示黑色時，像素可以完全關(guān)閉，不消耗能量，因此在顯示黑色較多的畫面時，能夠節(jié)省大量的電能。此外，硅基 OLED 顯示屏的發(fā)光效率較高，能夠在較低的功耗下提供足夠的亮度，有助于延長移動設(shè)備的電池續(xù)航時間。
輕薄便攜
硅基顯示屏采用單晶硅作為襯底，具有較高的集成度和輕薄的結(jié)構(gòu)。這使得它可以應(yīng)用于各種輕薄便攜的設(shè)備中，如智能手表、頭戴式顯示器等，不會增加設(shè)備的過多重量和體積。
良好的穩(wěn)定性和可靠性
硅基材料具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，能夠在不同的環(huán)境條件下保持較好的性能。同時，硅基顯示屏的制造工藝相對成熟，產(chǎn)品的一致性和可靠性較高，降低了生產(chǎn)成本和維修成本。
硅基oled微型顯示技術(shù)
特點(diǎn)
高分辨率和高像素密度：硅基材料良好的半導(dǎo)體性能使得精細(xì)的電路設(shè)計(jì)和制造工藝得以實(shí)現(xiàn)，可在較小尺寸內(nèi)集成大量像素，能滿足近眼顯示等對高分辨率的需求。
高對比度和寬色域：具有自發(fā)光特性，每個像素可獨(dú)立控制亮度和顏色，黑色像素完全不發(fā)光，呈現(xiàn)深邃黑色，白色像素可發(fā)出明亮光線，畫面生動逼真，且色域?qū)拸V，色彩豐富鮮艷。
快速響應(yīng)速度：響應(yīng)速度快，能在極短時間內(nèi)完成像素的亮滅切換，顯示動態(tài)畫面時可有效避免拖影和模糊現(xiàn)象，提供流暢視覺效果。
輕薄便攜：采用單晶硅作為襯底，結(jié)構(gòu)輕薄，適用于智能手表、頭戴式顯示器等輕薄便攜設(shè)備
硅基OLED顯示屏的發(fā)展趨勢
市場規(guī)模增長迅速
根據(jù) MarketsandMarkets 的報告，硅基 OLED 市場規(guī)模預(yù)計(jì)將從 2024 年的 5.34 億美元增至 2029 年的 23.52 億美元，2024 年至 2029 年的復(fù)合年增長率為 34.5%。另據(jù) Cinnoresearch 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2021 年全球 AR/VR 硅基 OLED 顯示面板市場規(guī)模為 6400 萬美元，2022 年增至 1.54 億美元，同比增長高達(dá) 140.63%，預(yù)計(jì)到 2025 年全球 AR/VR 硅基 OLED 顯示面板市場規(guī)模將達(dá)到 14.70 億美元。
技術(shù)不斷創(chuàng)新進(jìn)步
更高的分辨率和像素密度：隨著技術(shù)的發(fā)展，硅基 OLED 顯示屏的分辨率和像素密度不斷提高，能夠提供更加清晰、細(xì)膩的圖像顯示效果。如昀光科技展示了 2560×2560 顯示分辨率、刷新率高達(dá) 3600Hz 的 1.32 英寸硅基 OLED 微顯示器。
更快的響應(yīng)速度：硅基 OLED 顯示屏的響應(yīng)速度快，能夠快速地顯示和切換圖像，減少拖影和模糊現(xiàn)象，提高動態(tài)畫面的流暢度。
更低的功耗：通過優(yōu)化材料和結(jié)構(gòu)，硅基 OLED 顯示屏的功耗不斷降低，有助于延長設(shè)備的電池續(xù)航時間，提高能源利用效率。
更小的尺寸和更輕薄的設(shè)計(jì)：硅基 OLED 顯示屏可以實(shí)現(xiàn)更小的像素尺寸和更輕薄的設(shè)計(jì)，適用于各種小型化和便攜化的設(shè)備，如智能眼鏡、虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔等。
應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展
VR/AR 設(shè)備：硅基 OLED 顯示屏具有高分辨率、高對比度、低延遲等優(yōu)勢，能夠?yàn)橛脩籼峁└映两降奶摂M現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)，是 VR/AR 設(shè)備的理想顯示技術(shù)。
汽車抬頭顯示系統(tǒng)（HUD）：硅基 OLED 顯示屏可以將行駛信息投影到汽車前擋風(fēng)玻璃上，為駕駛員提供便捷的信息顯示和交互方式，提高駕駛安全性和舒適性。
數(shù)碼相機(jī)電子取景器：硅基 OLED 顯示屏在數(shù)碼相機(jī)電子取景器中的應(yīng)用也越來越廣泛，能夠提供更加清晰、逼真的圖像預(yù)覽和拍攝效果。
工業(yè)及醫(yī)療領(lǐng)域：硅基 OLED 顯示屏可以應(yīng)用于工業(yè)控制、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域，提供高分辨率、高對比度的圖像顯示，有助于提高工作效率和診斷準(zhǔn)確性。
產(chǎn)業(yè)生態(tài)逐漸完善
上游原材料和設(shè)備供應(yīng)商不斷發(fā)展：隨著硅基 OLED 顯示屏市場的增長，上游原材料和設(shè)備供應(yīng)商也在不斷發(fā)展壯大，為硅基 OLED 顯示屏的生產(chǎn)提供了更加穩(wěn)定和優(yōu)質(zhì)的原材料和設(shè)備。
中游面板制造商積極布局：京東方、視涯、清越科技等國內(nèi)外面板制造商紛紛積極布局硅基 OLED 顯示屏生產(chǎn)線，提高生產(chǎn)能力和技術(shù)水平，推動硅基 OLED 顯示屏的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
下游終端設(shè)備廠商廣泛應(yīng)用：蘋果、Meta、谷歌、高通、微軟等下游終端設(shè)備廠商在其產(chǎn)品中廣泛應(yīng)用硅基 OLED 顯示屏，推動了硅基 OLED 顯示屏的市場需求和應(yīng)用普及
硅基OLED顯示屏和硅基LCOS顯示屏相比優(yōu)劣勢
硅基顯示屏的應(yīng)用領(lǐng)域有那些
消費(fèi)電子領(lǐng)域
VR/AR 設(shè)備：為用戶提供高分辨率、高對比度的沉浸式視覺體驗(yàn)。如 HTC Vive Focus 3 等高端 VR 設(shè)備，采用硅基 OLED 顯示屏，可減少畫面延遲和畸變，使用戶在虛擬環(huán)境中獲得更真實(shí)的感受。
數(shù)碼相機(jī)電子取景器：提供清晰、逼真的圖像預(yù)覽和拍攝效果，幫助用戶更好地構(gòu)圖和對焦。例如索尼 A7R5 等相機(jī)，其電子取景器采用硅基 OLED 顯示屏，色彩還原度高，在強(qiáng)光環(huán)境下也能清晰顯示。
智能手表：硅基 OLED 顯示屏能夠提供鮮艷的色彩和清晰的圖像，同時功耗較低，有助于延長手表的續(xù)航時間。如蘋果 Apple Watch Series 8 等產(chǎn)品，采用該顯示屏，提升了用戶體驗(yàn)。
汽車領(lǐng)域
抬頭顯示系統(tǒng)（HUD）：將車速、導(dǎo)航等重要信息投影到汽車前擋風(fēng)玻璃上，使駕駛員無需低頭即可獲取信息，提高駕駛安全性。如寶馬 5 系等車型，配備的 HUD 系統(tǒng)采用硅基 OLED 顯示屏，顯示效果清晰且亮度高。
軍事領(lǐng)域
夜視儀：在夜間或低光照環(huán)境下，硅基 OLED 顯示屏能夠清晰地顯示目標(biāo)圖像，幫助士兵進(jìn)行觀察和作戰(zhàn)。例如美軍的 AN/PVS-14 夜視儀，采用該顯示屏，提高了士兵的夜視能力。
頭盔顯示器：為飛行員、士兵等提供飛行參數(shù)、瞄準(zhǔn)信息等，增強(qiáng)作戰(zhàn)效能。如 F-35 戰(zhàn)斗機(jī)的頭盔顯示器，采用硅基 OLED 顯示屏，集成了多種功能，提升了飛行員的態(tài)勢感知能力。
醫(yī)療領(lǐng)域
內(nèi)窺鏡：可與內(nèi)窺鏡結(jié)合，為醫(yī)生提供清晰的體內(nèi)圖像，幫助診斷和治療疾病。例如奧林巴斯的一些內(nèi)窺鏡產(chǎn)品，采用硅基 OLED 顯示屏，能夠清晰地顯示人體內(nèi)部的細(xì)節(jié)。
手術(shù)顯微鏡：在手術(shù)過程中，為醫(yī)生提供高分辨率的手術(shù)視野，有助于提高手術(shù)的準(zhǔn)確性和安全性。如蔡司的手術(shù)顯微鏡，部分型號采用硅基 OLED 顯示屏，為醫(yī)生提供了清晰的手術(shù)畫面。