Микродисплеи

Обычно приемлемым считается движение глаза в пределах 24° по вертикали и горизонтали, т.е. 34° по диагонали. На рис. 4 как раз представлена архитектура такого виртуального МД-устройства, которая и определит его минимально возможные геометрические размеры.

При необходимости подсветки микродисплеев от внешнего источника чаще всего используют оптическую схему, изображенную на рис. 5.

В качестве альтернативного варианта, позволяющего обеспечить "глубину" устройства менее фокусного расстояния увеличительной оптической системы, возможно использование безаберационных конфокальных зеркал с расширенным полем зрения (рис. 6).

Подводя итог вышесказанному, можно сделать вывод, что расчет и изготовление оптической части виртуального МД-устройства является непростой задачей, поскольку должен быть найден компромисс между разрешением и размером МД, геометрическими размерами устройства, параметрами оптической системы с учетом особенностей восприяти я изображений человеческим глазом и др.

2 Микродисплеи просветного типа

Микродисплеи просветного типа строятся на базе ЖК-микродисплеев с активной матрицей тонкопленочных транзисторов из аморфного или поликристаллического кремния, а также МОП-транзисторов, изготовленных по технологии "монокремний-на-стекле" (табл. 4).

Таблица 4. Производители разнообразных типов МД просветного типа

Все эти дисплеи находятся в производстве и широко применяются в проекционных устройствах.

Основной проблемой при использовании просветных МД является низкая эффективность использования исходного светового потока. Большие потери света обусловлены, в основном, двумя причинами:

· низкой числовой апертурой ЖК МД, определяемой отношением рабочей (пропускающей) площади элемента отображения к его общей площади;

· использованием электрооптических эффектов, требующих применения поляроидов и матричных цветных фильтров (теоретически ЖК-ячейка с идеальным цветным фильтром пропускает только одну шестую часть падающего света - поляроиды поглощают половину, а цветные фильтры - две трети оставшегося).

Решение первой проблемы достигается за счет использования ЖК МД с активной матрицей поликремниевых транзисторов вместо транзисторов на аморфном кремнии, характеризуемых значительно меньшими геометрическими размерами, высокими быстродействием и электрическими параметрами, хорошо отработанной технологией, схожей с стандартной КМОП-технологией. Наиболее совершенные ЖК МД такого класса с интегрированными драйверами имеют следующие параметры: число элементов отображения - 1440 x 1024, размер элемента отображения - 28 x 22 мкм, числовая апертура - 47,5%, диагональ - 4,6 см (1,8 дюйма).

Если совсем недавно наибольшей популярностью пользовались МД с диагональю 1,3 дюйма, соответствующие 35-мм слайду и позволяющие использовать оптическую систему обычных слайд-проекторов, то в настоящее время наблюдается тенденция уменьшения их размеров до 0,9 и даже 0,7 дюймов, что выгоднее прежде всего с точки зрения выхода годных и стоимостных параметров МД.

Более перспективным считается техпроцесс получения микродисплеев, разработанный недавно фирмой Sharp и использующий поликремний типа Continuous Grain Silicon с очень высокой подвижностью носителей, близкой к монокристаллическому состоянию. На основе этого материала была разработана активная матрица тонкопленочных транзисторов для МД с разрешением 1280 x 1024, размером пикселей 45 x 32 мкм при числовой апертуре 63%. Хроническим недостатком высокотемпературных HTPS-технологий считается необходимость использования дорогих кварцевых подложек.

В технологии "Silicon-on-Glass", разработанной специалистами фирмы Kopin Corp.(США), сначала методом ISE (Isolated Silicon Epitaxy) на кремниевой подложке наращивают толстый слой монокремния, в котором стандартными технологическими приемами формируется высокоплотная матрица МОП-транзисторов вместе со строчными и столбцовыми ИС драйверами. Затем этот слой отделяют от кремниевой подложки и переносят на стеклянную подложку (рис. 7). На последней стадии осуществляют сборку ЖК МД. Несмотря на то, что ISE-процесс достаточно сложен и дорог, выигрыш в повышении числовой апертуры для матриц высокого разрешения несомненен. Последняя разработка фирмы Kopin - миниатюрный АМ-модуль с диагональю 1,5 дюйма, содержащий 2560 x 2048 ЭО с интегрированными драйверами столбцов и строк для нашлемных проекционных устройств. Уровень производства МД по данной технологии на конец 2000 г. составлял около 20 000 в месяц.

Особый интерес вызывает низкотемпературная LTPS-технология, развиваемая фирмой Sanyo и позволяющая перейти от кварцевых к более дешевым стеклянным подложкам. Первый МД на основе такой технологии с диагональю 0,5 дюйма имел разрешение 521 x 218 ЭО.

1	2	3	4	5	6	7	8	9