Микродисплеи

Введение
В последние годына рынке электронных компонентов все заметнее доля относительно нового их вида- микродисплеев.
До настоящего времени, как видно из таблицы1, наиболее универсальным устройством отображения информации былиэлектронно-лучевые трубки (ЭЛТ), принципиальные недостатки которых хорошоизвестны (высокие управляющие напряжения и энергопотребление, низкиемассо-габаритные характеристики, наличие вакуумированного обьема и др.) итрудноустранимы. Вряд ли в ближайшей перспективе удастся значительно улучшитьконтрастность и разрешение ЭЛТ, уменьшить их энергопотребление и вес. Из-заэтого в последнее время ведутся интенсивные исследования альтернативныхустройств отображения информации плоского типа, работающих на других физическихпринципах:
·               электролюминесцентных;
·               газоразрядных;
·               светодиодных;
·               жидкокристаллических и др.
Таблица 1.Динамика рынка устройствотображения информации
Тип устройства
отображения информации
Рынок сбыта,
$ млрд., по годам
1999 г.
2005 г.
Электронно-лучевые трубки (ЭЛТ)
23,5
26,8
Активно-матричные ЖК-дисплеи
23,5
нет данных
Пассивные ЖК-дисплеи
3,8
4,1
Плазменные дисплеи
0,8
5,8
Другие плоскопанельные дисплеи
1,4
2,0 Все виды плоскопанельных дисплеев
16,9
34,9 Объем рынка, всего
40,4
61,7
По прогнозамспециалистов, суммарный объем их продаж превысит объем продаж ЭЛТ уже в 2005 г.
В последнее время возникла и бурно развивается новая область электроннойтехники, связанная с микроминиатюрными устройствами отображения информации — микродисплеи. Микродисплеи — это новая фаза в развитии дисплейных технологий,способная как существенно изменить внешний вид существующих устройств, так исоздать целый класс новых с расширенными функциональными возможностями типамобильных телекоммуникационных систем с возможностью отображения полноформатныхстраниц текста или графики, беспроводных компьютерных интерфейсных систем идр., что до появления микродисплеев было невозможным. Кроме того, может бытьрешена вечная проблема, существующая в области электронной техники, когдаподдается комплексной микроминиатюризации все, кроме дисплеев.
Согласнопрогнозам американской фирмы Display Search доля электронной техники на основемикродисплеев, которая оценивается на уровне более 0,5 млрд. в 2000 г., увеличитсяк началу 2004 г. до 2,3 млрд., т.е. практически в 5 раз. Самым крупнымпотребителем микродисплеев могут стать производители мобильных телефонов свозможностью их беспроводного подключения к сети Интернет.
К числу других наиболее перспективных применениймикродисплеев относят проекционные устройства различного класса и назначения,нашлемные индикаторы типа «Head-Mounted-Display», а также тренажеры иэлектронные игры с эффектами виртуальной реальности. Кроме этого, уже в самоеближайшее время предполагается переоснащение кинотеатров спутниковымиприемниками и высококачественными цифровыми видеопроекторами, что резко снизитстоимость проката при одновременном улучшении качества и расширенииассортимента фильмов (кинопленка стандартного фильма стоит более 20000 долларови обеспечивает только 10-кратное повторное качественное воспроизведение).1 Классификация и области применения микродисплеев
Микродисплеями(МД) (microdisplays) принято называть микроминиатюрные устройства отображениябуквенно-цифровой, графической или телевизионной информации с диагональю от 0,5до 4,5 см, содержащих от несколько десятков или сотен тысяч до несколькихмиллионов элементов отображения (пикселей).
По конструкции ипринципу действия МД можно условно разделить на три большие группы (рис. 2):
·        просветные МД, формирующие изображение за счет модуляции проходящего черезних света в соответствии с управляющими электрическими сигналами;
·        
·        светоизлучающие МД, непосредственно генерирующие видимое глазом изображение.

Понятно, чтоизображение на МД так мало, что для практического использования оно должно бытьувеличено либо с помощью специальной оптики, либо методами проекции изображения.
По методупроецирования изображения микродисплеи делятся на устройства с прямой (фронтальной)и обратной проекцией изображения, а по виду отображаемой информации — намонохромные и цветные, графические и телевизионные.
По способуадресации элементов отображения (пикселей) различают пассивные иактивно-матричные микродисплеи. В пассивных дисплеях реализуется так называемоемультиплексное управление (импульсный режим с разделением во времени). Вактивно-матричных МД последовательно с каждым элементом отображения формируетсядвух- или трехэлектродный элемент (чаще всего диод или транзистор), выполняющийфункции электронного ключа и позволяющий независимую аналоговую или цифровую адресациюкаждого элемента отображения (ЭО). Например, при аналоговой адресации с болеечем 256 градациями серой шкалы (полутонов) воспроизводится более 16 млн.цветовых оттенков. При 6-битовой информации на один основной цвет и 64градациях серой шкалы отображается 262144 цвета, а при 8-битовой и 256градациях — 16777216 цветов.
По разрешающейспособности микродисплеи можно разделить на несколько групп (табл.2).
Таблица 2. Классификация дисплеев по разрешающейспособности
Формат
изображения Разрешение
Аспектное отношение
Число ЭО, тыс. QVGA
320 x 240
4: 3
76,8
VGA
640 x 480
4: 3
307,2
SVGA
800 x 600
4: 3
480,0
XGA
1024 x 768
4: 3
786,4
HDTV (720p)
1280 x 720
16: 9
921,6
SXGA
1280 x 1024
5: 4
1310,7
UXGA
1600 x 1200
4: 3
1920,0
HDTV (1080i,p)
1920 x 1080
16: 9
2073,6
QXGA
2048 x 1536
4: 3
3145,7
VXGA
2048 x 2048
1: 1
4194,3
GXGA/QSXGA
2560 x 2048
5: 4
5242,9
Photo CD (16 base)
3072 x 2048
3: 2
6291,5
Photo CD (64 base)
6144 x 4098
3: 2
25178,1
Хотя существуетмнение, что чем выше разрешение дисплея, тем лучше, на самом деле, согласнопрогнозам ведущих специалистов, даже в 2003 г. более 50% проекционных устройствбудут использовать микродисплеи не выше XGA формата.
В зависимости отархитектуры построения устройств и систем на основе МД и областей их примененияможно выделить 2 большие группы, а именно,видеопроекционные устройства и системы группового типа, в которыхизображение с МД методами прямой или обратной проекции переносится на экранбольших размеров и считывается наблюдателем или группой наблюдателей сдостаточно большого расстояния, желательного большего, чем 5-кратная высотаэкрана (рис. 3а, б). В виртуальныхустройствах и системах персонального типа (virtual microdisplays, NTE =Near-to-the-Eye Displays) изображение МД увеличивается оптической системой ипроецируется непосредственно на сетчатку глаза наблюдателя. Изображение,формируемое во втором случае, находится от глаза дальше, чем сам объект(«виртуальное» изображение) и отличается от «реального»,наблюдаемого на экране монитора или телевизора (рис. 3в).

Каквидеопроекционные, так и виртуальные устройства и системы должны строиться сучетом особенностей восприятия изображения человеком, т.е. характеризоватьсясветовыми (фотометрическими) параметрами, а не энергетическими, как это частопрактикуется в зарубежных публикациях. Основные световые параметры — световойпоток, сила света, светимость, яркость и освещенность — применяются только ввидимом диапазоне спектра и учитывают различную чувствительность человеческогоглаза как приемника излучения. Как известно, она максимальна в зеленой областиспектра при l = 555 нм и падает практически до нуля на границах видимогодиапазона при l = 380 и 780 нм. Для точечного источника света, размеры которогозначительно меньше расстояния от него до точки наблюдения, световой поток Ф влюменах определяется мощностью излучения в заданном телесном угле W, измеряемомв стерадианах. Сила света I в данном направлении, измеряемая в канделах, равнаотношению светового потока к телесному углу. Если источник света излучаетравномерно во все стороны, то сила света определится как I = Ф/4p. Длянеточечных источников света вводятся такие параметры как светимость и яркость,которые связаны с площадью излучающей поверхности и измеряются соответственно вЛм/м2 и Кд/м2 (в зарубежных публикациях часто используютединицу измерения фут-ламберт fL, 1 fL = 3,4 Кд/м2). Для комфортногонаблюдения яркость экрана должна быть в пределах 30:300 Кд/м2 для кинотеатрови офисов.
Для проекционныхустройств важно также знать освещенность в заданной точке экрана, котораяизмеряется в люксах (1 лк = 1 Лм/м2) и определяется как отношениесветового потока к площади освещаемой поверхности. Хотя размерность единицыосвещенности и светимости одинаковы, физическая сущность этих параметровсовершенно различна.
Несмотря на то, что прямых методов измерениявеличины светового потока на экране не существует, она может быть легкорассчитана из результатов измерения освещенности экрана, например, люксметром,помещенном вместо экрана. Признанный в настоящее время ANSI-стандартпредполагает измерение в 9 различных точках экрана и вычисление среднейвеличины, которая, как правило, оказывается ниже, чем для одной центральнойточки. Для наблюдателя важен также контраст изображения, определяемый отношениемосвещенности белой и черной точки. При контрасте 3:1 считываются цифры и буквы,контраст 10:1 обеспечивает комфортное считывание информации, а 100:1 — нетребует дополнительной адаптации человеческого глаза. Как правило, контрастизображения для фронтальных проекторов значительно больше зависит от внешнейзасветки, чем для проекторов с обратной проекцией.
Глаз человека вусловиях комфортного наблюдения способен разрешать детали изображения с угловымиразмерами около 1/60 градуса или 0,4 мрад. В таблице 3 приведены основныепараметры изображений различного типа, наблюдаемых в нормальных условиях.
Таблица 3. Основные параметры изображений разного типа
Тип изображения Расстояние до объекта
Размер изображения по горизонтали
Разрешение
Угол/элемент отобр. (мрад)
Страница текста
25 см
20 см
80 линий на см
1,71
ЭЛТ монитор
50 см
25 см
0,26 мм
1,78
Проекционный экран
2,5 м
1,2 м
1024 линий
1,91
Микродисплей
25 см
10 мм
800 лин., 12 мкм
0,16
Из табл. 3 видно,что если для первых трех типов изображений угол разрешения находится в пределах1,7:1,9 мрад, что вполне приемлемо, то в случае микродисплея изображение не«читается» и должно быть увеличено оптикой, как минимум, в 10 раз.Следует отметить, что улучшить «читаемость» за счет приближения МД кглазу не удается, т.к. минимально возможное фокусное расстояние глазасоставляет порядка 25 см. Это означает, что фокальное расстояние линзовойсистемы 10Х, располагаемой непосредственно вблизи глаза, должно быть не менее25 мм, а ее диаметр — не менее 20 мм.
Важное значениеимеет и поле зрения, т.е. угол наблюдения всего изображения по диагонали, напрямуюзависящий от разрешения глаза, умноженного на количество ЭО по диагонали. Так,например, поле зрения для МД QVGA-формата (320 x 240 ЭО) составляет 13°, для МДVGA — (640 x 480 ЭО), SVGA — (800 x 600) и XGA — (1024 x 768) форматов — соответственно26°, 34° и 43°. Слишком малое значение поля зрения означает недостаточноеувеличение изображения, а слишком большое приводит к необходимости постоянногодвижения и перефокусировки глаза, особенно в условиях бинокулярного наблюдения.Если возможности адаптации глаза ограничены, то часть изображения, особенно поуглам, будет не в фокусе, что у большинства наблюдателей вызывает симптомыусталости типа напряжения в глазах (у 7 из 10 испытуемых), потускнения картинки(у 5 испытуемых), появление головной боли (у 3 испытуемых). Кроме того, придолговременном наблюдении могут проявляться психологические эффекты, известныепод названием синдрома софита (включающие в себя сонливость, повышеннуювозбудимость или хроническую усталость), клаустрофобию и др.
Обычноприемлемым считается движение глаза в пределах 24° по вертикали и горизонтали,т.е. 34° по диагонали. На рис. 4 как раз представлена архитектура такоговиртуального МД-устройства, которая и определит его минимально возможныегеометрические размеры.

Принеобходимости подсветки микродисплеев от внешнего источника чаще всегоиспользуют оптическую схему, изображенную на рис. 5.

В качестве альтернативного варианта, позволяющегообеспечить «глубину» устройства менее фокусного расстоянияувеличительной оптической системы, возможно использование безаберационных конфокальныхзеркал с расширенным полем зрения (рис. 6).

Подводя итог вышесказанному,можно сделать вывод, что расчет и изготовление оптической части виртуальногоМД-устройства является непростой задачей, поскольку должен быть найденкомпромисс между разрешением и размером МД, геометрическими размерамиустройства, параметрами оптической системы с учетом особенностей восприяти яизображений человеческим глазом и др. 2Микродисплеи просветного типа
Микродисплеипросветного типа строятся на базе ЖК-микродисплеев с активной матрицей тонкопленочныхтранзисторов из аморфного или поликристаллического кремния, а такжеМОП-транзисторов, изготовленных по технологии «монокремний-на-стекле»(табл. 4).
Таблица 4. Производители разнообразных типов МДпросветного типа Фирма-изготовитель Тип активной матрицы МД Sharp (Japan) a-Si:H
Fujitsu (Japan)
a-Si:H
Philips (Netherland)
TFD
Epson (Japan)
HTPS
Hitachi (Japan)
HTPS
Matsushita (Japan)
HTPS
Samsung (Korea)
HTPS
Sarif (USA)
HTPS
Sharp (Japan)
HTPS (CGS)
Sony (Japan)
HTPS
Kopin (USA)
Si-on-G
Canon (Japan)
Si-on-G
Sanyo (Japan)
LTPS
Здесь HTPS — High Temperature Poly Silicon;
LTPS — Low Temperature Poly Silicon;
Si-on-G — Silicon on Glass;
TFD — Thin Film Diode.
Все эти дисплеинаходятся в производстве и широко применяются в проекционных устройствах.
Основнойпроблемой при использовании просветных МД является низкая эффективность использованияисходного светового потока. Большие потери света обусловлены, в основном, двумяпричинами:
·        низкой числовой апертурой ЖК МД, определяемой отношением рабочей (пропускающей)площади элемента отображения к его общей площади;
·        использованием электрооптических эффектов, требующих применения поляроидови матричных цветных фильтров (теоретически ЖК-ячейка с идеальным цветнымфильтром пропускает только одну шестую часть падающего света — поляроиды поглощаютполовину, а цветные фильтры — две трети оставшегося).
Решение первой проблемы достигается за счетиспользования ЖК МД с активной матрицей поликремниевых транзисторов вместотранзисторов на аморфном кремнии, характеризуемых значительно меньшими геометрическимиразмерами, высокими быстродействием и электрическими параметрами, хорошоотработанной технологией, схожей с стандартной КМОП-технологией. Наиболеесовершенные ЖК МД такого класса с интегрированными драйверами имеют следующиепараметры: число элементов отображения — 1440 x 1024, размер элементаотображения — 28 x 22 мкм, числовая апертура — 47,5%, диагональ — 4,6 см (1,8дюйма).
Если совсемнедавно наибольшей популярностью пользовались МД с диагональю 1,3 дюйма, соответствующие35-мм слайду и позволяющие использовать оптическую систему обычныхслайд-проекторов, то в настоящее время наблюдается тенденция уменьшения ихразмеров до 0,9 и даже 0,7 дюймов, что выгоднее прежде всего с точки зрениявыхода годных и стоимостных параметров МД.
Более перспективнымсчитается техпроцесс получения микродисплеев, разработанный недавно фирмойSharp и использующий поликремний типа Continuous Grain Silicon с очень высокойподвижностью носителей, близкой к монокристаллическому состоянию. На основеэтого материала была разработана активная матрица тонкопленочных транзисторовдля МД с разрешением 1280 x 1024, размером пикселей 45 x 32 мкм при числовойапертуре 63%. Хроническим недостатком высокотемпературных HTPS-технологийсчитается необходимость использования дорогих кварцевых подложек.
В технологии«Silicon-on-Glass», разработанной специалистами фирмы KopinCorp.(США), сначала методом ISE (Isolated Silicon Epitaxy) на кремниевойподложке наращивают толстый слой монокремния, в котором стандартнымитехнологическими приемами формируется высокоплотная матрица МОП-транзистороввместе со строчными и столбцовыми ИС драйверами. Затем этот слой отделяют откремниевой подложки и переносят на стеклянную подложку (рис. 7). На последнейстадии осуществляют сборку ЖК МД. Несмотря на то, что ISE-процесс достаточносложен и дорог, выигрыш в повышении числовой апертуры для матриц высокогоразрешения несомненен. Последняя разработка фирмы Kopin — миниатюрный АМ-модульс диагональю 1,5 дюйма, содержащий 2560 x 2048 ЭО с интегрированными драйверамистолбцов и строк для нашлемных проекционных устройств. Уровень производства МДпо данной технологии на конец 2000 г. составлял около 20 000 в месяц.

Особый интерес вызывает низкотемпературнаяLTPS-технология, развиваемая фирмой Sanyo и позволяющая перейти от кварцевых кболее дешевым стеклянным подложкам. Первый МД на основе такой технологии сдиагональю 0,5 дюйма имел разрешение 521 x 218 ЭО. 3 МДотражательного типа
Как правило,микродисплейные устройства такого типа содержат светомодулирующее устройство отражательноготипа, выполненное по технологии LCOS (Liquid Crystal-on-Silicon, ЖК-на-кремнии)или MEMS (Micro-Electro-Mechanical-Systems, микроэлектромеханические системы) исодержащие интегрированные на кристалле схемы адресации строк и столбцов, атакже интерфейсную плату сопряжения, блок подсветки и оптическую систему.
Три видаMEMS-технологий конкурируют в настоящее время:
1. DMD МД(Digital Micromirror Device, цифровые микрозеркальные приборы), разработанныефирмой Texas Instruments более 15 лет назад и представляющие собой сложную КМОПИС со множеством микроминиатюрных зеркал, меняющих свою ориентацию в пространствепод действием электрических сигналов и таким образом способных модулироватьпадающий на них свет. Первые подобные МД с разрешением 1024 x 768 ЭО появилисьна рынке в 1998 г., в 1999 г. их разрешение увеличилось до 1280 x 1024, а в2000 г. — до 1920 x 1080. В настоящее время это практически единственнаятехнология, используемая в проекционных системах HDTV-формата.
2. АМА МД(Actuated Mirror Array), разработанная американской фирмой Aura Systems вначале 90-х годов и усовершенствованная корейской фирмой Daewoo Electronics«под именем TMA» (Thin Film Micromirror Array). Данная технологияочень похожа на предыдущую по принципу действия и архитектуре. Разница лишь втом, что для отклонения микрозеркал используют пьезоэлектрический эффект свозможностью более простого и дешевого аналогового принципа формированияградаций серой шкалы. На конференции «Asia Display-98» в Сеуле былпродемонстрирован экспериментальный образец VGA-формата с микрозеркаламиразмером 97 x 97 мкм со световым потоком 5000 Лм. На следующий год разрешениеМД было увеличено до XGA — (размер микрозеркал 49 x 49 мкм, размер МД — 2,54дюйма) и SXGA-форматов. При этом числовая апертура составляет максимальную изопубликованных данных величину в 94%.
3. CLV МД(Grating Light Valve), изготавливаемые американской фирмой Silicon LightMachines, основаны на использовании микроминиатюрной отражательной дифракционнойрешетки в виде линейки параллельных резиновых полосок 100 x 3 мкм толщиной 100нм, которые могут очень быстро, за время порядка 20 нс, изменять свое положениев пространстве под действием электростатических сил и таким образоммодулировать падающий на нее свет. Для формирования изображения нужнообеспечить вертикальное сканирование. Действующая проекционная система наоснове красного, синего и зеленого лазеров и 1080 полосок формируетвысококачественное изображение с разрешением 1920 x 1080.
LCOS микродисплеипредставляют собой сверхминиатюрные активно-матричные ЖК-дисплеи отражательноготипа. От обычных TFT активно-матричных дисплеев прямого видения они отличаютсятем, что одна из стеклянных подложек с поляроидом заменена на кристалл измонокремния, в котором формируется матрица МОП-транзисторов, каждый из которыхуправляет «своим» ЭО (рис. 8). Как правило, размер ЭО составляет от 7x 7 до 20 x 20 мкм, поэтому даже при их числе более 1 млн. МД может иметьразмеры менее 0,5 дюйма по диагонали.

Выбор электрооптического эффекта и ЖК-материалаопределяется уровнем рабочего напряжения, обеспечиваемого активной матрицей,требуемым контрастом, быстродействием, типом ориентирующего слоя и др.Возможные варианты используемых электрооптических эффектов приведены в таблице5.
Таблица 5. Особенности используемых электрооптическихэффектов
Электрооптический эффект
Принцип действия
Зависимость от длины волны света
Примечание
TN Изменение поляризации
Ахроматическая
Нормально черное, нормально белое изображение
ECB
Изменение
поляризации
Зависит
Ограниченная
цветопередача
Birefringent mode
Изменение
поляризации
Ахроматическая
OCB, VA, FLC
GH
Поглощение
Опр.красителем
-
PSCT
Отражение
Зависит
Бистабильность, память
PDLC
Рассеяние
Ахроматическая
-
Holographic PDLC
Отражение
Сильно зависит
Объемный эффект
В качествеосновных рассматриваются варианты с использованием нематических и смектическихЖК, а также капсулированных полимером ЖК. Так, например, американская фирмаHana Micro-display Technologies, используя нематические ЖК, планирует увеличитьпроизводство МД до 1,5 млн. штук уже в 2001 г. Другая американская фирмаDisplaytech разработала и производит с 1997 г. целую серию цветных LCOS МД сдиагональю до 0,5 дюйма, разрешением 256 x 256, 640 x 480, 1280 x 1024, числовойапертурой 75% и шагом ЭО менее 8 мкм на основе смектических ЖК сбыстродействием менее 35 мкс.
Градации серойшкалы (или полутона) в нематических МД обеспечиваются прямой модуляциейуправляющего напряжения, т.к. ЖК-материал обладает пропорциональной ивоспроизводимой вольт-контрастной характеристикой (ВКХ). Это означает, чтокаждый ЭО может адресоваться один раз в течение кадра на каждый цвет воднокристальном варианте и один раз в течение кадра — в трехкристальном. СмектическиеЖК имеют ВКХ с гистерезисом, что сильно затрудняет реализацию серой шкалы и,следовательно, полноцветного изображения. Поскольку МД в этом случае долженадресоваться несколько раз в течение кадра, скорость загрузки данных иэнергопотребление резко возрастают. Меняется также и архитектура активно-матричнойКМОП-ячейки: от однотранзисторной типа DRAM в случае нематических МД на многотранзисторнуютипа SRAM для смектических МД.
LCOS МДобеспечивают цветное изображение несколькими путями:
1.      В проекционных устройствахиспользуют 3 одинаковых МД, на каждом из которых формируется красная, зеленая исиняя картинки, которые сводятся на экране с помощью специального проекционногообъектива. Для выделения RGB спектральных компонент от немонохроматическогоисточника света используются дихроичные зеркала.
2.      В проекционных устройствахиспользуют 1 МД с матричными RGB фильтрами.
3.      В проекционных устройствахиспользуют 1 МД и вращающиеся RGB фильтры. Более современные немеханическиесистемы используют технологии Сolor Switch американской фирмы Color Link и ASIF(Appli-cation Specific Integrated Filter) фирмы Digi Lens. Последняя основанана использовании электрически переключаемой Брэгговской решетки, изготовленнойна основе голографического PDLC-материала.
4.      В виртуальных дисплеяхиспользуется 1 МД и система RGB-светодиодов, каждый из которых последовательноосвещает красную, зеленую и синюю картинки (технология FSC = Field SequentionalColor).
Первый LCOS МД,появившийся в 1997 г., был изготовлен фирмой IBM и JVC. Фирма Pioneer такжепродемонстрировала прототип видеопроектора на основе LCOS МД, однако, не сумеладовести его до стадии массового производства. За прошедшие несколько лет более30 компаний занимались разработкой данной технологии, продемонстрировав целуюсерию МД с разрешением от 320 x 240 до 2048 x 2048 ЭО, а также устройств исистем различного класса и назначения на их основе. Параллельно совершенствовалисьи удешевлялись все сопутствующие электронные и оптические компоненты,необходимые для проекционных и виртуальных устройств и систем.
Считается, чтоидеальным применением для LCOS-технологии являются широкоформатные (16:9)РС-мониторы и телевизоры с обратной проекцией изображения с диагональю 28:32дюйма и разрешением до 2560 x 1440 (100 dpi). В ближайшей перспективе ожидаетсярезкое увеличение спроса на цифровые телевизионные приемники стандарта HDTV(1920 x 1080 ЭО). Т.к. среднее расстояние до экрана будет составлять порядка 3м, то при угле наблюдения 0,3 мрад минимально наблюдаемый размер ЭО составит 1мм, что соответствует размеру экрана 58 дюйма по диагонали для формата 720 р и87 дюймов — для формата 1080 р. Изображение с такими параметрами могутобеспечить, только проекционные системы, и это еще один дополнительный довод впользу LCOS-технологии.
Виртуальные илиNTE дисплеи персонального типа на основе LCOS МД применяются в видоискателяхцифровых фотокамер и камкордеров, высокоинформативных устройствах отображенияинформации мобильных телефонов и беспроводных телекоммуникационных системах идр. Так как требуемый выходной поток света на порядки меньше, чем в проекционныхустройствах, то вместо высокояркостных ламп можно использовать экономичные светодиодныеисточники света и однокристальный вариант, обеспечивая одновременно высокоеразрешение, минимальные размеры, вес и энергопотребление при низкой стоимости.
Несмотря на то,что конкурирующие технологии типа DMD или поликремниевых просветных МД такжеориентированы на эти рынки, только LCOS МД хорошо подходят сразу для всехперечисленных применений. Наиболее наглядно это видно на примере наиболеебыстроразвивающегося рынка видеопроекционной техники с прямой проекцией изображения.Так как все перечисленные виды технологий способны обеспечить требуемый уровеньяркости или контраста, основное внимание стали уделять другим параметрам — массогабаритным характеристикам, возможности создания дополнительных сервисныхфункций и, конечно, стоимости устройства. По последнему параметру LCOS МД,безусловно, выигрывают. Кроме того, они позволяют создавать различные классыустройств на базе серии МД одного геометрического размера и, следовательно,использующих одну и ту же оптическую систему, но разного разрешения.
Сравнительнаяоценка рассмотренных конструктивно-технологических вариантов просветных иотражательных микродисплеев может быть сделана на основе анализа данных,приведенных в таблице 6.
Таблица 6. Характеристики МД
Технология, Параметр К тип АМ
Фирма
Инф.
емкость, млн. пикс.
Диагональ, см
Шаг пикселей, мкм
Числовая апертура, %
Интеграция ИС
a-Si ТПТ 0,008
NEC
1,3
10,7
65 x 65
35
нет
SiN ТПД 0,008
Philips
0,42
7,1
77 x 75
46
нет
a-Si ТПТ 0,008
Honeywell
0,12
4,2
85 x 85
56
нет
a-Si ТПТ, отр. 0,031
Un.Stutt gart
0,4
4,7
55 x 50
84
нет
p-Si ТПТ, 0,033
Sharp
1,31
4,8
34 x 24
27
да
p-Si ТПТ, 0,041
Sony
0,18
1,8
18 x 47
35
да
p-Si ТПТ, 0,077
Seiko Epson
1,47
4,6
22 x 28
47
да
ISE МОП 0,069
Kopin
0,31
1,9
24 x 24
40
да
DMD, отр. 0,315
Texas Instruments
0,42
1,6
17 x17
91
да