Dual-mode fusion scanning algorithm for OLED-on-silicon microdisplay

LIU Xingyan; JI Yuan; ZHANG Yin; HUANG Xinjie

doi:10.37188/CJLCD.2025-0237

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Dual-mode fusion scanning algorithm for OLED-on-silicon microdisplay

Display Technology | 更新时间：2026-09-20

- Dual-mode fusion scanning algorithm for OLED-on-silicon microdisplay
- Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays Vol. 41, Issue 3, Pages: 363-372(2026)
- 作者机构：
  
  1.上海大学微电子研究与开发中心，上海 200444
  2.昀光微电子（上海）有限公司，上海 200072
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.37188/CJLCD.2025-0237
  CLC： TN27
- CSTR：32172.14.CJLCD.2025-0237
- Received：20 November 2025，
  
  Revised：2026-02-13，
  
  Published：05 March 2026
- 稿件说明：
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LIU Xingyan, JI Yuan, ZHANG Yin, et al. Dual-mode fusion scanning algorithm for OLED-on-silicon microdisplay[J]. Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays, 2026, 41(3): 363-372.
DOI：

LIU Xingyan, JI Yuan, ZHANG Yin, et al. Dual-mode fusion scanning algorithm for OLED-on-silicon microdisplay[J]. Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays, 2026, 41(3): 363-372. DOI： 10.37188/CJLCD.2025-0237. CSTR： 32172.14.CJLCD.2025-0237.

摘要

针对硅基OLED微显示器数字驱动中的低灰阶非线性、灰度翻转及精度不足等问题，本文提出双模融合扫描（DMFS）算法，该算法将子帧分为高位子帧（HBSF）和低位子帧（LBSF）。HBSF采用逐行发光（PE）模式以保证发光效率，LBSF采用同步发光（SE）模式以实现精细亮度调控并进行线性度矫正。在2 560×2 560×3@90 Hz全彩微显示器上的实验表明，DMFS 显著提高了灰度线性度，灰阶翻转点减少了13 872个，DMFS-4和DMFS-6的亮度误差均方根较25子场法分别降低了96.63%和99.31%，且可实现最小亮度精度为0.076 cd/m²，将gamma有效映射覆盖区间拓展至253灰阶。DMFS有效提升了显示线性度和灰阶精度，改善了图像细节表现与人眼视觉体验，为近眼显示设备的高精度数字驱动提供了可行方案。

Abstract

To solve the problems of low greyscale nonlinearity， greyscale inversion and low precision in the digital driving of OLED-on-silicon microdisplay， a dual-mode fusion scanning （DMFS） algorithm is proposed in this paper. The sub-frames are divided into high bit subframe （HBSF） and low bit subframe （LBSF）， in which HBSF adopts progressive luminescence （PE） mode to ensure luminous efficiency， while LBSF adopts synchronous luminescence （SE） mode to achieve fine brightness regulation and linearity correction. Experiments on a 2 560×2 560×3@90 Hz full-color microdisplay show that DMFS significantly improves greyscale linearity， reduces greyscale inversion points of 13 872， and reduces the root mean square of luminance error of DMFS-4 and DMFS-6 by 96.63% and 99.31% compared with the 25-subfield method. Furthermore， DMFS can achieve a minimum brightness accuracy of 0.076 cd/m² and expand the effective mapping coverage range of gamma to 253 greyscale. The DMFS algorithm achieves significant advancements in display linearity and greyscale precision， effectively enhancing image detail performance and immersive visual experience， providing a feasible solution for high-precision digital driving in near-eye display devices.

关键词

Keywords

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