硅基OLED微显示双模融合扫描算法

刘兴艳; 季渊; 张引; 黄忻杰

doi:10.37188/CJLCD.2025-0237

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硅基OLED微显示双模融合扫描算法

显示技术 | 更新时间：2026-09-20

- 硅基OLED微显示双模融合扫描算法
- Dual-mode fusion scanning algorithm for OLED-on-silicon microdisplay
- 液晶与显示 2026年41卷第3期页码：363-372
- 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：
  
  刘兴艳，女，硕士研究生，2022年于上海大学获得学士学位，主要研究方向为微显示驱动、集成电路设计。E-mail：liusy@shu.edu.cn
  季渊，男，博士，副研究员，2012年于上海大学获得博士学位，主要研究方向为有机发光微显示、集成电路设计。E-mail：jiyuan@shu.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(61774101)
- DOI：10.37188/CJLCD.2025-0237
  中图分类号： TN27
- CSTR：32172.14.CJLCD.2025-0237
- 收稿：2025-11-20，
  
  修回：2026-02-13，
  
  纸质出版：2026-03-05
- 稿件说明：
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刘兴艳, 季渊, 张引, 等. 硅基OLED微显示双模融合扫描算法[J]. 液晶与显示, 2026,41(3):363-372.

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.
刘兴艳, 季渊, 张引, 等. 硅基OLED微显示双模融合扫描算法[J]. 液晶与显示, 2026,41(3):363-372. DOI： 10.37188/CJLCD.2025-0237. CSTR： 32172.14.CJLCD.2025-0237.

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

references

FAN Z B ， CHENG Y F ， CHEN Z M ， et al . Integral imaging near-eye 3D display using a nanoimprint metalens array ［J］. eLight ， 2024 ， 4 （ 1 ）： 3 . doi: 10.1186/s43593-023-00055-1 http://dx.doi.org/10.1186/s43593-023-00055-1

JING Y Y ， YAO M Y ， YANG M ， et al . Photolithographic fabrication of high-resolution micro-QLEDs towards color-conversion microdisplay ［J］. Light： Science & Applications ， 2025 ， 14 （ 1 ）： 370 . doi: 10.1038/s41377-025-02000-y http://dx.doi.org/10.1038/s41377-025-02000-y

季渊，许怡晴，陈宝良，等 . 硅基微显示器发展现状与研究进展［J］. 激光与光电子学进展， 2022 ， 59 （ 20 ）： 2011007 ． doi: 10.3788/LOP202259.2011007 http://dx.doi.org/10.3788/LOP202259.2011007

JI Y ， XU Y Q ， CHEN B L ， et al . Development and research progress of silicon-based microdisplays ［J］. Laser & Optoelectronics Progress ， 2022 ， 59 （ 20 ）： 2011007 . （in Chinese） . doi: 10.3788/LOP202259.2011007 http://dx.doi.org/10.3788/LOP202259.2011007

刘万林，季渊，冉峰，等 . 硅基OLED微显示器最优扫描算法的非线性校正［J］. 光电工程， 2016 ， 43 （ 12 ）： 200 - 205 ． doi: 10.3969/j.issn.1003-501X.2016.12.030 http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1003-501X.2016.12.030

LIU W L ， JI Y ， RAN F ， et al . Nonlinear correction of optimal scan strategy on the OLED-on-silicon microdisplay ［J］. Opto-Electronic Engineering ， 2016 ， 43 （ 12 ）： 200 - 205 . （in Chinese） . doi: 10.3969/j.issn.1003-501X.2016.12.030 http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1003-501X.2016.12.030

XU H Y ， LIU B ， ZHENG F ， et al . A compensation pixel circuit with high bits using PWM method for AMLED ［J］. Energy Reports ， 2023 ， 9 ： 194 - 199 . doi: 10.1016/j.egyr.2022.12.136 http://dx.doi.org/10.1016/j.egyr.2022.12.136

LV Z G ， WANG P ， WANG H X ， et al . Adaptive high-gray image enhancement algorithm based on logarithmic mapping and simulated exposure ［J］. Infrared Physics & Technology ， 2024 ， 136 ： 105030 . doi: 10.1016/j.infrared.2023.105030 http://dx.doi.org/10.1016/j.infrared.2023.105030

MU T Z ， JI Y ， ZHANG Y ， et al . Field stack lighting driving method for low power organic light emitting diode-on-silicon microdisplay ［J］. IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics ， 2024 ， 30（2： Integrated Optoelectronics for VR/AR/MR）： 2000511. doi: 10.1109/jstqe.2024.3383448 http://dx.doi.org/10.1109/jstqe.2024.3383448

季渊，马新德，孙严睿，等 . 低功耗硅基OLED微显示器的区域梯度调光策略［J］. 光学精密工程， 2024 ， 32 （ 9 ）： 1408 - 1419 ． doi: 10.37188/ope.20243209.1408 http://dx.doi.org/10.37188/ope.20243209.1408

JI Y ， MA X D ， SUN Y R ， et al . Regional gradient dimming strategy for low-power silicon-based OLED microdisplays ［J］. Optics and Precision Engineering ， 2024 ， 32 （ 9 ）： 1408 - 1419 . （in Chinese） . doi: 10.37188/ope.20243209.1408 http://dx.doi.org/10.37188/ope.20243209.1408

ZHOU H D ， GUO A Y ， WANG F ， et al . Multi-dimensional linear scanning algorithm for silicon-based micro-OLED ［C］// Proceedings of 2020 17th China International Forum on Solid State Lighting & 2020 International Forum on Wide Bandgap Semiconductors China （SSLChina： IFWS） . Shenzhen ： IEEE ， 2020 ： 203 - 206 . doi: 10.1109/sslchinaifws51786.2020.9308889 http://dx.doi.org/10.1109/sslchinaifws51786.2020.9308889

陈宝良，季渊，黄忻杰，等 . 基于遗传算法的场堆叠硅基OLED微显示器伽玛校正研究［J］. 光子学报， 2024 ， 53 （ 8 ）： 0811002 ．

CHEN B L ， JI Y ， HUANG X J ， et al . Research on gamma correction of field-stacked silicon-based OLED micro-displays based on genetic algorithm ［J］. Acta Photonica Sinica ， 2024 ， 53 （ 8 ）： 0811002 . （in Chinese）

黄振兴，黄苒，赵博华，等 . 应用于硅基OLED微显示器的分段可调伽马校正［J］. 液晶与显示， 2020 ， 35 （ 8 ）： 825 - 830 ． doi: 10.37188/yjyxs20203508.0825 http://dx.doi.org/10.37188/yjyxs20203508.0825

HUANG Z X ， HUANG R ， ZHAO B H ， et al . Gamma correction with adjustable segmentation for OLED-on-silicon microdisplay ［J］. Chinese Journey of Liquid and Display ， 2020 ， 35 （ 8 ）： 825 - 830 . （in Chinese） . doi: 10.37188/yjyxs20203508.0825 http://dx.doi.org/10.37188/yjyxs20203508.0825

朱宇轩，廖聪维，张盛东 . AM-MicroLED显示驱动技术［J］. 光电子技术， 2024 ， 44 （ 4 ）： 265 - 272 ． doi: 10.12450/j.gdzjs.202404001 http://dx.doi.org/10.12450/j.gdzjs.202404001

ZHU Y X ， LIAO C W ， ZHANG S D . AM-MicroLED display driving technologies ［J］. Optoelectronic Technology ， 2024 ， 44 （ 4 ）： 265 - 272 . （in Chinese） . doi: 10.12450/j.gdzjs.202404001 http://dx.doi.org/10.12450/j.gdzjs.202404001

王杰，季渊，金忠蓓，等 . 基于动态比较的硅基OLED微显示器接口设计［J］. 液晶与显示， 2025 ， 40 （ 9 ）： 1289 - 1295 ． doi: 10.37188/cjlcd.2025-0111 http://dx.doi.org/10.37188/cjlcd.2025-0111

WANG J ， JI Y ， JIN Z B ， et al . Design of interface circuitry for silicon-based OLED microdisplays employing dynamic comparison technique ［J］. Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays ， 2025 ， 40 （ 9 ）： 1289 - 1295 . （in Chinese） . doi: 10.37188/cjlcd.2025-0111 http://dx.doi.org/10.37188/cjlcd.2025-0111

NA S H ， MIN W K ， KIM D H ， et al . Enhancement of picture quality on ultra-low brightness by optimizing the electrical potential required for OLED charging in the AMOLED displays ［J］. Journal of Information Display ， 2021 ， 22 （ 4 ）： 275 - 284 . doi: 10.1080/15980316.2021.1923581 http://dx.doi.org/10.1080/15980316.2021.1923581

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