微显示器是一种特殊形态的显示器，它自身物理尺寸很小，但却可以通过光学系统产生大屏幕显示效果，主要应用于投影机和近眼显示系统。随着有机发光技术的兴起，近年来基于OLED（有机发光二极管）的微显示器也开始逐渐发展，与目前主要的微显示器如数字微镜器件和液晶微显示器相比，OLED微显示器具有主动发光、固态显示、超轻超薄、色彩丰富、驱动电压低、响应速度快、温度适应范围广、功耗低等优点。本论文对硅基OLED微显示器的实现工艺、扫描算法、驱动电路、系统设计等方面展开深入研究，主要研究内容包括：一、讨论了硅基OLED微显示器的原理和工艺流程，对传统的像素阳极二次图案化工艺提出改进，研究了利用半导体工艺制作像素阳极的一次图案化工艺，使硅基OLED微显示器的工艺流程得到精简。设计了表面金属分别为Al和TiN的测试芯片，并在芯片表面制作有机发光器件形成硅基OLED微显示器。测试结果表明，当像素阳极材料为Al、驱动电压为4.8V时，电流密度可达0.11mA/mm2，亮度可达1472cd/m2，发光效率为13.4cd/A；当像素阳极为TiN时，电流密度和亮度更高。该结果为OLED微显示器的设计提供了物理器件基础。二、分析了人眼结构与视觉形成过程，讨论了人眼对亮度和颜色的视觉特性，进而提出超还原图像显示概念。由于传统的灰度产生策略难以满足超还原显示要求，本文在平板显示数字扫描时空映射拓扑架构的基础上，提出了适用于超还原OLED微显示器的最优扫描策略，并建立其分形模型，消除了传统数字驱动方式在图像扫描过程中的时间冗余，极大提高了扫描效率，使显示器的灰度等级提升至4096级以上。着重分析了最优扫描策略的非线性校正、伽玛校正和硬件需求等实际问题，为开发超还原OLED微显示器提出了新的思路和解决方案。三、分析了传统的基于非晶硅和多晶硅TFT（薄膜晶体管）的OLED像素驱动电路以及基于单晶硅MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）的OLED像素驱动电路，提出一种适用于最优扫描策略的电流源型PWM（脉宽调制）像素驱动电路，该电路一方面可以产生精确的电流PWM信号，以数字方式驱动OLED，另一方面具有较好的OLED衰退补偿特性，可补偿OLED在发光过程中的衰退不一致。仿真结果表明，该驱动电路的静态特性和动态特性可以满足超还原显示的要求。四、对硅基OLED微显示器的系统设计展开研究，将其划分为硅基芯片和最优扫描控制器两大部分。讨论了硅基芯片的像素驱动电路、行驱动电路、列驱动电路、数字电路及全芯片的数模混合ASIC（专用集成电路）设计方法，给出了像素分辨率为1280(×3)×1024的硅基芯片的设计和流片实例，测试结果表明该芯片在100MHz的像素时钟下可形成4096级灰度。详细讨论了最优扫描控制器的设计方法，基于最优扫描策略的时空拓扑序列，对最优扫描控制器的各子模块进行详细设计，并且给出了其FPGA（现场可编程门阵列）实现过程和结果。本论文建立了较完整的硅基OLED微显示器的开发流程，论述了超还原硅基OLED微显示器的设计方法学，并通过开发实例证明了所述方法的正确性和有效性，为设计和开发超还原硅基OLED微显示器提供了新的解决方案。论文最后还展示了硅基OLED微显示器的开发平台，展现了其优秀的显示性能，并展望了微显示器的应用前景。