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目前,各種消費類及商業(yè)類多媒體應(yīng)用均要求移動通信設(shè)備具有高質(zhì)量的平板顯示器,而移動通信設(shè)備的便攜性、低功耗需求及日益增加的多媒體顯示要求也推動著下一代顯示技術(shù)的發(fā)展。雖然業(yè)界在TFT-LCD和STN-LCD之外還在不斷開發(fā)一些新的顯示技術(shù),如OLED、LCOS和Digital Paper(數(shù)字紙張)等,但沒有任何一項技術(shù)能夠單獨滿足所有應(yīng)用對終極顯示的需求。當(dāng)然,隨著顯示驅(qū)動控制IC的不斷發(fā)展及最新顯示技術(shù)的不斷調(diào)整,實際性能也越來越完善。下文就LCD、OLED、LCOS和Digital Paper等顯示器技術(shù)分別展開論述。
液晶顯示器(LCD)
Durel推出內(nèi)嵌EMI屏蔽功能的EL驅(qū)動器
我們知道,要驅(qū)動EL冷光片發(fā)光,就需要一個80-130V 100-400Hz的交流電壓。而與此同時,由于便攜式設(shè)備外形一般都很小巧,因此EL背光板與PCB的間隙一般都很小,這么大的一個高壓交流信號很容易引起EMI問題,而EMI通常都是設(shè)計工程師感到最頭痛的一個問題。Durel公司推出的高集成度EL驅(qū)動器系列很好地解決了這一問題,它通過采用一種Durel獲得專利的三端拓撲結(jié)構(gòu),提供了內(nèi)嵌的EMI屏蔽功能。
目前Durel已經(jīng)推出了兩款EL驅(qū)動器IC,一款是高亮度D305A,它主要針對采用彩色LCD的無線手機、PDA、GPS和其它便攜式設(shè)備；另一款是低噪聲D381A,它主要針對單色LCD顯示的蜂窩電話、PDA和鍵盤背光應(yīng)用。
目前EL和LED是兩種主要的背光技術(shù),隨著功耗受到越來越大的重視,目前EL技術(shù)在便攜式設(shè)備中的應(yīng)用一直在增長,當(dāng)然由于成本因素,LED仍占據(jù)著主要地位。Rogers
Southeast Asia公司的銷售副經(jīng)理Colin K. Kwan介紹道:“在單色LCD應(yīng)用領(lǐng)域,EL的發(fā)展前景要好于LED；但在彩色LCD應(yīng)用領(lǐng)域,LED的發(fā)展前景要好于EL。”Durel是Rogers和3M的一家合資公司。
EL冷光片的亮度跟驅(qū)動電壓和頻率有關(guān),電壓越高或頻率越大,亮度就越高,但由于冷光片的壽命跟這些因素和環(huán)境溫度成反比,因此實際使用時還必須綜合考慮。一般選擇用電壓來調(diào)節(jié)冷光片的亮度,因為它引起的壽命衰減率要比頻率慢。
未來對整個背光市場影響較大的一個因素是OLED技術(shù),它是一種主動發(fā)光技術(shù),不需要背光源,而且目前已開始逐步從實驗室走向市場。但Kwan表示:“OLED的商業(yè)化步伐比預(yù)期的要慢,這主要是由于它的偏色現(xiàn)象尚比較難以解決。”
在選擇適合移動通信設(shè)備的顯示技術(shù)時,分辨率、色彩、重量、尺寸、功耗及顯示響應(yīng)速度都是關(guān)鍵考慮因素。如今,有多種液晶顯示技術(shù)適合于移動通信應(yīng)用,如STN、CSTN、TFT、TFD、色彩序列(Color sequential)、膽固醇型(Cholesteric)、反射型LCD和塑料LCD等。
日本的Optrex和Alps、韓國的三星、臺灣的勝華科技(Wintek)和碧悠電子(Picvue)及香港的精電(Varitronix)和晶門科技(Solomon Systech)等公司均在積極研發(fā)各種LCD相關(guān)技術(shù),其中包括驅(qū)動IC和面板技術(shù)。
從各種LCD技術(shù)的不同性能來看,未來幾年,CSTN及TFT LCD仍將是移動終端的主流顯示技術(shù)。蜂窩電話顯示器最常見的分辨率為120RGB×160到132RGB×176,而智能電話顯示器最常用的分辨率則為176RGB×220。64K的色階為基本要求,并將發(fā)展到256K。不過,由于移動通信設(shè)備的外型越來越小,顯示內(nèi)容越來越豐富,因此也要求LCD面板和IC電路更薄、電路更精密、響應(yīng)時間更快,這些要求已接近LCD技術(shù)的極限。今后的LCD顯示驅(qū)動控制IC將完全集成到單芯片中,并內(nèi)建256K彩色顯示RAM、電容器、圖形引擎和OTP功能。這種IC將有800個輸入/輸出引腳,采用COG封裝并用于彩色移動通信設(shè)備。
有機發(fā)光二極管(OLED)
OLED是一種自發(fā)光顯示技術(shù),它本身包含兩種實現(xiàn)技術(shù)。聚合體LED(PLED)采用旋轉(zhuǎn)涂敷技術(shù)顯示單色,而采用圖案結(jié)構(gòu)(Patterning)技術(shù)顯示全彩色。小分子OLED則采用蒸鍍技術(shù),這種技術(shù)對單色而言更為復(fù)雜,而遮光板蒸鍍技術(shù)則用于全彩色顯示。
OLED技術(shù)光效高、功耗低、制造技術(shù)簡單、可采用彩色和塑料襯底。與TFT相比,OLED成本低、厚度薄、光亮度高、壽命長。由于具備以上優(yōu)勢,它可望成為下一代移動通信設(shè)備一種極佳的彩色顯示技術(shù)。目前臺灣的錸寶科技股份有限公司、日本的先鋒和韓國的Neoview已開始積極研發(fā)這種技術(shù),并已開始生產(chǎn)無源面板,其中部份公司明年將投產(chǎn)無源全彩色面板。
由于TFT在批量生產(chǎn)時成本較高,因此OLED將會成為TFT的勁敵。不過,OLED顯示技術(shù)也有不足之處:由于每個發(fā)光點材料的退化程度不同,會出現(xiàn)顯示的亮度差異。這種退化的規(guī)律是,流過發(fā)光點材料的電流越高,該點退化得越快,亮度減少越多。目前各廠商均積極研發(fā)以改善這種亮度退化問題,并推出了全彩色產(chǎn)品。
OLED可使用塑料襯底,但要投入量產(chǎn)還需做大量努力。此外,OLED驅(qū)動IC也是該技術(shù)能否得以勝任的關(guān)鍵因素。OLED驅(qū)動技術(shù)與LCD不同。LCD是一種電壓控制器件,而OLED是一種電流控制器件。只有給OLED顯示面板相應(yīng)的控制IC電路提供了精確的電流和統(tǒng)一控制,才會獲得最佳顯示。晶門科技推出了全球首個OLED集成驅(qū)動控制IC,從而使得OLED顯示技術(shù)成功用于移動通信設(shè)備中。
硅基液晶(LCOS)
LCOS是最有前途的技術(shù)。這種顯示器構(gòu)建在硅片上,表面覆蓋著液晶。片上的硅三極管可提供顯示所需的快速響應(yīng)、低功耗及便攜性等特性。它可在一小塊顯示區(qū)中顯示傳輸速度快、分辨率高的信息。該顯示器面板的機械尺寸與一美分硬幣大小相近,可顯示XGA(1024×768) 或達到全彩色分辨率。圖像可通過光學(xué)透鏡反射到人眼,并可達到與視頻速率相同的數(shù)據(jù)傳輸率。其功耗小于1W。
不過,這種顯示技術(shù)需要將一塊專有ASIC圖像控制芯片和內(nèi)建DRAM,以便將基帶處理器的數(shù)據(jù)信號傳輸?shù)揭苿油ㄐ牌骷械腖COS顯示面板上。VGA應(yīng)用中可采用彩色序列驅(qū)動配置,從而可去除彩色濾光鏡以降低系統(tǒng)成本。由于對顯示分辨率要求越來越高,傳統(tǒng)的彩色序列驅(qū)動配置已改成RGB彩色濾光鏡單驅(qū)動配置,以實現(xiàn)XGA或更高的分辨率,從而降低在ASIC圖形控制器和LCOS顯示面板中數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸捯蟆COS可用作智能電話的顯示附件。它可連接到智能電話的專用輸入/輸出口,以便在采用XGA分辨率的信息到達時觀看更多的數(shù)據(jù)內(nèi)容。
數(shù)字紙張(Digital Paper)
數(shù)字紙張是一種新的顯示技術(shù)。與LCD不同,它并不采用液晶作為光門,而是使用光電微囊體,這是一種著色的液體色素粒。這種顯示具有雙穩(wěn)性,當(dāng)顯示數(shù)據(jù)無變化時無功耗。當(dāng)顯示數(shù)據(jù)更新時微粒在顯示面板中移動,功耗僅為微瓦級。E-ink和施樂等公司正在積極研究這種面板和材料技術(shù)。
采用這種技術(shù),可用柔性襯底替代玻璃襯底構(gòu)成面板,從而大量降低顯示面板的重量和厚度。由于重量輕、功耗低,它可作為今后移動通信設(shè)備中一種理想的顯示器。不過,為了獲得正常的顯示質(zhì)量,面板材料所需驅(qū)動電壓高達40-60V。與LCD等其它顯示技術(shù)相比,這一點極大地降低了它的競爭力。此外,這種技術(shù)的響應(yīng)時間和彩色顯示也有待提高。因此,還需加強研發(fā)以降低材料的電壓需求。為了將此項技術(shù)商品化,還必須進行特殊的顯示驅(qū)動配置,以便提供更快的顯示響應(yīng)。
本文小結(jié)
在顯示技術(shù)領(lǐng)域,盡管目前還沒有任何一種顯示技術(shù)能夠滿足所有未來移動通信產(chǎn)品的需求,但LCD仍然是便攜式設(shè)備的主流顯示技術(shù),并將在未來數(shù)年內(nèi)主宰移動通信設(shè)備市場。隨著市場逐步向挺進,一些新興的顯示技術(shù)如OLED將會占領(lǐng)一部分LCD市場。未來有潛力取代部分LCD市場的顯示技術(shù)是數(shù)字紙張(Digital Paper)技術(shù),它的最大優(yōu)點是功耗極低,在顯示數(shù)據(jù)沒有變化時它不消耗任何功率,在顯示數(shù)據(jù)更新時的功耗也僅為微瓦級。不過,該技術(shù)目前仍處于實驗室開發(fā)階段,在它真正進入商業(yè)化應(yīng)用之前,它尚需要數(shù)年的時間來改善高電壓和響應(yīng)時間方面的性能。
作者: 盧偉明
業(yè)務(wù)總監(jiān)
晶門科技有限公司
