發布日期：2022-07-14 點擊率：54
目前,各種消費類及商業類多媒體應用均要求移動通信設備具有高質量的平板顯示器,而移動通信設備的便攜性、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的發展。雖然業界在TFT-LCD和STN-LCD之外還在不斷開發一些新的顯示技術,如OLED、LCOS和Digital Paper(數字紙張)等,但沒有任何一項技術能夠單獨滿足所有應用對終極顯示的需求。當然,隨著顯示驅動控制IC的不斷發展及最新顯示技術的不斷調整,實際性能也越來越完善。下文就LCD、OLED、LCOS和Digital Paper等顯示器技術分別展開論述。
液晶顯示器(LCD)
Durel推出內嵌EMI屏蔽功能的EL驅動器
我們知道,要驅動EL冷光片發光,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構,提供了內嵌的EMI屏蔽功能。
目前Durel已經推出了兩款EL驅動器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和鍵盤背光應用。
目前EL和LED是兩種主要的背光技術,隨著功耗受到越來越大的重視,目前EL技術在便攜式設備中的應用一直在增長,當然由于成本因素,LED仍占據著主要地位。Rogers
Southeast Asia公司的銷售副經理Colin K. Kwan介紹道:“在單色LCD應用領域,EL的發展前景要好于LED；但在彩色LCD應用領域,LED的發展前景要好于EL。”Durel是Rogers和3M的一家合資公司。
EL冷光片的亮度跟驅動電壓和頻率有關,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節冷光片的亮度,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,它是一種主動發光技術,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的商業化步伐比預期的要慢,這主要是由于它的偏色現象尚比較難以解決。”
在選擇適合移動通信設備的顯示技術時,分辨率、色彩、重量、尺寸、功耗及顯示響應速度都是關鍵考慮因素。如今,有多種液晶顯示技術適合于移動通信應用,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各種LCD相關技術,其中包括驅動IC和面板技術。
從各種LCD技術的不同性能來看,未來幾年,CSTN及TFT LCD仍將是移動終端的主流顯示技術。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,并將發展到256K。不過,由于移動通信設備的外型越來越小,顯示內容越來越豐富,因此也要求LCD面板和IC電路更薄、電路更精密、響應時間更快,這些要求已接近LCD技術的極限。今后的LCD顯示驅動控制IC將完全集成到單芯片中,并內建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備。
有機發光二極管(OLED)
OLED是一種自發光顯示技術,它本身包含兩種實現技術。聚合體LED(PLED)采用旋轉涂敷技術顯示單色,而采用圖案結構(Patterning)技術顯示全彩色。小分子OLED則采用蒸鍍技術,這種技術對單色而言更為復雜,而遮光板蒸鍍技術則用于全彩色顯示。
OLED技術光效高、功耗低、制造技術簡單、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。由于具備以上優勢,它可望成為下一代移動通信設備一種極佳的彩色顯示技術。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已開始積極研發這種技術,并已開始生產無源面板,其中部份公司明年將投產無源全彩色面板。
由于TFT在批量生產時成本較高,因此OLED將會成為TFT的勁敵。不過,OLED顯示技術也有不足之處:由于每個發光點材料的退化程度不同,會出現顯示的亮度差異。這種退化的規律是,流過發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以改善這種亮度退化問題,并推出了全彩色產品。
OLED可使用塑料襯底,但要投入量產還需做大量努力。此外,OLED驅動IC也是該技術能否得以勝任的關鍵因素。OLED驅動技術與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顯示面板相應的控制IC電路提供了精確的電流和統一控制,才會獲得最佳顯示。晶門科技推出了全球首個OLED集成驅動控制IC,從而使得OLED顯示技術成功用于移動通信設備中。
硅基液晶(LCOS)
LCOS是最有前途的技術。這種顯示器構建在硅片上,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、低功耗及便攜性等特性。它可在一小塊顯示區中顯示傳輸速度快、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。圖像可通過光學透鏡反射到人眼,并可達到與視頻速率相同的數據傳輸率。其功耗小于1W。
不過,這種顯示技術需要將一塊專有ASIC圖像控制芯片和內建DRAM,以便將基帶處理器的數據信號傳輸到移動通信器件中的LCOS顯示面板上。VGA應用中可采用彩色序列驅動配置,從而可去除彩色濾光鏡以降低系統成本。由于對顯示分辨率要求越來越高,傳統的彩色序列驅動配置已改成RGB彩色濾光鏡單驅動配置,以實現XGA或更高的分辨率,從而降低在ASIC圖形控制器和LCOS顯示面板中數據傳輸的帶寬要求。LCOS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據內容。
數字紙張(Digital Paper)
數字紙張是一種新的顯示技術。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。這種顯示具有雙穩性,當顯示數據無變化時無功耗。當顯示數據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。
采用這種技術,可用柔性襯底替代玻璃襯底構成面板,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備中一種理想的顯示器。不過,為了獲得正常的顯示質量,面板材料所需驅動電壓高達40-60V。與LCD等其它顯示技術相比,這一點極大地降低了它的競爭力。此外,這種技術的響應時間和彩色顯示也有待提高。因此,還需加強研發以降低材料的電壓需求。為了將此項技術商品化,還必須進行特殊的顯示驅動配置,以便提供更快的顯示響應。
本文小結
在顯示技術領域,盡管目前還沒有任何一種顯示技術能夠滿足所有未來移動通信產品的需求,但LCD仍然是便攜式設備的主流顯示技術,并將在未來數年內主宰移動通信設備市場。隨著市場逐步向挺進,一些新興的顯示技術如OLED將會占領一部分LCD市場。未來有潛力取代部分LCD市場的顯示技術是數字紙張(Digital Paper)技術,它的最大優點是功耗極低,在顯示數據沒有變化時它不消耗任何功率,在顯示數據更新時的功耗也僅為微瓦級。不過,該技術目前仍處于實驗室開發階段,在它真正進入商業化應用之前,它尚需要數年的時間來改善高電壓和響應時間方面的性能。
作者: 盧偉明
業務總監
晶門科技有限公司
