移动通信设备显示技术的发展趋势
目前，各种消费类及商业类多应用均要求移动通信设备具有高质量的平板显示器，而移动通信设备的便携性、低功耗需求及日益增加的多显示要求也推动着下一代显示技术的发展。虽然业界在TFT-LCD和STN-LCD之外还在不断开发一些新的显示技术，如OLED、LCOS和Digital Paper(数字纸张)等，但没有任何一项技术能够单独满足所有应用对终极显示的需求。当然，随着显示驱动控制IC的不断发展及最新显示技术的不断调整，实际性能也越来越完善。下文就LCD、OLED、LCOS和Digital Paper等显示器技术分别展开论述。液晶显示器(LCD)
Durel推出内嵌EMI屏蔽功能的EL驱动器我们知道，要驱动EL冷光片发光，就需要一个80-130V 100-400Hz的交流电压。而与此同时，由于便携式设备外形一般都很小巧，因此EL背光板与PCB的间隙一般都很小，这么大的一个高压交流信号很容易引起EMI问题，而EMI通常都是设计工程师感到最头痛的一个问题。Durel公司推出的高集成度EL驱动器系列很好地解决了这一问题，它通过采用一种Durel获得专利的三端拓扑结构，提供了内嵌的EMI屏蔽功能。目前Durel已经推出了两款EL驱动器IC，一款是高亮度D305A，它主要针对采用彩色LCD的无线手机、PDA、GPS和其它便携式设备；另一款是低噪声D381A，它主要针对单色LCD显示的蜂窝电话、PDA和键盘背光应用。目前EL和LED是两种主要的背光技术，随着功耗受到越来越大的重视，目前EL技术在便携式设备中的应用一直在增长，当然由于成本因素，LED仍占据着主要地位。RogersSoutheast Asia公司的销售副经理Colin K. Kwan介绍道：“在单色LCD应用领域，EL的发展前景要好于LED；但在彩色LCD应用领域，LED的发展前景要好于EL。”Durel是Rogers和3M的一家合资公司。EL冷光片的亮度跟驱动电压和频率有关，电压越高或频率越大，亮度就越高，但由于冷光片的寿命跟这些因素和温度成反比，因此实际使用时还必须综合考虑。一般选择用电压来调节冷光片的亮度，因为它引起的寿命衰减率要比频率慢。未来对整个背光市场影响较大的一个因素是OLED技术，它是一种主动发光技术，不需要背光源，而且目前已开始逐步从实验室市场。但Kwan表示：“OLED的商业化步伐比预期的要慢，这主要是由于它的偏色现象尚比较难以解决。”在选择适合移动通信设备的显示技术时，分辨率、色彩、重量、尺寸、功耗及显示响应速度都是关键考虑因素。如今，有多种液晶显示技术适合于移动通信应用，如STN、CSTN、TFT、TFD、色彩序列(Color sequential)、胆固醇型(Cholesteric)、反射型LCD和塑料LCD等。日本的Optrex和Alps、韩国的三星、的胜华科技(Wintek)和碧悠电子(Picvue)及的精电(Varitronix)和晶门科技(Solomon Systech)等公司均在积极研发各种LCD相关技术，其中包括驱动IC和面板技术。从各种LCD技术的不同性能来看，未来几年，CSTN及TFT LCD仍将是移动终端的主流显示技术。蜂窝电话显示器最常见的分辨率为120RGB×160到132RGB×176，而智能电话显示器最常用的分辨率则为176RGB×220。64K的色阶为基本要求，并将发展到256K。不过，由于移动通信设备的外型越来越小，显示内容越来越丰富，因此也要求LCD面板和IC电更薄、电更精密、响应时间更快，这些要求已接近LCD技术的极限。今后的LCD显示驱动控制IC将完全集成到单芯片中，并内建256K彩色显示RAM、电容器、图形引擎和OTP功能。这种IC将有800个输入/输出引脚，采用COG封装并用于彩色移动通信设备。有机发光二极管(OLED)OLED是一种自发光显示技术，它本身包含两种实现技术。聚合体LED(PLED)采用旋转涂敷技术显示单色，而采用图案结构(Patterning)技术显示全彩色。小OLED则采用蒸镀技术，这种技术对单色而言更为复杂，而遮光板蒸镀技术则用于全彩色显示。OLED技术光效高、功耗低、制造技术简单、可采用彩色和塑料衬底。与TFT相比，OLED成本低、厚度薄、光亮度高、寿命长。由于具备以上优势，它可望成为下一代移动通信设备一种极佳的彩色显示技术。目前的铼宝科技股份有限公司、日本的先锋和韩国的Neoview已开始积极研发这种技术，并已开始生产无源面板，其中部份公司明年将投产无源全彩色面板。由于TFT在批量生产时成本较高，因此OLED将会成为TFT的劲敌。不过，OLED显示技术也有不足之处：由于每个发光点材料的退化程度不同，会出现显示的亮度差异。这种退化的规律是，流过发光点材料的电流越高，该点退化得越快，亮度减少越多。目前各厂商均积极研发以改善这种亮度退化问题，并推出了全彩色产品。
OLED可使用塑料衬底，但要投入量产还需做大量努力。此外，OLED驱动IC也是该技术能否得以胜任的关键因素。OLED驱动技术与LCD不同。LCD是一种电压控制器件，而OLED是一种电流控制器件。只有给OLED显示面板相应的控制IC电提供了精确的电流和统一控制，才会获得最佳显示。晶门科技推出了全球首个OLED集成驱动控制IC，从而使得OLED显示技术成功用于移动通信设备中。硅基液晶(LCOS)LCOS是最有前途的技术。这种显示器构建在硅片上，表面覆盖着液晶。片上的硅三极管可提供显示所需的快速响应、低功耗及便携性等特性。它可在一小块显示区中显示传输速度快、分辨率高的信息。该显示器面板的机械尺寸与一美分硬币大小相近，可显示XGA(1024×768) 或达到全彩色分辨率。图像可通过光学透镜反射到人眼，并可达到与视频速率相同的数据传输率。其功耗小于1W。不过，这种显示技术需要将一块专有ASIC图像控制芯片和内建DRAM，以便将基带处理器的数据信号传输到移动通信器件中的LCOS显示面板上。VGA应用中可采用彩色序列驱动配置，从而可去除彩色滤光镜以降低系统成本。由于对显示分辨率要求越来越高，传统的彩色序列驱动配置已改成RGB彩色滤光镜单驱动配置，以实现XGA或更高的分辨率，从而降低在ASIC图形控制器和LCOS显示面板中数据传输的带宽要求。LCOS可用作智能电话的显示附件。它可连接到智能电话的专用输入/输出口，以便在采用XGA分辨率的信息到达时观看更多的数据内容。数字纸张(Digital Paper)数字纸张是一种新的显示技术。与LCD不同，它并不采用液晶作为光门，而是使用光电微囊体，这是一种着色的液体色素粒。这种显示具有双稳性，当显示数据无变化时无功耗。当显示数据更新时微粒在显示面板中移动，功耗仅为微瓦级。E-ink和施乐等公司正在积极研究这种面板和材料技术。采用这种技术，可用柔性衬底替代玻璃衬底构成面板，从而大量降低显示面板的重量和厚度。由于重量轻、功耗低，它可作为今后移动通信设备中一种理想的显示器。不过，为了获得正常的显示质量，面板材料所需驱动电压高达40-60V。与LCD等其它显示技术相比，这一点极大地降低了它的竞争力。此外，这种技术的响应时间和彩色显示也有待提高。因此，还需加强研发以降低材料的电压需求。为了将此项技术商品化，还必须进行特殊的显示驱动配置，以便提供更快的显示响应。本文小结在显示技术领域，尽管目前还没有任何一种显示技术能够满足所有未来移动通信产品的需求，但LCD仍然是便携式设备的主流显示技术，并将在未来数年内移动通信设备市场。随着市场逐步向2.5G/3G挺进，一些新兴的显示技术如OLED将会占领一部分LCD市场。未来有潜力取代部分LCD市场的显示技术是数字纸张(Digital Paper)技术，它的最大优点是功耗极低，在显示数据没有变化时它不消耗任何功率，在显示数据更新时的功耗也仅为微瓦级。不过，该技术目前仍处于实验室开发阶段，在它真正进入商业化应用之前，它尚需要数年的时间来改善高电压和响应时间方面的性能。作者: 卢伟明
业务总监
晶门科技有限公司
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