專家論道手持顯示技術(shù)七大挑戰(zhàn)與應(yīng)對之道
隨著多媒體內(nèi)容不斷豐富以及GPS、移動電視等新興業(yè)務(wù)的走熱,以手機為主的手持顯示技術(shù)面臨新的需求,概括起來為更高亮度,更艷麗的色彩和對比度、戶外可視、更快響應(yīng)時間、更寬視角、更大尺寸、更薄顯示器、更低功耗與成本。在6月19日至20日深圳召開的2008移動手持顯示技術(shù)大會上,來自摩托羅拉、京東方、臺灣矽創(chuàng)電子、香港晶門科技、華潤矽威科技、iSuppli以及DisplaySerarch等公司的專家就手持顯示技術(shù)未來面臨的七大挑戰(zhàn)進行了積極地探討,并提出了富有建設(shè)性的解決方案。
挑戰(zhàn)一、如何應(yīng)對手持顯示設(shè)備日益豐富的顯示內(nèi)容與更高顯示質(zhì)量需求?
“手持顯示設(shè)備面臨的最大挑戰(zhàn)是如何將辦公室和家庭豐富的體驗帶到移動環(huán)境中!”摩托羅拉實驗室環(huán)境與制造技術(shù)研究中心亞太區(qū)總經(jīng)理劉建勇博士指出,“未來數(shù)碼相機、便攜式DVD、PDA、MP3/MP4、GPS、UMPC等都要在手機上實現(xiàn)融合,未來手持設(shè)備顯示內(nèi)容、顯示質(zhì)量以及人機界面面臨挑戰(zhàn)。”如何解決這個問題?
1、京東方科技集團股份有限公司研發(fā)總監(jiān)中央研究院院長邵喜斌從面板制造商角度提出了解決之道:(1)采用RGB三色LED構(gòu)成的白光做為背光或者藍色LED+綠紅熒光粉構(gòu)成的白光LED為背光,實現(xiàn)90%到100%的色彩顯示。(2)在基帶處理器和顯示屏之間采用移動產(chǎn)業(yè)處理器接口(MIPI),不但實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳輸更降低了系統(tǒng)EMI,節(jié)約了成本。(3)采用寬視角技術(shù),實現(xiàn)高達170度的視角,改善顯示質(zhì)量。
2、采用透反射式顯示技術(shù),在強日光條件下,也能獲得很好的顯示效果,邵喜斌解釋說透反射式顯示技術(shù)屏融合了透射式和反射式顯示屏的特點,可以看成在液晶板下加裝了發(fā)光板的反射式液晶屏,因此透反式液晶屏在打開背光時,就像透射式液晶屏那樣可以發(fā)出均勻的光照,顯示屏可視效果極好。
臺灣矽創(chuàng)電子股份有限公司液晶驅(qū)動事業(yè)部副總經(jīng)理錢金維則介紹了矽創(chuàng)電子的綠色驅(qū)動器,從LCD驅(qū)動角度提出了改善顯示質(zhì)量的辦法。
1、LCD驅(qū)動器內(nèi)建溫度傳感器,感知溫度變化調(diào)節(jié)驅(qū)動電流,錢金維指出液晶材料對溫度的變化非常敏感,影響液晶的響應(yīng)時間和液晶的閥值電壓。當溫度降至低于0℃時,液晶材料將變得粘滯,響應(yīng)速度變慢,動態(tài)圖象出現(xiàn)拖尾現(xiàn)象甚至不能顯示;如果溫度過低,液晶態(tài)會消失,變成晶體。而當溫度過高時,封裝液晶屏的膠水、粘合劑和封裝物的性能將降低、退化,液晶態(tài)也會消失,變成液態(tài),不能工作。所以,矽創(chuàng)電子的LCD驅(qū)動器可以感知溫度變化從而調(diào)節(jié)驅(qū)動電壓,實現(xiàn)液晶在不同溫度下的流暢顯示。
2、用多段溫度補償實現(xiàn)不同溫度下相同的色彩顯示。如圖1所示。
圖1:多段溫度補償實現(xiàn)不同溫度下的相同色彩顯示
以LCD驅(qū)動享譽產(chǎn)業(yè)的香港晶門科技有限公司業(yè)務(wù)運營副總裁葉兆屏博士則重點介紹了晶門科技的移動多媒體處理器SSD1933中的Magicscaler技術(shù),它可以平滑地實現(xiàn)高質(zhì)量圖像的縮放。他也表示在5月召開的SID2008上,東芝公司展出的AMOLED有相比TFT更完美的顯示質(zhì)量,但是該技術(shù)成本非常昂貴,有關(guān)涉足該技術(shù)的公司也希望該技術(shù)用于大尺寸顯示,所以利用AMOLED改善中小尺寸顯示質(zhì)量的做法還有待時日。
來自華潤矽威科技的高級工程師顏重光則強調(diào)采用LED背光可以完美展現(xiàn)TFT色域。如圖2所示。
圖2:LED作為背光更可以做到廣色區(qū)域
挑戰(zhàn)二、如何應(yīng)對顯示屏尺寸的挑戰(zhàn)?
隨著視頻、GPS、游戲應(yīng)用到視頻,消費者希望手持顯示屏越來越大,但是由于受到功耗、分辨率以及便攜的需求,顯示屏不可能做到很大,如何調(diào)節(jié)這個矛盾?
摩托羅達的劉健勇指出可以通過虛擬顯示技術(shù)讓消費者獲得大尺寸的享受,但是他也指出這個方案要解決人機接口、眼鏡重量等問題。通過將顯示器折疊或翻開雖然可以獲得2倍的顯示面積,但是這個技術(shù)也不成熟。
isuppli首席分析師VINITA JAKHANWAL則指出通過柔性顯示或口袋式投影也可以獲得更大的顯示面積。
對于手持設(shè)備顯示屏的主流尺寸預(yù)測,與會專家均表示2008年全球手持顯示設(shè)備的主流尺寸是2.4英寸,顯示分辨率為QVGA。DisplaySearch研究總監(jiān)廖顯杰則指出根據(jù)DisplaySearch的研究,全球手持設(shè)備顯示尺寸以每年0.1到0.2英寸的單位增加。劉建勇則指出對于手機制造商來說,要選擇多大的屏幕尺寸,首先要考慮手機的目標受眾以及應(yīng)用需求,如果目標受眾定義為收看移動電視,互聯(lián)網(wǎng)視頻的用戶,則要考慮用大尺寸,如果是學生或兒童,則要用小尺寸。晶門科技業(yè)務(wù)營運副總裁盧偉明則強調(diào):“選擇手機屏幕還應(yīng)考慮驅(qū)動電路是否成熟,有無支持同分辨率的業(yè)務(wù)或內(nèi)容等。”總之,手持設(shè)備屏幕尺寸的選擇是需要系統(tǒng)考量的??紤]到手持顯示屏便攜需求,所以屏幕不可能無限增大,因此提升顯示分辨率是解決這個矛盾一個辦法,專家預(yù)測明年主流分辨率將向WVGA發(fā)展。[!--empirenews.page--]
挑戰(zhàn)三、如何應(yīng)對低功耗挑戰(zhàn)?
手持顯示設(shè)備顯示內(nèi)容日益增多,低功耗設(shè)計工程師面臨的最大挑戰(zhàn),在這方面,各廠商有很多創(chuàng)新的方法和策略。
1、矽創(chuàng)電子從驅(qū)動電壓入手,砍掉驅(qū)動電壓的富??臻g,有效降低了功耗。如圖3所示。
圖3:砍掉富??臻g,有效降低功耗
2、矽創(chuàng)電子改良驅(qū)動模式(HI-FAS),也降低了功耗。如圖4所示。
圖4:降低液晶驅(qū)動的絕對壓差,也可以降低個功耗。
3、矽創(chuàng)電子將大尺寸顯示的點反轉(zhuǎn)(dot inversion)技術(shù)用于取代中小尺寸顯示的行反轉(zhuǎn)(line inversion),不但獲得更好的顯示效果,還降低了功耗,消除了閃爍。
4、根據(jù)環(huán)境光調(diào)節(jié)背光,達到省電目的。
5、矽創(chuàng)電子根據(jù)顯示內(nèi)容調(diào)節(jié)背光,也達到省電的目的。錢金維表示,這是矽創(chuàng)電子獨創(chuàng)的技術(shù),在矽創(chuàng)電子的驅(qū)動IC內(nèi)部有固化的硬件電路可以對主處理器送來的顯示內(nèi)容進行分析,并對顯示內(nèi)容進行畫質(zhì)處理,然后調(diào)整背光,達到省電的目的。他表示,背光消耗系統(tǒng)90%電力,所以調(diào)整背光可以有效達到降低功耗目的。如圖5所示。
圖5:根據(jù)顯示內(nèi)容調(diào)整背光
6、用新的背光架構(gòu)來達到省電目的。
錢金維表示用MPU去控制LED驅(qū)動或者用LCD驅(qū)動器控制LED驅(qū)動器也可以達到省電目的。
7、晶門科技的葉兆屏表示采用動態(tài)背光控制(DBC)技術(shù)可以達到節(jié)電50%的效果!并可以降低背光發(fā)熱!
8、京東方的邵喜斌表示采用PenTile RGBW技術(shù)相當于傳統(tǒng)LCD的兩倍的光線通過濾光器,這樣消耗同樣功耗的顯示器模塊具有兩倍的亮度,或者同樣的亮度只需一半的功耗。也可以達到降低功耗的目的。如圖6所示。

圖6:PenTile RGBW技術(shù)也可以降低功耗
挑戰(zhàn)四、如何應(yīng)對低成本挑戰(zhàn)?
消費者永遠期望電子產(chǎn)品的價格不斷走低,這樣給設(shè)計工程師帶來許多低成本方面的壓力,如何應(yīng)對,與會專家也給出了各自的良方。
1、京東方:技術(shù)創(chuàng)新,用新技術(shù)簡化工藝和面板結(jié)構(gòu),實現(xiàn)成本降低。如圖7所示。
圖7:京東方從工藝和面板結(jié)構(gòu)降低成本
2、矽創(chuàng)減少LCD驅(qū)動外部元件,錢金維指出以前的驅(qū)動需要十幾個外部器件,而現(xiàn)在,只需要3個電容就可以工作,實現(xiàn)了成本降低。如圖8所示。
圖8:外部元件大大減少,有效降低了成本
3、矽創(chuàng)電子用高壓工藝應(yīng)用到低壓工藝上,降低了器件尺寸,從而降低了成本。
4、晶門科技的葉兆屏表示如果中小尺寸屏采用MIPI接口,由于減少了連線,也可以達到降低成本的目的。
5、華潤矽威科技的顏重光則表示,如果在LED驅(qū)動電路中采用LDO,不但同樣可以實現(xiàn)恒流,也可以達到降低成本的目的。如圖9所示。
圖9:LDO可以將成本降低更多
挑戰(zhàn)五、如何應(yīng)對觸摸屏技術(shù)的挑戰(zhàn)?
隨著iPhone的興起,電容式觸摸屏技術(shù)也開始走熱,但是DisplaySearch的廖顯杰指出:目前全球主流應(yīng)用還是以電阻式觸摸屏為主,因為該技術(shù)已經(jīng)很成熟。錢金維則表示根據(jù)他的研究,目前觸摸屏技術(shù)并不適合中國香港、臺灣地區(qū)使用,因為使用輸入繁體字非常麻煩。[!--empirenews.page--]
實際上,使用觸摸屏的手機在日本僅有不到1.5%的比例,可見該技術(shù)前景并不很好。isuppli的VINITA JAKHANWAL也表示,Nokia等公司在數(shù)年前曾經(jīng)放棄觸摸屏技術(shù)的應(yīng)用,雖然目前重新開發(fā)觸摸屏手機但并不意味該技術(shù)將走熱。與會專家認為未來主流還將以電阻式觸摸屏為主,因為電容式不便于輸入文字。
挑戰(zhàn)六、如何應(yīng)對未來新興顯示技術(shù)挑戰(zhàn)?
錢金維認為雖然TFT從誕生到現(xiàn)在已經(jīng)走過了20多年的歷史,但是一些新興技術(shù)如AMOLED、SOG(system-on-glass)、e-paper還不成熟,如AMOLED的成本是目前TFTLCD的3倍以上,嚴重制約了該技術(shù)的應(yīng)用。而且他斷言,在手持顯示領(lǐng)域AMOLED永遠不會取代TFTLCD。DisplaySearch的廖顯杰也表示從目前全球應(yīng)用來看,黑白屏的手機還占有相當大的比例,而且TFTLCD在厚度、功耗上日益改進,其原來的缺點已經(jīng)和OLED相比差距不大,這也進一步延長了該技術(shù)的使用周期。如圖10所示。
圖10:各面板廠不斷降低TFT模組厚度
挑戰(zhàn)七:如何應(yīng)對環(huán)保綠色設(shè)計挑戰(zhàn)?
目前環(huán)保綠色設(shè)計已經(jīng)成為全球的主旋律,手持顯示領(lǐng)域如何適應(yīng)這一需求?華潤矽威的顏重光表示目前LCD背光中的CCFL含有RoHs中禁止的元素,所以應(yīng)多以LED背光取代CCFL背光。摩托羅拉的劉建勇表示根據(jù)他們的研究在素有平板顯示器中都有RoHs中禁止的元素,而且彩色顯示屏將消耗更多的電能,變相增加了CO2的排放,所以他建議彩色TFT屏制造商要更加注重節(jié)能。錢金維表示2007年全球手機銷量達11億部,這些LCD模塊的耗電相當于2700個家庭全年的耗電量,所以在顯示驅(qū)動方面要注意實現(xiàn)低功耗。劉建勇表示在對顯示屏做回收的實驗中,他們發(fā)現(xiàn)每部手機可以回收到0.5u克的銦,雖然該元素可以用作軸承合金、半導(dǎo)體、電光源等的原料,但是200萬部手機的顯示屏只能回收約9萬RMB,目前回收成本太高難以普及??傊G色環(huán)保已經(jīng)成為各個廠商關(guān)注的焦點,而節(jié)能降耗則是各廠商實現(xiàn)這一目標的主要手段。