移动应用发展推动显示面板技术的进步

移动电话的功能特性随着市场的普及也更加丰富。手机从一个通信工具演变成为不可或缺的个人设备，现已成为承载各种功能和服务的一体化个人装置。它对可视内容的要求也在驱动着显示技术的发展。移动电话服务和显示屏格式的变迁有两个重要的转折点应予以关注。其一是电子邮件作为新兴通信方式的出现，在这之前手机显示屏主要用于显示数字。而随着文字处理功能的提高，显示屏尺寸和显示容量(总像素数)也相应增加。显示屏在提供更高像素数的同时必须更加紧凑，而且消耗的电能必须更少。显示技术的第二个转折点是网络连接的实现，这以内容服务的出现为标志，日本的I-Mode服务是其中的典型。这类服务的兴起带来了手机内容服务的热潮。为了开发低功耗的彩色显示产品，爱普生早就着手开发带色彩过滤器的反射式彩色显示面板。彩色显示带动了手机多媒体内容的迅速发展，随着图形、图片(可拍照手机的出现)和视频(移动电影以及带有TV和视频播放功能的手机)的发展，这一趋势仍将继续下去。 

移动电话显示技术的要求 

移动电话必须随时随地都可使用。从寒冷的北极到炽热的沙漠，无论白天还是黑夜，手机在任何环境下都应正常工作。手机显示屏在全天候条件下都应有清晰的显示效果，无论是在暗房内还是在阳光直射下。 

移动显示的基本性能要求汇总如下： 

1.必须能在任何环境下正常工作。无论周围光线如何，都应有清晰的显示效果。 
2.低功耗以防耗用过多电池电能。 
3.必须薄、轻且小，以便于携带且不至于太突兀。 
4.必须可靠，即便在恶劣的温度和湿度条件下。 

能适应所有环境的显示屏可在各种周边光照条件下正常工作。充当遮光器的LCD可以是反射式的(利用周围的光线)，也可是全透射式的(利用背光)。此外，它也可以是两者的混合，即“半透反射式(transflective)”。这种显示屏利用周围光照和背光的混合来生成图像，它在每个像素内提供一个反射区域和一个透射区域(见图1)。这一兼具反射和透射的功能使得LCD成为移动显示的首选。反射显示屏和全透射LCD在明亮的环境下不容易看清楚，图2显示了这一点。随着周围光强度的增加，显示对比度会降低，因为形成图像的光度不如从表面和显示屏内部反射的外部光度强。利用更加明亮的背光可解决这一问题。但是，强背光要消耗更多的电能。对于半透反射式LCD，当周围光强度增加时，显示的反射部分在图像形成过程中就会起更大的作用。半透反射和反射部分必须小心调整以达到平衡。半透反射式LCD是一种近乎理想的显示器件，它在不需太强背光的情况下可以提供较好的显示效果。 

当反射式彩色显示屏刚开发出来时，液晶驱动电路本身的功耗很高，特别是有源矩阵LCD。为了降低功耗，爱普生采取了如下步骤：(1) 提升电源效率；(2) 在液晶驱动器中嵌入RAM；(3) 开发部分驱动。如果驱动器没有嵌入式RAM，系统会连续工作，显示屏需要被刷新。嵌入式RAM具有自刷新功能，只要显示数据一直不变，就可让系统关端。部分驱动是一种可用于避免驱动没有使用的显示部分的技术。在待机模式下，只有图标、时钟和其它需要显示的部分才被驱动，因此可节省电能。这些特性现已广泛应用于STN和有源显示器中。 

未来技术趋势 

开发显示产品应着眼于未来。并非所有的功能都会继续融入所有手机中。必要的功能将会根据用户的喜好和需要而所有取舍，从而为客户带来更多手机选择。基于这种考虑，下面将探讨一下显示技术的发展趋势。 

功能的增多会导致手机重量(及体积)的增加，在日本和全球市场都可看出这一趋势。但是，功能简单的手机型号在尺寸和重量方面已足够小巧和轻便。当功能达到饱和时，多功能型号也将趋于小巧和轻便。也就是说，对更薄形状的需求将会增强。显示面板占据了手机厚度的一大部分，特别是玻璃板和所用背光器件。标准玻璃板的厚度为0.5 mm，但现在可以利用物理研磨和化学蚀刻工艺来生产更薄的玻璃片。但是，如果玻璃片太薄就容易破碎。因此，面板制造商必须采取预防性措施以防止破裂和损坏。例如，在切割玻璃片时可以减少所用张力，也可通过改变面板模块的结构设计来提高玻璃的抗冲击性能。 

尽管轻薄的背光很重要，但简单地使导光(light-guide)板变薄会影响发光效率。因此，薄背光方案必须与发光效率同时考虑。过去几年来，由于LED效率的提高、透镜膜、反射膜和导光设计的改进，背光照明效率已大大提高。然而，这些改进并没为我们带来低功耗，因为显示亮度也在同时提高，目前超过200 cd/m2的显示亮度已不稀罕。虽然发光效率和背光亮度的提高可获得更鲜明的彩色显示效果，但要想在户外获得良好的彩色显示效果，这些还是远远不够的。测试结果表明，要想在户外晴天光照下看到清晰的半透反射式显示图像，光亮度要达到目前水平的10倍才行。鉴于有限的移动电话电池容量，这一亮度的提高几乎无法实现，不管背光照明效率有多高。显示制造商必须开发可在反射模式下提供高质量图像的半透反射显示器以及开发将整个显示系统考虑进去的技术。 

电视广播和存储媒体技术的发展将使得视频数据更容易获得。此外，电话-相机的功能将越来越强大，手机和数码相机(甚至摄像机)的界限变得越来越模糊。这将带动显示面板视角和色域的开发。设计者已采用各种方法来加宽视角，包括一种特殊的宽视角胶片，甚至采用IPS和垂直(homeotropic)列向等传统大屏幕显示技术。色彩过滤技术的发展提高了色彩的纯度，而不会对透射比率造成太大的影响。具有宽色域(NTSC的60%-70%)的sRGB显示技术和产品也已进入批量生产。此外，当背光所用LED的固态变化问题得到解决后，色彩效果将会进一步加强。 

移动电话的设计正变得更加多样化，而结构更加复杂。照相功能、附加显示及其它器件的添加使得显示部分与手机电路的连接更加复杂。接口信号线数目也比以前增多了，现在与手机的连线引脚多达80个。随着显示像素密度和显示色彩的增加，信号线数目还将成倍增加。当高频信号经过更多的信号线时，电磁干扰检测及预防的设计难度将大大增加。使用低压信号的高速串行传输作为解决这些问题的方法现正处于研究中。 

作者：Satoshi Matsushima 
开发战略部总经理 
Sanyo Epson Imaging Devices Corp.