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专家论道手持显示技术七大挑战与应对之道

专家论道手持显示技术七大挑战与应对之道 2011： 随着多媒体内容不断丰富以及GPS、移动电视等新兴业务的走热，以手机为主的手持显示技术面临新的需求，概括起来为更高亮度，更艳丽的色彩和对比度、户外可视、更快响应时间、更宽视角、更大尺寸、更薄显示器、更低功耗与成本。在6月19日至20日深圳召开的2008移动手持显示技术大会上，来自摩托罗拉、京东方、台湾矽创电子、香港晶门科技、华润矽威科技、iSuppli以及DisplaySerarch等公司的专家就手持显示技术未来面临的七大挑战进行了积极地探讨，并提出了富有建设性的解决方案。挑战一、如何应对手持显示设备日益丰富的显示内容与更高显示质量需求？“手持显示设备面临的最大挑战是如何将办公室和家庭丰富的体验带到移动环境中！”摩托罗拉实验室环境与制造技术研究中心亚太区总经理刘建勇博士指出，“未来数码相机、便携式DVD、PDA、MP3/MP4、GPS、UMPC等都要在手机上实现融合，未来手持设备显示内容、显示质量以及人机界面面临挑战。”如何解决这个问题？京东方科技集团股份有限公司研发总监中央研究院院长邵喜斌从面板制造商角度提出了解决之道：1、采用RGB三色LED构成的白光做为背光或者蓝色LED＋绿红荧光粉构成的白光LED为背光，实现90％到100％的色彩显示。

图1 采用RGB 三色LED构成的白光为背光进行的显示比较

2、在基带处理器和显示屏之间采用移动产业处理器接口(MIPI)，不但实现数据的高速传输更降低了系统EMI，节约了成本。如图2所示

图2：采用MIPI接口获得更佳的图像显示

3、采用宽视角技术，实现高达170度的视角，改善显示质量。

图3：采用宽视角技术获得170度视角

4、采用透反射式显示技术，在强日光条件下，也能获得很好的显示效果，邵喜斌解释说透反射式显示技术屏融合了透射式和反射式显示屏的特点，可以看成在液晶板下加装了发光板的反射式液晶屏，因此透反式液晶屏在打开背光时，就像透射式液晶屏那样可以发出均匀的光照，显示屏可视效果极好。图4进行了比较。

图4：透反射式显示技术在日光条件下也可获得极佳的显示效果

台湾矽创电子股份有限公司液晶驱动事业部副总经理钱金维则介绍了矽创电子的绿色驱动器，从LCD驱动角度提出了改善显示质量的办法。1、LCD驱动器内建温度传感器，感知温度变化调节驱动电流，钱金维指出液晶材料对温度的变化非常敏感，影响液晶的响应时间和液晶的阀值电压。当温度降至低于0℃时，液晶材料将变得粘滞，响应速度变慢，动态图象出现拖尾现象甚至不能显示；如果温度过低，液晶态会消失，变成晶体。而当温度过高时，封装液晶屏的胶水、粘合剂和封装物的性能将降低、退化，液晶态也会消失，变成液态，不能工作。所以，矽创电子的LCD驱动器可以感知温度变化从而调节驱动电压，实现液晶在不同温度下的流畅显示。2、用多段温度补偿实现不同温度下相同的色彩显示。

图5 多段温度补偿实现不同温度下的相同色彩显示

以LCD驱动享誉产业的香港晶门科技有限公司业务运营副总裁叶兆屏博士则重点介绍了晶门科技的移动多媒体处理器SSD1933中的Magicscaler技术，它可以平滑地实现高质量图象的播放。1、缩小，Magicscaler能保留图象细节

图6 用Magicscaler缩小图象也可以保留细节信息

2、放大时，也能展现图象所有信息

图 7 用 Magicscaler 放大图像也能保持比较好的平衡

他也表示在 5 月召开的 SID2008 上，东芝公司展出的 AMOLED 有相比 TFT 更完美的显示质量，但是该技术成本非常昂贵，有关涉足该技术的公司也希望该技术用于大尺寸显示，所以利用 AMOLED 改善中小尺寸显示质量的做法还有待时日。来自华润矽威科技的高级工程师颜重光则强调采用 LED 背光可以完美展现 TFT 色域。

图 8 LED 作为背光更可以做到广色区域

挑战二、如何应对显示屏尺寸的挑战？随着视频、GPS、游戏应用到视频，消费者希望手持显示屏越来越大，但是由于受到功耗、分辨率以及便携的需求，显示屏不可能做到很大，如何调节这个矛盾？摩托罗达的刘健勇指出可以通过虚拟显示技术让消费者获得大尺寸的享受，但是他也指出这个方案要解决人机接口、眼镜重量等问题。

图 9：虚拟显示让消费者获得大尺寸的享受并降低了功耗

通过将显示器折叠或翻开虽然可以获得 2 倍的显示面积，但是这个技术也不成熟。

图 10 折叠或翻开显示可以获得 2 倍的显示面积

isuppli 首席分析师 VINITA JAKHANWAL 则指出通过柔性显示或口袋式投影也可以获得更大的显示面积，如图 11 所示。

图 11 柔性显示和口袋投影也可以获得大的显示图像

对于手持设备显示屏的主流尺寸预测，与会专家均表示 2008 年全球手持显示设备的主流尺寸是 2.4 英寸，显示分辨率为QVGA。DisplaySearch 研究总监廖显杰则指出根据 DisplaySearch的研究，全球手持设备显示尺寸以每年 0.1 到 0.2 英寸的单位增加。刘建勇则指出对于手机制造商来说，要选择多大的屏幕尺寸，首先要考虑手机的目标受众以及应用需求，如果目标受众定义为收看移动电视，互联网视频的用户，则要考虑用大尺寸，如果是学生或儿童，则要用小尺寸。晶门科技业务营运副总裁卢伟明则强调：“选择手机屏幕还应考虑驱动电路是否成熟，有无支持同分辨率的业务或内容等。”总之，手持设备屏幕尺寸的选择是需要系统考量的。考虑到手持显示屏便携需求，所以屏幕不可能无限增大，因此提升显示分辨率是解决这个矛盾一个办法，专家预测明年主流分辨率将向 WVGA 发展。挑战三、如何应对低功耗挑战？手持显示设备显示内容日益增多，低功耗设计工程师面临的最大挑战，在这方面，各厂商有很多创新的方法和策略。1、 矽创电子从驱动电压入手，砍掉驱动电压的富裕空间，有效降低了功耗。如图 12 所示

图 12 砍掉富裕空间，有效降低功耗

2、 矽创电子改良驱动模式（HI-FAS），也降低了功耗

图 13 降低液晶驱动的绝对压差，也可以降低个功耗

3、 矽创电子将大尺寸显示的点反转（dot inversion）技术用于取代中小尺寸显示的行反转(line inversion)，不但获得更好的显示效果，还降低了功耗，消除了闪烁。

图 14 采用点反转可以更省电，而且兼容已有的 LCM

4、 根据环境光调节背光，达到省电目的。

图 15 根据环境光调节背光，可以更省电

5、 矽创电子根据显示内容调节背光，也达到省电的目的。钱金维表示，这是矽创电子独创的技术，在矽创电子的驱动 IC 内部有固化的硬件电路可以对主处理器送来的显示内容进行分析，并对显示内容进行画质处理，然后调整背光，达到省电的目的。他表示，背光消耗系统 90％电力，所以调整背光可以有效达到降低功耗目的。如图 16 所示。

图 16 根据显示内容调整背光

6、 用新的背光架构来达到省电目的钱金维表示用 MPU 去控制 LED 驱动或者用 LCD 驱动器控制 LED 驱动器也可以达到省电目的。

图 17 新的背光架构也可以达到省电的目的

7、晶门科技的叶兆屏表示采用动态背光控制（DBC）技术可以达到节电 50％的效果！并可以降低背光发热！

图 18 三种 DBC 显示效果比较

8、京东方的邵喜斌表示采用 PenTile RGBW 技术相当于传统 LCD 的两倍的光线通过滤光器，这样消耗同样功耗的显示器模块具有两倍的亮度，或者同样的亮度只需一半的功耗。也可以达到降低功耗的目的。

图 19 PenTile RGBW 技术也可以降低功耗

挑战四、如何应对低成本挑战？消费者永远期望电子产品的价格不断走低，这样给设计工程师带来许多低成本方面的压力，如何应对，与会专家也给出了各自的良方。1、 京东方：技术创新，用新技术简化工艺和面板结构，实现成本降低。

图 20 京东方从工艺和面板结构降低成本

2、 矽创减少 LCD 驱动外部元件，钱金维指出以前的驱动需要十几个外部器件，而现在，只需要 3 个电容就可以工作，实现了成本降低。

图 21 外部元件大大减少，有效降低了成本

3、 矽创电子用高压工艺应用到低压工艺上，降低了器件尺寸，从而降低了成本。4、 晶门科技的叶兆屏表示如果中小尺寸屏采用 MIPI 接口，由于减少了连线，也可以达到降低成本的目的。5、 华润矽威科技的颜重光则表示，如果在 LED 驱动电路中采用 LDO，不但同样可以实现恒流，也可以达到降低成本的目的。

图 22 LDO 可以将成本降低更多

挑战五、如何应对触摸屏技术的挑战？随着 iPhone 的兴起，电容式触摸屏技术也开始走热，但是 DisplaySearch 的廖显杰指出：目前全球主流应用还是以电阻式触摸屏为主，因为该技术已经很成熟。钱金维则表示根据他的研究，目前触摸屏技术并不适合中国香港、台湾地区使用，因为使用输入繁体字非常麻烦。实际上，使用触摸屏的手机在日本仅有不到 1.5%的比例，可见该技术前景并不很好。isuppli的 VINITA JAKHANWAL 也表示，Nokia 等公司在数年前曾经放弃触摸屏技术的应用，虽然目前重新开发触摸屏手机但并不意味该技术将走热。与会专家认为未来主流还将以电阻式触摸屏为主，因为电容式不便于输入文字。挑战六、如何应对未来新兴显示技术挑战？钱金维认为虽然 TFT 从诞生到现在已经走过了 20 多年的历史，但是一些新兴技术如AMOLED、SOG(system-on-glass)、e-paper 还不成熟，如 AMOLED 的成本是目前 TFT-LCD的 3 倍以上，严重制约了该技术的应用。而且他断言，在手持显示领域 AMOLED 永远不会取代 TFT-LCD。DisplaySearch 的廖显杰也表示从目前全球应用来看，黑白屏的手机还占有相当大的比例，而且 TFT-LCD 在厚度、功耗上日益改进，其原来的缺点已经和 OLED 相比差距不大，这也进一步延长了该技术的使用周期。

图 23 各面板厂不断降低 TFT 模组厚度

挑战七：如何应对环保绿色设计挑战？目前环保绿色设计已经成为全球的主旋律，手持显示领域如何适应这一需求？华润矽威的颜重光表示目前 LCD 背光中的 CCFL 含有 RoHs 中禁止的元素，所以应多以 LED 背光取代CCFL 背光。摩托罗拉的刘建勇表示根据他们的研究在素有平板显示器中都有 RoHs 中禁止的元素，而且彩色显示屏将消耗更多的电能，变相增加了 CO2 的排放，所以他建议彩色 TFT屏制造商要更加注重节能。钱金维表示 2007 年全球手机销量达 11 亿部，这些 LCD 模块的耗电相当于 2700 个家庭全年的耗电量，所以在显示驱动方面要注意实现低功耗。刘建勇表示在对显示屏做回收的实验中，他们发现每部手机可以回收到 0.5u 克的铟，虽然该元素可以用作轴承合金、半导体、电光源等的原料，但是 200 万部手机的显示屏只能回收约 9 万RMB，目前回收成本太高难以普及。总之绿色环保已经成为各个厂商关注的焦点，而节能降耗则是各厂商实现这一目标的主要手段。(end)

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