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无线多媒体应用 带动移动显示面板革命

导读: 无线多媒体应用 带动移动显示面板革命

——访高通光电业务开发副总裁James Cathey


    我们一直相信,更宽广的无线多媒体服务必然是无线产业下一阶段的延伸,现在的消费者已经相当广泛地使用手机玩游戏、看影片、写博客、编辑相片,甚至进行计算机运算,而这些需求都必须借助屏幕完成。


   放大在无线的环境、且多媒体应用愈来愈多的情况下,面板如何兼顾更低成本及更大尺寸需求,以及更加节省能源以延长使用时间,也成为移动显示面板的重要议题。现有显示技术在对应移动应用方面有何优缺点,说明如后:


   现有显示技术   无法对应移动需求

 

   LCD技术自1968年出现,并快速在显示器市场占一席之地,当研发人员持续减少超扭转向列(STN)及TFT LCD的电耗,改善其在阳光及强光下可视的功能时,但受限于LCD技术先天的特性,使得LCD很难达到理想的目标。目前的LCD,不管是在黑暗还是在阳光下等光亮的环境,都需要更明亮的背光源才可以进行显示,而使用更亮的背光源,也导致LCD更加需要节能设计。

 

   对现阶段的LCD来说,背光源是可携式显示器耗电最大的单一组件,甚至尤其是在强光的环境下显示,背光源更需要转换成为最明亮的模式,来与外在强光抗衡而达到显示效果。

 

   因此必须借助背光模块进行显示,造成相对较其它显示技术耗电,也是LCD在移动装置应用的致命伤之一。


   OLED在产业发展中,较慢被接受的原因有好几个。首先是显示寿命短,且随着用电或亮度增加也会使其寿命显著地缩短。尤其是蓝色有机材料的问题最为严重,亮度也会比其它颜色更早进入衰减期,经过一段时间之后,整体颜色呈现将失去应有的平衡。

 

   其次低生产良率也是个问题,低生产良率相对地就会造成高生产成本。因为有机电激发光二极管(OLED)对水及氧气的接触相当敏感,在生产过程中,必须透过严密的压缩以及密封包装,也造成生产成本增加以及生产过程趋于复杂。

 

   另外,只有低阶的OLED面板可以使用被动式背板,一般高分辨率的OLED则必须使用高传导性的背板来进行驱动,通常都是使用低温多晶硅(LTPS)背板,不仅增加成本,也使得制程相当复杂。有些领导厂商也为了设计达到高反射率,而在显示器前面增加1片偏光板,但不仅降低显示器的功效同时也增加成本。

 

   当然,OLED也跟所有发射性的显示器一样,在户外强光下的显示效果相较不佳,因此对移动可携式装置的应用来说,也不合适。

 

   采用电泳原理的电子纸显示器(EPD),其显示方式是控制带电物质在电场中反射性移动的特性,来显示出信息,带电物质通常是直径跟人类毛发一样的细小球体,一般封装在充满油状物质的液体胶囊中,黑与白两种颜色分别在胶囊的两端,随着电场改变位置以显示黑白两色的信息。其显示主要透过自然外在光源的光线反射。

 

   这项技术已经有几家公司成功推行,在各种环境下的显示能力、广视角以及双稳态(画面静止时不耗电)等方面,电泳技术与IMOD(Interferometic Modulation)为基础的显示器表现相当。但是电泳技术的显示器目前还未能提供彩色产品,而为了达到彩色显示,必须使用彩色滤光片,将导致显示的亮度以及可阅读性大幅降低。

 

   EPD的转换速度也较慢,由于黑白粒子交换位置需要空间,要等物理粒子互相流动到位,此一过程使其天生反应速度较慢,电泳显示器通常更新速度较慢(约500毫秒或更慢),因此也不适合影音应用。

 

   面板特性与无线多媒体应用关系密切

 

   结合IMOD技术的Mirasol显示器有别于上述等技术,是采用微机电系统(MEMS),既不需使用有机材料,也不需要借助背光源。Mirasol显示器将MEMS结构与光学薄膜结合在一起,其低电耗以及可在各种环境下阅读的特性,更适合更多更宽广的无线以及多媒体应用。

 

   由于Mirasol跟电子纸一样都是属于反射式显示器,主要是借助外在光源进行反射显示,在阳光下以及强光的环境中,反射式显示器不需要使用额外的灯光辅助就可以进行显示,因此非常节省电力,即使在黑暗的环境下利用辅助照明进行显示,Mirasol也仅需要LCD一半甚至3分之1的电力。

 

   此外,属于半导体领域的MEMS架构,本身就具备容易大规模量产的特性,加上Mirasol结构简单,因此其从基板到Array的前段制程过程比LCD更短,面板厂亦可利用既有的厂房设备进行生产。在产业标准方面,Mirasol在接口、电力等各方面设计本身就符合产业规格,与手机系统兼容,因此模块厂可以插上即用(plug-and-play)。

 

   至于在多媒体应用必备的彩色显示方面,mirasol已于2008年推出0.9吋的彩色面板,预计2009年1月将有更进一步的彩色产品推出。

 

   新一代显示器条件:节能以及减少零组件使用

 

   虽然全球经济正遭遇下坡阶段,但消费者对移动手持装置的需求,特别是3G手机的需求,依然持续成长,预测3G手机2009年将占3分之1的市场,2012年占有率将达63%,这对移动显示器来说是相当大的市场。

 

   而新一代的显示技术可以带来更多的优势,包括更好的显示质量、更有效率地节约能源,为了控制成本也为了环保,能够使用更少的零组件降低材料成本(BOM)。

 

   对于无线环境愈来愈成熟,以及设计手机的开发人员导入越来越多的多媒体功能内建在手机中,节能长效、少零组件、以及在各种户外室内环境下都可以适应的显示器,无疑将是新一代技术必备的条件。

 

   James Cathey,高通光电业务开发副总裁(vice president of business development, Qualcomm MEMS Technologies),在加入高通光电前,亦曾担任美光(Micron)、MicroDisplay、PixTech等公司资深主管,并熟悉OLED及LCD等各项技术。

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