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适用于行动装置的中小型显示技术

来源:233网校 2008年8月20日

  由于嵌入式处理芯片的运算能力在这几年间大幅成长,从单纯播放音乐的MP3随身听、只能接听电话的单色单音手机,到可以播放高清晰影音的PMP,以及包含多媒体娱乐功能的智能手机等等,甚至连相机的观景窗也逐渐被新一代数位相机的液晶屏幕所取代,连带的引发了相关产业的另一波革命,那就是中小型显示技术的发展。

  传统单色面板(TN及MSTN等)已经不能满足于消费者对于画面的需求,因此逐渐退出这块市场,取而代之的,是全新一代的彩色显示技术,这些技术包括了CSTN、TFT以及OLED等,就特性而言,每种彩色显示技术皆有其优点与限制,因此在为行动式装置寻求显示技术方案时,就必须往更多方向去考虑。

  尺寸的可微缩化

  由于手持装置都一致的往更轻薄的方向发展,除了在IC以及制程技术方面的演进以外,电池技术的发展也都占有相当大的份量、以以最关键的彩色显示技术来说,目前最为主流的TFT-LCD技术,其实在这方面的表现最为弱势,这主要是由于TFT-LCD在制程上难以精简的缘故。传统TFT-LCD的制造过程中,1片TFT-LCD面板就必须使用2片玻璃基板以作为底层基板以及彩色滤光片,虽然玻璃基板的厚度逐渐由0.4到0.5mm迈入更薄的0.3mm,但是考虑到TFT-LCD的背光模块、驱动IC等等,想要再进一步轻薄化,就必须在整个制造流程以及材质技术中做出突破,。虽然CSTN与OLED技术在尺寸微缩化的能力上表现更为突出,就以OLED来说,由于其具有自体发光的特性,不需要附加背光模块,在厚度上很容易微缩到1mm以下。

  耗电量的控制

  除了藉由电池技术的演进来取得更长的使用时间以外,省电也是个非常重要的发展方向,在这方面,由于关键技术的不同,必须使用大量外围零件的TFT-LCD依然最为吃亏,传统非晶硅(a-Si)TFT包含整个背光的模块,每平方英吋的耗电量约比CSTN和OLED多了十倍以上,这在方面的话,目前也有诸如低温多晶硅之类的液晶技术,可以有效降低耗电量,不过低温多晶硅制程较为复杂,制造成本高,良率也较低。而CSTN由于属于被动矩阵驱动方式,虽然因为偏光板技术的不同,所需要的背光亮度较低,连带的耗电量也得以降低,但是也存在着可视角度小,且在明亮环境下难以看清屏幕的缺点。至于OLED技术方面,由于OLED驱动电压低,加上具有自体化学作用发光能力,而无须背光模块,使得耗电量在主流显示技术上一枝独秀。不过TFT、CSTN等技术在透过搭配新一代的背光模块技术,也能有效降低整个显示模块的耗电量,诸如发光二极管(LED)背光源、碳奈米管(Carbon Nanotube;CNT)平面背光板、EL(Electroluminescene)、EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp)等背光技术也都相继被提出。

  画质的讲究

  要在行动装置上欣赏影音、图片,自然所配备的屏幕质量要够好,以这一类的消费市场来说,画质的表现可能就决定了一款产品的成败。CSTN技术必须透过彩色滤光片来显示红、绿、篮三原色,再组合成彩色画面,不过由于CSTN无法显示完全的黑白底色,因此在对比以及颜色输出方面,就比较不那么出色,而TFT-LCD则是采用主动矩阵显示方式,每个像素都可通过点脉冲直接控制,因而每个节点相对独立,并可连续控制,这样不仅提高了反应时间,同时在灰阶控制上可以做到非常精确,这就是TFT色彩较CSTN更为逼真的原因。至于在OLED的部份,由于有机材料的选择以及层的结构,决定了颜色、使用寿命和功率效率,因此不同公司的不同解决方案,可能会有截然不同的表现,不过OLED技术基本上具有可视角大、对比佳,以及无画面残影的表现,在画质方面具有与TFT技术一较高下的能力。

  持续使用寿命

  手持多媒体装置在显示技术的选择上,必须要顾到长时间观看的需求,以一般PMP观看一部电影的时间来计算,大约在2个多小时左右,假设天天看2个小时,那么一年约使用700个小时,而我们以显示技术中寿命最短的OLED来计算,目前OLED面板寿命约可达15,000小时,依此比例看来,其实是足以使用到该PMP产品自然寿命周期终结的,虽然OLED的寿命特性不适合应用于笔记型计算机或桌上型计算机显示环境,不过应用在手持式装置上,仍具有相当大的潜力,以目前来说,已经有相当大一部份的MP3随身听屏幕采用OLED技术,但是注重影音播放的PMP产品,则仍未见到OLED的实际应用。

  各主流显示技术介绍

  越新的技术并不一定越适合应用在产品的开发,反而是某些已经经过时间考验的老技术,在已经经过市场的重重考验,以及具有许多实际应用的例子,在产品导入开发时所会遇到的难度也较低。以应用到手持式装置的显示技术来说,目前主流技术仍是TFT与CSTN,虽然因为多媒体影音播放功能的逐渐普及,以及3G影音传输应用开始逐渐发热,在许多重视影像播放流畅度以及画质表现的产品上,几乎已经全面转用TFT技术,不过仍可在市面上许多针对中低阶客群的平价机器,及以省电为主要着眼点的产品中,看到CSTN显示技术的采用。

  显示面板占整个行动装置的成本比重非常高,最高约可达到四分之一的地步,因此追求更为平价的面板解决方案,就成了当务之急。虽然各国面板厂新一代的生产线都已经逐渐开出,在产能大量增加的状况下,也可以预期到应用在手持装置的面板价格将会进一步往下探,因此也有不少业界人士预估,TFT显示技术将全面普及,不过TFT与CSTN在成本上仍然有3~4美金以上的价差空间,截至目前为止,CSTN仍被普遍应用在中低阶MP3随身听、低价手机以及双屏幕手机的外屏幕中。

  而由于大尺寸高解析面板也逐渐流行,原本在手机市场上相当流行的128×160以及128×128分辨率面板,也已经逐渐走向176×220以及320×240分辨率,且面板尺寸也有逐渐加大的趋势,从1.8吋到目前流行的2.5吋,而为了维持产品的体积,甚至是进一步微缩,再生产技术方面,以及材质的选择取用以及处理,都变得格外重要。

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