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移动终端的显示革命

移动终端的显示革命

  消费者对于笔记本电脑、TabletPC、PDA、手机,以及传统PDA与手机的结合体――新一代的智能手机等移动终端的诉求点,已不仅仅限于更快的计算速度、更高的存储容量、更丰富的功能等等,他们还需要更明亮、更清晰、可视面积更大的显示屏。

  

  便携式移动终端(尤其是PDA、手机等掌上设备)的传统I/O方式,在很大程度上成为这些产品发展的瓶颈,例如准确性和速度欠佳的手写输入、显示面积和显示品质不尽如人意的窄小LCD屏幕等。

可喜的是,移动终端的显示屏正在或即将产生重大的变革。

显示屏厂商们不仅对这些显示技术在生产工艺、关键材料等方面进行着一系列改进,还在着力开发并尝试推行诸如3D显示、OLED等全新的技术。

  

  半透式LCD技术

  

  显示屏厂商在研究如何利用地球上最普遍、最好的光源――太阳光。

过去,要设计出室内和室外都能很好工作的显示屏是非常困难的事。

如果LCD显示屏所采用的背板采用透射式(即允许光线透过),就很容易用冷阴极管从后面来照亮LCD(背光)。

不过要是把这种穿透式显示屏拿到室外,其背光亮度要强得足以盖过阳光才行。

如果把背板做成反射式,就可以利用太阳光或其他的环境光线来让LCD显示画面。

但是光线较暗或光线不是直射的环境下,这种显示屏表现出了缺陷。

任天堂的老式Gameboy游戏机就是一个例子,它的显示屏完全依赖反射技术和正面照明。

  

  半透式显示屏则采取了折衷的巧妙办法。

这种日益流行的屏幕同时采用反射和背光两种照明方式。

Sharp公司的高级TFT半透式技术允许太阳光或其他环境光线为LCD提供大部分反射式照明,同时也支持透射光,但透射光不像在穿透式显示屏中那样起主要作用。

屏幕上留出极小部分的反射区,以形成小孔,让透射光线通过。

Sharp公司显示器部门的副总裁JoelPollack说:

“我们终于能够制造低功耗设备。

这有助于大大降低功耗需求。

  

  半透式显示屏如今应用于许多新的PocketPC和PalmOS设备上,包括Dell的Axim系列、HP的iPAQ系列(1940、3900和5300等)和Sony的CLIE系列等。

  

  有几家显示屏生产商采用的方案稍有不同。

Sharp将其半透式技术称之为高级TFT(AdvancedTFT),据说可以在室内亮度和室外亮度之间提供更佳的自动均衡,这归因于它优化了背光孔径和表面反射之间的平衡。

  

  同时,Kodak开发了室内/室外LCD,配置在其型号为CX6330的数码相机上。

室内/室外LCD采用了更有效的反射技术,面板表面也采用了防眩光涂层,以适合各种拍摄环境。

  

  虽然阴极管是最普通的LCD照明方式,但白光LED技术也出现在越来越多的PDA显示屏上。

因为LED被封装在塑料而不是在玻璃里面,因此可以制成更轻、更硬的设备,还能稍稍减轻重量。

白光LED还支持光线亮度变化的连续性,而不是大多数LCD亮度的不连续变化。

在一个小设备中,只要4块很小的白光LED就顶得上一只普通的背光管。

另外,由于传统的背光管包含水银,因此采用LED还有利于环保。

  

  不过以LED作为LCD光源的技术目前并非十分完美。

如果处理不当,白光LED容易出现光线不均匀的现象,即LED上方比较亮,边远区则比较暗。

对此,Sharp的JoelPollack认为:

“虽然用于背光照明的LED最初要贵一点,也很难做到亮度一致,不过LED行业在过去几年已取得了进展。

  

  重新审视TabletPC

  

  虽然Microsoft曾一度极力宣传其TabletPC(平板电脑)概念,但显示屏生产商没有一时心血来潮、纷纷跟进,因为许多人认为TabletPC难免昙花一现的结局。

所以即使到现在,TabletPC厂商们还在为这种产品的显示屏问题而头痛。

TabletPC生产商Fujitsu公司的战略产品规划主管TomBernhard说:

“LCD厂商通常不会生产特殊的TabletPC显示屏产品,因为没有大量订单就生产一种新品是不现实的。

  

  TabletPC专用显示屏的产量提高之前,早期面临的一项挑战是:

设计显示屏时,如何把所需的有源数字转换器(利用无线射频来检测光笔是否碰到屏幕)也做进去。

Fujitsu把数字转换器完全放在面板背后时,很难让这套无线电装置正常工作,不过它采取妥协方案开发出了可以容纳有源数字转换器的LCD产品。

TomBernhard解释说:

“所有这些元件不是都位于数字转换器的前面。

”那样,万一TabletPC市场没有得到迅猛发展,LCD生产商也就不必承受价格不菲、高度定制的一堆积压产品。

  

  TabletPC生产商还希望屏幕在垂直方面的可视角能更开阔一些,因为这种设备经常被手持使用,所以对垂直方向的可视范围有较高的要求。

对此,TomBernhard认为:

“LCD厂家生产的显示屏,水平方向具有较广视角,但因为可以调整屏幕的俯仰度,所以垂直视角很窄。

”至于水平方向的视角,有些人则认为并非总是越宽越好,例如那些比较注重信息保密的商务旅行人士,在公众场合下经常不希望身边的陌生人很轻易地看到屏幕上的内容。

  

  TabletPC推动LCD市场变化的另一个方面就是分辨率。

因为TabletPC显示屏的规格建议采用比常规显示屏更高的分辨率,所以TabletPC生产商希望能研制出尺寸小但分辨率高的屏幕,于是尺寸为10.4英寸(1英寸=2.54cm)或更小、提供XGA(1024×768)分辨率的面板受到青睐。

LCD厂商没有为TabletPC厂商提供足够数量的真正的室内/室外显示屏,而兼做LCD与笔记本电脑的Fujitsu则利用自身优势推出了采用新显示技术的TabletPC,这就是FujitsuStylisticST系列,它最适合现场办公人员,因为配备了正面光反射式显示屏。

有了这项技术,用户就能够直接在太阳光下浏览文字和图像。

这款TabletPC还可以在光线较暗的环境下工作,因为它可以调整正面光来补偿亮度不足。

  

  移动终端也3D显示?

  

  在如今的桌面计算设备上,3D显示屏已经初露端倪,不过还离主流应用较为遥远。

尽管如此,手持设备上的3D显示技术也没有落后于桌面设备。

在此领域,比较领先的还是Sharp,在其研发的3DLCD显示屏上,只须轻轻按一下开关,就可以将显示方式由传统的2D平面切换成3D立体效果。

目前,日本NTTDoCoMo的新型手机SH251iS就率先采用了这一技术。

  

  Sharp的3DLCD的基础显示原理与普通的LCD产品相同,关键不同在于普通面板上的LCD层。

电源开通后,这种显示屏会竖起一道微光学视差格栅,视差格栅形状就像木栅栏,其工作原理类似无须佩戴的偏振3D眼镜。

图像经弯曲处理后,左眼和右眼看到的是同一排像素中不同的间隔像素,因而最终看到的是两个不同图像形成的立体显示效果。

这种特殊的LCD层可以通过软件或硬件按钮来开启,因此用户可以很方便地在传统的平面显示与3D显示之间自由进行切换。

  

  这种3D显示方案,其实让每只眼睛看到的只是图像的一半,例如对于一幅800×600分辨率的3D图像,每只眼睛看到的只有400×600像素。

不过人类的大脑有足够强的插值解析功能,可以把双眼看到的图像重新组合成一个图像,从而在实际效果上并没有使分辨率降低。

  

  现在市面上就有早期的几款软件,有助于把屏幕上的2D图像切换成3D图像,也有其他工具可以把普通图像转换成3D图像,不过它们往往需要借助于3D眼镜等高成本的硬件设备。

不过Sharp认为,用户需要的是低成本的3D屏幕,而且可以很方便地切换成2D显示方式。

Sharp正在试图说服3D芯片生产商,通过合作将这种3D显示屏的优势真正发挥出来。

  

  3D显示屏除了用于手机产品以外,Fujitsu、Toshiba等厂商最近还展示了采用3D显示屏的笔记本电脑原型机;此外,Microsoft、Olympus、Sanyo、Sharp、Sony和Toshiba等多家厂商联合发起成立了3D联盟(3DConsortium),也将有助于推动3D显示屏技术的发展。

  

  新工艺与新材料

  

  移动终端的显示屏技术,还从制造工艺入手进行全面革新,以在显示品质、显示尺寸、显示原理和成本等方面实现突破。

值得注意的一个趋势是,许多新的显示屏技术正在越来越多地率先应用于手机、PDA、数码相机等移动终端上,而后再将成熟的经验拓展至显示尺寸更大的产品领域。

  

  低温多晶硅LTPS

  

  在LCD显示技术中,最重要的一项进展是低温多晶硅工艺(LTPS)。

从技术层面来讲,LTPS能使电子在面板上的传导能力大大增强。

而电子在面板上迁移越快,就可以把越复杂的电子元件直接装到屏幕上,而不是依赖成本较高的独立部件以及面板和主板之间的复杂接口。

LTPS还使得LED像素具有更高的孔径比(apertureratio),使得更多的面板表面用于透光。

ToshibaPortege系列、SonyVAIO505系列中的多款笔记本电脑,以及HP的iPAQH3635掌上电脑都配置了采用该技术的显示屏。

  

  不过,并非谁都看好LTPS。

例如有人认为,业界的目标是让显示尺寸在4英寸以下的显示屏具有VGA(640×480)的分辨率,而LTPS做不到这一点。

  

  连续粒状结晶硅CG-Silicon

  

  相比之下,Sharp的连续粒状结晶硅(CG-Silicon)专利工艺使该公司能研制出比常规的LTPS屏幕尺寸更小、分辨率更高的显示屏,主要是因为CG-Silicon具有比LTPS更佳的电子迁移特性。

  

  在试验阶段,Sharp甚至在单片CG-Silicon上集成了完整的8位微处理器(过去的Z80)。

该公司还展示了完全具有VGA分辨率的3.7英寸面板,其中包括全部做在CG-Silicon电路上的4X变焦驱动逻辑元件。

  

  Sharp将CG-Silicon技术最先应用于移动终端市场,而非PC领域。

其Viecam系列掌上电脑中的新款,就采用了2.5英寸的CG-Silicon显示屏。

Sharp还把基于CG-Silicon的智能显示面板采用在ZaurusSL-C700掌上电脑中。

  

  有机发光二极管OLED

  

  OLED相比于LCD,其制造工艺更加简单,它只用两层薄膜和玻璃或塑料衬底。

通电激活后,一层层有机分子材料就会发出光来,其显示效果比LCD更明亮、更细腻,还可以非常明显地节省功耗。

由于OLED能够自己发光,因此没有LCD所用的背光源等部件。

OLED又分好几种,包括采用塑料衬底的柔性OLED(FOLED)和透明OLED(TOLED)。

  

  到目前为止,OLED已出现在一些便携式设备上,例如Kodak的数码相机LS633、先锋的高档车载音响DEH-P7500MP等等。

OLED的下一个重点应用领域是手机,LG公司的新款手机VX6000就采用了效果非常好的OLED显示屏。

除了可以当做主显示屏以外,OLED还可以用作手机的副显示屏,用以显示来电号码等少量的突发信息。

最近,Motorola与RiTdisplay公司签订了一项400万块OLED面板的生产合同,就是打算将OLED用作新款手机的副屏。

  

  UniversalDisplay和Sony一直在联合开发用于桌面显示器和电视机的OLED显示屏。

Sony最近展示了一款24英寸的宽屏幕OLED面板,但这款产品还不可能实现量产。

某观察家认为:

“制造商花了好几年才掌握全彩技术,今明两年它们有可能停留在5~7英寸的屏幕上,直到掌握制造工艺、控制住成本之后,才会关注尺寸更大的产品”。

这表明,虽然一些厂商已在着力开发其更大尺寸的产品,但由于生产和制造工艺方面的问题,OLED目前也主要限于小尺寸应用。

UniversalDisplay公司认为,手机、PDA和游戏设备是OLED目前的最佳应用领域;而Sony也在最近宣布,将把2英寸OLED面板的月产量提高到30万块,针对手机和PDA市场。

  

  早在几十年前,Kodak的实验室里就产生了OLED技术,不过此类技术还没有成熟到向大众市场大力推广的地步。

目前,由于量产规模不高,OLED还没有完全体现出相比于LCD的成本优势;此外,OLED还没有突破只有1万小时的使用寿命问题;更重要的是,OLED对几种颜色的褪色快慢不一,屏幕最先丧失显示蓝色的功能,从而在使用后期影响性能。

尽管如此,人们对这一先进的显示技术普遍比较乐观,有分析人士预言:

短短几年后,全球OLED市场有望达到数十亿美元的规模。

  

  -沈建苗编译

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