手机显示屏是一种将一定的电子文件通过特定的传输设备仪器显示到屏幕上再反射到人眼的的一种显示工具。
分类及特点
TFT(Thin Film Transistor)即薄膜
场效应晶体管,是指
液晶显示器上的每一液晶
象素点都是由集成在其后的薄膜晶体管来驱动,从而可以做到高速度、高亮度、高对比度显示屏幕信息,TFT属于
有源矩阵液晶显示器。
TFT-LCD液晶显示屏是
薄膜晶体管型液晶显示屏,也就是“真彩”(TFT),它不仅提高了显示屏的反应速度,同时可以精确控制显示
色阶。
TFT液晶显示屏的特点是亮度好、对比度高、层次感强、颜色鲜艳,但也存在着比较耗电和成本较高的不足。
UFB液晶显示屏
UFB LCD,具有超薄、高亮度的特点。UFB-LCD是专为移动电话和PDA设计的显示屏,具有超薄、高亮度的特点,该显示屏可减小像素间距,以获得更佳的图像质量。
UFB液晶显示屏的对比度是STN
液晶显示屏的两倍,在65536色时亮度与
TFT显示屏不相上下,而耗电量比TFT显示屏少,并且售价与STN显示屏差不多,可说是结合这两种现有产品的优点于一身。
STN 是Super Twisted Nematic的缩写,我们过去使用的
灰阶手机的屏幕都是STN 的,它的好处是功耗小,具有省电的最大优势,总的来说
STN屏幕对色彩的表现还是远差于上述的屏幕.
撇开灰阶STN 不提,现在STN 主要有CSTN 和DSTN 之分。
CSTN即Color STN传送式LCD在正常光线及暗光线下,显示效果都很好,但在户外,尤其在日光下,很难辩清显示内容而背光需要电源产生照明光线,要消耗
电功率。
AMOLED
有源矩阵有机发光二极体面板(
AMOLED)被称为下一代显示技术,包括
三星电子、LG、飞利浦都十分重视这项新的显示技术。
目前除了三星电子与LG、飞利浦以发展大尺寸AMOLED产品为主要方向外,
三星SDI、友达等都是以中小尺寸为发展方向。大陆有佛山彩虹正建设生产线,预计2年内正式投产。
上述厂家中已量产的仅有
三星SDI,尺寸为3寸~4寸。
日前夏普(Sharp)社长片山干雄被问到对OLED未来发展的看法,他说5年内不可能,个人认为他说的在TV市场可能是事实,但是在中小尺寸市场,
AMOLED很有机会在2年内与TFT LCD并存,如果未来AMOLED的良率能够达到跟
TFTLCD一样的水平,那取代TFT LCD绝对是指日可待。
因为AMOLED不管在画质、效能及成本上,先天表现都较TFT LCD优势很多。这也是许多国际大厂尽管良率难以突破,依然不放弃开发AMOLED的原因。目前还持续投入开发AMOLED的厂商,除了已经宣布产品上市时间的Sony,投资东芝松下Display(TMD)的东芝,以及另外又单独进行产品开发的松下,还有宣称不看好的夏普。2008年8月发布的NOKIA N85,以及2009年第一季度上市的NOKIA N86都采用了
AMOLED。
在显示效能方面,AMOLED反应速度较快、对比度更高、视角也较广,这些是AMOLED天生就胜过TFT LCD的地方;另外AMOLED具自发光的特色,不需使用
背光板,因此比
TFT更能够做得轻薄,而且更省电;还有一个更重要的特点,不需使用背光板的AMOLED可以省下占TFT LCD 3~4成比重的背光模块成本。
AMOLED的确是很有魅力的产品,许多国际大厂都很喜欢,甚至是手机市场最热门的产品iPhone,都对AMOLED有兴趣,相信在良率提升之后,iPhone也会考虑采用AMOLED,尤其AMOLED在省电方面的特色,很适合手机,目前AMOLED面板耗电量大约仅有TFT LCD的6成,未来技术还有再下降的空间。
当然AMOLED最大的问题还是在良率,以目前的良率,AMOLED面板的价格足足高出TFT LCD 50%,这对客户大量采用的意愿,绝对是一个门槛,而对奇晶而言,现阶段也还在调良率的练兵期,不敢轻易大量接单。
在了解了AMOLED与TFT LCD的主要性能差别后,我们通过技术层面来分析造成差别的主要原因在哪里。由于
AMOLED是
OLED技术的一种,我们以OLED的工作原理来进行分析。
比较
STN是早期彩屏的主要器件,最初只能显示256色,虽然经过技术改造可以显示4096色甚至65536色,不过现在一般的STN仍然是256色的,优点是:价格低,能耗小。
TFT的亮度好,对比度高,层次感强,颜色鲜艳。缺点是比较耗电,成本较高。
UFB是专门为移动电话和PDA设计的显示屏,它的特点是:超薄,
高亮度。可以显示65536 色,分辨率可以达到128×160的分辨率。UFB显示屏采用的是特别的光栅设计,可以减小像素间距,获得更佳的图片质量。UFB结合了STN和
TFT的优点:耗电比TFT少,价格和STN差不多。
如果按照显示效果的好坏由高到低排列依次为
ASV、TFT、
OLED、
TFD、UFB、STN、
CSTN。
OLED(OrganicLight-EmittingDisplay,
有机发光显示器)是指
有机半导体材料和
发光材料在电场驱动下,通过
载流子注入和复合导致发光的现象。OLED发光原理是用ITO透明电极和
金属电极分别作为器件的阳极和阴极,在一定电压驱动下,
电子和空穴分别从阴极和阳极注入到电子和空穴传输层,电子和空穴分别经过电子和空穴传输层迁移到发光层,并在发光层中相遇,形成
激子并使发光分子激发,后者经过辐射
弛豫而发出
可见光。辐射光可从ITO一侧观察到,金属电极膜同时也起了反射层的作用。 TFT液晶这边,我们以TN
液晶面板工作原理为代表进行介绍。TN液晶组件结构为:
向列型液晶夹在两片玻璃中间。这种玻璃的表面上先镀有一层透明而导电的薄膜(ITO)以作电极之用。在有ITO的玻璃上镀表面配向剂,以使液晶顺着一个特定且平行于玻璃表面之方向排列。利用电场可使液晶旋转的原理,在两电极上加上电压则会使得液晶偏振后方向转向与
电场方向平行。 因为液态晶的折射率随液晶的方向改变而改变,其结果是光经过TN型液晶以后其偏振性会发生变化。可利用电的开关达到控制光的明暗。这样会形成透光时为白、不透光时为黑,字符就可以显示在屏幕上了。
很显然,两种面板的采用了不同的光源,
OLED为自身发光而TN则采用了
背光源,两者的成像机理是完全不一样的。通过对比不难发现,OLED具有更薄更轻、主动发光(不需要背光源)、无视角问题、高清晰、高亮度、响应快速、能耗低、使用温度范围广、抗震能力强、成本低和可实现柔软显示等特点,其中不少特性是TFT
液晶面板难以实现的。
应用
在发现电子发光机理的十年后,有机发光二极管(
OLED)技术最终商用在手机,MP3和数码相机中。按Display Search的
数据报告, 从2001年第一颗单芯片OLED驱动器起, 2003年有超过一千七百万颗IC用在手机显示上.今年,OLED也开始应用在手机的主显示屏上。OLED在手机显示上的应用正取得腾飞性的增长, 预计今年
OLED模块的使用数量将超过3三千万片。
与
OLED技术和发展相呼应,OLED的驱动器也日益扮演着重要的角色。不只是从低占空比上升到支持高占空比, 而且应用了诸如每个RGB电流的控制、更宽的IC工作温度 (-45到80℃) 、内部DC-DC升压、以及图形加速指令等一些特性。Solomon Systech的
OLED驱动器都具备所有这些特性, 提升了OLED的使用寿命和可靠性, 增强了OLED的显示效果。
手机常见的显示分辨率副屏
在手机副屏上一般有三种显示分辨率:80x48,96x64,和96x96。2003年应用在手机副屏上的主要是区域色类型的OLED,这是一种带两至三种颜色的单显示类型。已被证明是一个用在手机副屏上的不错的选择。将来,区域色的OLED将用在低成本的手机上,而全彩色的OLED副屏将会在带拍照的手机、3G手机和智能PDA电话等高端产品上使用。
主屏
用于手机主屏的显示分辨率有很多,从96x64到640x320。在一些直板机上,多见的有96x65, 101x80显示分辨率;而在折叠机上,多是128x128显示;而132x176, 176x220应用在许多折叠机和带拍照手机上;320x240则用于3G手机等。
今年,第一个用
OLED主屏的手机出现在中国,这一技术,包括驱动IC,都已可完全投入商用。越来越多的手机厂家开始考虑采用OLED主显示屏, 其中的一些已将这技术加入到新产品中。不远的将来,OLED将是手机主显示中的重要一员。
OLED驱动器和模块设计与
LCD模块相比,自发光的OLED显示不需要背光和LED驱动电路。典型的
OLED模块厚度只有1至1.5毫米, 而LCD模块的厚度一般是3毫米。所以,OLED模块适合应用在折叠机上的超薄的翻盖。
一个高度集成的OLED驱动/控制器IC包含行、列驱动、
DC-DC转换、时序控制、显示内存和MCU接口电路,对
OLED模块厂商来说,提供了一个用在移动设备上的简明方案。不仅如此,软件工程师也可以通过使用内建的图形控制器功能来节省
手机开发的时间(如图1所示) 。
随着显示分辨率的占空比增加,用被动矩阵
OLED的困难和对技术的要求也越高。因而一些OLED模块厂商有意采用主动矩阵的OLED在
占空比大于132的显示上。这有些象LCD技术中碰到的STN和
TFT的情形。一种推测认为将来大尺寸的显示考虑显示的质量和屏的尺寸,将被主动矩阵的OLED(
AMOLED)统治,而低占空比的显示因为成本和灵活性的原因将被被动矩阵的OLED(
PMOLED)所占据。不过,目前大部分的AMOLED产品依然处于实验室阶段,尚未完全商业化。而PMOLED的制造商也努力生产更大尺寸和更高占空比的产品,尽量与STN LCD和TFT LCD分享手机的庞大市场。
虽然PMOLED在高占空比的应用上面对一些技术问题,但这是可以通过合适的驱动IC来达到高占空比显示来解决。举例来说,将两个分列的屏用一个支持级联的驱动IC驱动,可以将一个88x176的显示加倍到132RGBx176 (如图2所示)。 为实现这方案,驱动IC需要有以下一些功能(a)与LCD驱动不同,需采用电流驱动技术;(b)因为全彩色应用的高
数据传输率和高耗电,数据内存和控制功能、
灰度表、省电模式需集成在IC中,这也对
OLED的寿命和可靠性有帮助;(c)为减少外部组件和节省成本,需内置内部的电源控制系统。拥有以上这些技术和特性,PMOLED将更容易进入手机全彩主屏的竞技场。