多媒体手持设备中显示屏的选择要素

消费者的消费习惯要求移动电话具有越来越多的功能，可以打电话、拍照、观看视频内容或电视、玩游戏、收发电子邮件、上网冲浪和查地图等。分析家预测这是一个前景非常好的市场：IDC预测，到2010年大约有2.4亿的移动用户将会为他们移动设备上的某些电视或视频内容和服务付费，仅在2006年就高达700万用户；同时，Infonetics也预测，全球来自移动视频和服务的收入将从2005年的0.452亿美元飙升到2009年的56亿美元，在5年间惊人地跳跃了11997%。
　　
当具有视频显示的应用越来越普遍时，为新设备选择移动显示部件就变得更加重要，这是由于它不仅影响可视性，而且也影响设备的运行时间。因此，设计工程师开发多媒体手持设备就需要考虑许多因素，特别是选择适应下一代应用的显示部件时，就应该考虑在不降低其他性能指标的情况下平衡能量消耗。
　　
应用
　　
决定所需亮度等级和可接受电池寿命的主要因素是那些在手持设备上运行的具体应用。大量的多媒体应用，例如移动视频、游戏、导航以及网络浏览，不仅消耗相当大的处理能量，而且为了优化性能也需要很高的亮度。理想情况下，例如，一个以数据为中心、可以显示视频 的移动电话需要至少480×640的分辨率、500:1的对比度，以及300～400cd/m2的亮度。然而在这样的层次，要获得足够的运行时间可能就要在牺牲性能方面进行折中考虑。

图1 移动设备中的显示部件是非常关键的，这是由于它影响可视性和设备的运行时间
　　
分辨率和色彩
　　
目前的QVGA模式是一个新的标准，但是由更先进内容驱使的具有视频功能的移动设备正迅速向具有色彩更加丰富的显示能力方向发展，它们可以提供宽屏QVGA和VGA模式、2.62万～160万种颜色，以及更宽的色彩范围。然而，更高的分辨率降低了开口率和屏幕的透射率，从而需要使用更高的能量来获得相同的亮度。
　　
亮度和可视性
　　
亮度对于观看视频内容和其他多媒体应用是必须的。亮度不足会使消费者无法满足对清晰观看图像细节的要求。目前的便携设备显示屏有大约200cd/m2的平均亮度，但是对于观看多媒体图像而言，至少需要两倍的亮度，即400cd/m2或更高。然而，多媒体内容也很大程度上缩短了电池的寿命，这是由于背光不仅要足够强，而且要一直处于"始终工作"状态，而且MPEG解压缩也消耗了大量的能量。人们所面临的挑战是如何更好地平衡亮度和能量消耗，来满足对显示性能和电池寿命的要求。
　　
几种备选的显示技术
　　
在几种可供选择的方案中，先进的能量源和亮度增强薄膜是非常有前途的，然而，权衡性能和成本，它们几乎无法令人接受。最好的解决方案是最难实现的，这些能够采用高亮度、高分辨率和低功耗实现的方案显示多媒体应用内容不会使制造商难于选择或实现格外复杂。一些可选的方案中包括采用OLED、LTP和连续晶粒硅（Continuous-Grain Silicon）显示技术，以及更具革命意义的先进技术，如子像素绘制技术等。
　　
而有机发光二极管（OLED）显示技术正日趋流行，因为有机材料不需要额外的背光，所以它们本身是发光的，并具有更高的响应时间和更宽的视角，可以用于全动画面视频，只消耗很低的能量，非常易于生产制造（这就意味着价格便宜）。但是，它们的寿命却是非常短的，这是由于其结构中红色、蓝色和绿色薄膜的退化是不均衡的。此外，它们在强光环境下也会使图像色彩被淹没和对比度降低。
　　
低温有机硅（LTPS）和连续晶粒硅（Continuous-Grain Silicon）技术已经被证明是生产高分辨率和高亮度面板的极好生产工艺。它们的高集成度和体积更小的晶体管可以实现高分辨率显示所要求的超常开口率和亮度，但它们仍然使用大量的背光LED，这增加了能量消耗和成本，约束了它们在低功耗、多功能手持设备上的应用。
　　
子像素绘制技术
　　
子像素绘制技术可以提供一个全面的方案，不会带来艰难的性能、生产复杂或成本的折中，并且能够用在前面提到的技术来弥补它们固有的不足。例如，Clairvoyante公司的PenTile RGBW技术可以使RGB条形排列像素（RGB Stripe）的能耗大大降低，而不会产生亮度转换的问题。这种技术也是用于IC驱动和桥接芯片，并且已经被包括Samsung、AU Optronics、Tomato LSI和LG Innotek等公司在内的显示器和IC制造商所采用。
　　
PenTile RGBW子像素技术增加一个白色（清晰的彩色虑片）子像素，而且所需的像素更少，与RGB条形排列像素相比，驱动器的数量减少了大约1/3，但是不会降低视觉分辨率。每个子像素所需的占位面积很小，这使它成为薄型紧凑设计的理想材料，并且增强了屏幕的透射率和开口率，这也意味着背光LED的数量可以极大地减少，而不会降低亮度。
此外，由于使用这种技术可以使数据速率降低，从而使EMI在整体上有所改善，这是非常重要的，特别是当集成到类似射频的高性能应用中时。
　　
使用PenTile RGBW技术补偿的LTPS技术可以获得更高的亮度而不用提高供给能量。LTPS在结构上使用很窄的金属线，从而减小了晶体管的体积，并且通过增加开口率来改善亮度，这也是通过PenTile RGBW技术来实现的。由于更大的子像素所具有的大开口率，以及白色子像素的运用，在不增加能量的情况下可以取得接近两倍的白色亮度。
　　
未来趋势

当OEM厂商准备满足多媒体设备的市场持续需求时，他们在努力使自己的设计不同于竞争对手，所以，选择满足应用所需求的分辨率、亮度和能量指标的显示部件是完全必要的。通过选择可以提供更大设计灵活性的显示部件，在性能方面的折中就会减小，而且整体物料成本也保持竞争力。总而言之，新一代小型多媒体设备将很容易满足用户对以合理的价格来获得更高可视性能和更长电池寿命的需求，并驱使供应链努力销售产品。