移动设备的显示屏创新技术提升用户应用体验

　　概况

市场对手提多媒体设备的需求日益增加。In-Stat市场研究估计，支持视频功能的手提设备将从2006年约3亿台增加到2011年的10亿台，相关应用主要包括手机、电子记事本及便携式媒体播放器(PMP)等。用户期望视频设备不但具有高分辨率，而且品质卓越、电池寿命更长、更轻、更薄。这些需求必须通过技术创新、采用突破性节能技术的元件以及系统级解决方案才能实现：提供更清晰细致的显示图像、更纤巧的机身、节能的背光照明，以及更广阔的色域和先进的接口。

　　移动设备的显示子系统

图1显示出了移动设备显示子系统的传统系统体系结构。QVGA(320×240)是目前的典型面板分辨率，并正向HVGA(640×240)发展。其图形处理器(GFX)既可是独立元件，也可以集成到基带/应用处理器中。基于外置SDRAM的帧缓冲器则附于图形处理器。显示驱动器的接口是并行的，因此不但会占去数字RGB视频总线中的不少信号线，而且还需要同步信号及相应的地线。这个系统概念在显示屏尺寸及分辨率方面难以进行扩充，因此造成了很大的局限。显示驱动程序通常只要很少的RAM存储器，而显示内容则是连续更新的。LED驱动器安装于LCD(液晶显示器)模块外。由于某些20伏处理技术的限制，可驱动的LED的数量通常局限于约4至6个白色LED。图2显示出一个显示子系统的现代应用。串行器功能并非采取宽阔、并行的视频总线，而是集成于图形处理器端。由移动行业处理器接口(MIPI)联盟制定的显示串行接口(DSI)规格将成为未来平台的首选(www.mipi.org)。该规格定义了低压微分信号、点对点的串行总线。该总线包括一条高速时钟线及一条或多条数据线。目前的解决方案采用了MPL-1(移动像素链路-1)开放式行业标准(http://www.national.com/an/AN/AN-1311.pdf)。MPL-1物理层仅包括3条导线，因此降低了集成块的引脚数量，从而可减小手提设备的机身尺寸及缩窄软导线的宽度。软导线较窄有助于克服翻盖式手机在设计上的一项重大挑战，并在按键底下连接视频信号源，显示屏则位于翻盖铰链的另一端。导线上的信号摆幅相当细微(低于100毫伏)，因此辐射程度相当轻微，功耗也很低。目前的显示驱动器在芯片上集成了帧缓冲器及直流-直流转换器，以直接利用手提电池(Vbat)供电。LED驱动器安装于LCD模块内，可利用约40伏处理技术轻易支持8个LED。环境感光(ALS)功能则集成于图形处理器或显示模块一端。该功能可检测环境光线状况，然后自动调整背光亮度、以适应目前的环境，即在黑暗环境下降低背光亮度，在明亮环境下则增加背光亮度。这在多数环境下都有助于节能。WVGA(800×480)分辨率很可能在日后成为移动视频的主流。

　　显示接口技术

图3示出了作为低功耗显示视频接口技术范例的MPL-2(移动像素链路-2)概念。MPL-2是微分限流、电压模式的数据传输计划(http://www.national.com/analog/portable)。接收器提供线路终端、以实现最佳信号完整性及小机身尺寸。线路上的信号摆幅范围为±200毫伏，可谓相当微小，驱动电流则为2毫安。在成对线路的每条线上具有相等而又相反的电流，这有助于减少奇模式信号方面的电磁干扰(EMI)。目前的MPL-2解决方案支持配备24位色深及最高570×320像素的LTPS(低温多晶硅)玻璃。LTPS在小型显示屏领域非常受欢迎。它可将一些显示驱动电子直接集成于玻璃，从而减少了有效元件的数量、功耗及模块的尺寸。MPL-2技术在物理信号层类似于DSI规格，并将大量数据(在用户眼中的图形、视频及图像)串流到显示器，而MPL的功耗约为其他竞争性技术的一半。

　　局部显示模式

通常，图形内容是静态的，由一帧过度到另一帧时会有轻微的变化。集成于显示驱动器中的局部显示存储器并不时连续更新整个面板的显示内容，而且在节能状态下自行更新LCD上的一个区域，或覆盖显示屏显示(OSD)内容。由于存储器有限，因此必须在颜色密度和图形大小之间作出取舍。例如，在18位彩色模式下，所更新的图形大小就只能达到128×100(12800像素)。由于帧缓冲存储器可进行选择性更新，减少了链路活动，因此可大幅度降低主机处理器操作频率。

　　动态背光控制

LCD显示模块的分辨率越高，像素密度就会越高，从而会降低面板的亮度。纯粹通过增加背光驱动电流，可令某些手持设备达到所需亮度，但同时也会消耗更多电源。动态背光控制技术则会根据显示内容来管理背光系统的用电。为了增加图片的对比度，当显示的图片比较灰暗时，背光可平滑地变暗;而图片数据则以数字方式修正，并适合较低的背光密度。就降低背光亮度、以观看同等的图片品质而言，