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中心議題:
    * 技術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)移動(dòng)顯示設(shè)備前行
解決方案:
    * 過(guò)去的便攜式顯示器
    * 今天的LCD和觸摸屏
    *  LCD和觸摸屏技術(shù)
    * 獨(dú)特的另類(lèi)技術(shù)

從流行在一塊石頭上系一張紙條然后從某人的窗戶扔進(jìn)去或通過(guò)燃燒著的箭發(fā)送書(shū)面消息到現(xiàn)在，移動(dòng)顯示器一直是通信技術(shù)的一部分，并迅速得到普及。今天的移動(dòng)技術(shù)更加高效、更易于使用，而且據(jù)稱(chēng)更加安全。

我們到處都能見(jiàn)到各種類(lèi)型和尺寸的屏幕，而且大部分人至少會(huì)攜帶一個(gè)顯示器，它可能是作為蜂窩電話、媒體播放器、便攜式電腦或所有這三種設(shè)備的一個(gè)部件。即使你一種設(shè)備都沒(méi)有，但擁有其中一種設(shè)備的人遲早會(huì)走進(jìn)你的生活。

玩笑歸玩笑，但這是一個(gè)好事情，因?yàn)閷?duì)這些產(chǎn)品的需求在不斷增加。隨著需求的增加，創(chuàng)新的動(dòng)力通常會(huì)高漲，從而生產(chǎn)出獨(dú)特、功能強(qiáng)大而且有時(shí)甚至是不可思議的設(shè)備。

過(guò)去的便攜式顯示器

在20世紀(jì)70年代早期進(jìn)入消費(fèi)市場(chǎng)的手持式或袖珍式計(jì)算器也許是最早采用移動(dòng)顯示器的產(chǎn)品案例。

便攜式電視機(jī)也幾乎在同時(shí)面世。但早期的便攜式電視機(jī)使用的是CRT顯示器，因此其便攜性只是意味著這些電視機(jī)可以挪動(dòng)到有交流電源插座的另一個(gè)房間，一般不使用電池。

當(dāng)時(shí)這種袖珍式計(jì)算器非常簡(jiǎn)樸，目的是為了讓計(jì)算尺永久退出歷史舞臺(tái)。這種計(jì)算器最初采用真空熒光顯示器(VFD)，后來(lái)改為基本的七段LED顯示器(圖a1)。

LED段顯示器比更早前的版本尺寸更小，功效也更高，在今天的計(jì)算器和各種其它低成本產(chǎn)品(如鬧鐘、基礎(chǔ)應(yīng)用顯示器和儀表)中仍有使用。

大約于1973年推出的卡西歐CM-603A就是一個(gè)早期例子，它采用藍(lán)色的6位NEC LD8084 VFD(圖a2)。該計(jì)算器包含一個(gè)顯示換檔鍵，可使VFD最多顯示12位數(shù)字。根據(jù)今天的標(biāo)準(zhǔn)只有一張紙重的這款計(jì)算器尺寸為153×81×37mm， 不計(jì)拎帶和所用4節(jié)AA電池的話重236克。

值得注意的是，其電源和顯示器驅(qū)動(dòng)電路僅由6個(gè)晶體管、6個(gè)二極管、14個(gè)電容和電阻以及一個(gè)變壓器組成(圖a3)。雖然與今天的設(shè)計(jì)比起來(lái)有點(diǎn)多，但在當(dāng)時(shí)而言已經(jīng)相當(dāng)精簡(jiǎn)了。

今天的LCD和觸摸屏

用戶和制造商的想法大致相同，最流行的顯示器技術(shù)是LCD和基于LCD的觸摸屏。從諸如Droid和iPhone的蜂窩電話到便攜式筆記本電腦，再到各種各 樣的ATM和POS終端，LCD和觸摸屏幾乎到處都能見(jiàn)到。如果某個(gè)領(lǐng)域還沒(méi)有采用，那么保證有人正在努力填補(bǔ)這個(gè)空白。

作 為這種普及性的有力證據(jù)，DisplaySearch公司的分析師預(yù)計(jì)觸摸屏模塊收入(圖1)將從2009年報(bào)告的43億美元增加到2016年的140億 美元，相當(dāng)于年復(fù)合增長(zhǎng)率約18%。分析師指出，移動(dòng)電話是觸摸屏的最大應(yīng)用，而迷你筆記本電腦/平板電腦則是下一個(gè)極具潛力的增長(zhǎng)領(lǐng)域。

“在今后幾年中，觸摸屏將在大尺寸應(yīng)用中迅猛發(fā)展，如全功能電腦、迷你筆記本/平板電腦、教育/培訓(xùn)以及信息亭和自助服務(wù)點(diǎn)等。”DisplaySearch公司顯示技術(shù)總監(jiān)Jennifer Colegrove指出。

LCD和觸摸屏技術(shù)

實(shí)現(xiàn)觸摸屏的方法有很多，每一種都各有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。由于不能用一種實(shí)現(xiàn)方法滿足所有要求，因此選擇采用哪種技術(shù)取決于兩個(gè)要素：應(yīng)用和預(yù)算。目前使用最廣泛的技術(shù)是電阻、電容和聲表面波(SAW)。

電阻式觸摸屏是最簡(jiǎn)單和最便宜的觸摸屏，它采用兩個(gè)被空隙隔開(kāi)的導(dǎo)電層。按壓屏幕將使兩個(gè)導(dǎo)電層接觸，這使得流向處理器或控制器的電流發(fā)生變化，再由處理器或控制器將這一變化解釋為一次觸摸(輸入)。

電阻式觸摸屏可以在受污染和液體威脅的環(huán)境中提供極高的成本效益、一致性和耐用性。缺點(diǎn)則包括只有75%的透光率。

電容式觸摸屏面板覆蓋有一層帶透明導(dǎo)體的玻璃板或其它絕緣體。當(dāng)用手指觸摸時(shí)，由觸摸引起的電場(chǎng)會(huì)在觸點(diǎn)處產(chǎn)生可測(cè)量的電容值變化。

控制器或處理器檢測(cè)觸摸位置和電容的變化，并將它們轉(zhuǎn)換為特定類(lèi)型的輸入。雖然這種技術(shù)在物理上比電阻技術(shù)更需要技巧一些，但電容技術(shù)可以傳送約90%的屏幕光線。

聲表面波(SAW)技術(shù)在觸摸屏面板上傳送超聲波。當(dāng)觸摸屏幕時(shí)，手指或觸摸裝置會(huì)吸收一部分超聲波。這樣，變化了的超聲波會(huì)記錄觸摸位置，并將它們發(fā)送給控制器。

與電阻和電容設(shè)計(jì)相比，SAW技術(shù)具有更好的圖像清晰度、分辨率和更多的光線傳送。所有面板都是玻璃的，不會(huì)產(chǎn)生磨損。SAW屏幕的缺點(diǎn)是組成元件不能被完全密封。可行的應(yīng)用包括ATM、自動(dòng)信息亭和其它室內(nèi)應(yīng)用。

市場(chǎng)狀況

市 場(chǎng)上不乏可供設(shè)計(jì)工程師和最終用戶選擇的LCD和觸摸屏顯示器。例如，Elo TouchSystems公司推出的交互式數(shù)字標(biāo)牌(IDS)觸摸系統(tǒng)就整合了精密聲學(xué)脈沖識(shí)別觸摸屏技術(shù)和商業(yè)級(jí)大尺寸LCD面板(圖 2)。據(jù)該公司介紹，這些產(chǎn)品是唯一在大尺寸面板中應(yīng)用無(wú)邊框、邊到邊玻璃觸摸屏技術(shù)的顯示器。

為 了適應(yīng)商業(yè)應(yīng)用的嚴(yán)苛環(huán)境，這些32英寸至46英寸的面板還采用了Elo TouchSystems公司的聲學(xué)脈沖識(shí)別(APR)觸摸技術(shù)，該技術(shù)可確保一致性的觸摸功能。可選的計(jì)算機(jī)模塊支持Intel的賽揚(yáng)雙核處理器或 Core 2 Duo處理器，并對(duì)媒體帶寬和交互性作了優(yōu)化。

在有源矩陣有機(jī)發(fā)光二極管(AMOLED)顯示器技術(shù)的基礎(chǔ)之上，Samsung Mobile Display(圖3)正在將白光效率從目前的20cd/A提升到40cd/A。這使得在不遠(yuǎn)的將來(lái)，AMOLED的壽命將從5萬(wàn)小時(shí)增加到10萬(wàn)小時(shí)，而功耗從62W降低到30W以下。

Samsung Mobile Display公司還計(jì)劃在AMOLED制造工藝中采用高級(jí)色彩圖案方法，并用薄膜方法替代目前的玻璃基板封裝。這樣的產(chǎn)品將在2011年第1季度推出。

借助三維技術(shù)的復(fù)興，Toshiba Mobile Display已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一款面向三維眼鏡(圖4)的光學(xué)補(bǔ)償彎曲(OCB)LCD面板。據(jù)該公司介紹，OCB技術(shù)采用主動(dòng)快門(mén)方式，可以實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)和廣視角，同時(shí)保持很高的對(duì)比度。

安裝了OCB面板的玻璃具備快速的快門(mén)開(kāi)關(guān)時(shí)間，從而極大地減少了3D串?dāng)_。此外，更廣的視角可以在寬廣的視野范圍內(nèi)提供更清晰逼真的三維圖像。

OCB顯示器的技術(shù)指標(biāo)包括：0.1ms(開(kāi))和1.8ms(關(guān))的快門(mén)響應(yīng)速度；正對(duì)顯示器時(shí)，對(duì)比度為5000:1，30o視角時(shí)對(duì)比度為1000:1；3D串?dāng)_率小于0.1%(30o視角)；透光率達(dá)到33%。

令顯示器業(yè)界感到震驚的是，位于美國(guó)德州的UniPixel Display公司聲稱(chēng)其推出的獨(dú)特顯示架構(gòu)、技術(shù)和方法均超越目前市場(chǎng)上的任何競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。該公司相信，UniPixel技術(shù)在任何可測(cè)量的指標(biāo)方面都勝過(guò)OLED、等離子和LCD技術(shù)。

這 種技術(shù)采用了時(shí)間復(fù)用光學(xué)快門(mén)(TMOS)，可以提供更明亮、更清晰的圖像，并且具有更高的對(duì)比度和更豐富的色彩，并且在直射光線下具有更好的可讀性。在 效率方面，該公司表示Uni-Pixel顯示器的功耗要比競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)低很多。這些顯示器可支持很小和很大尺寸的應(yīng)用，包括LCD、OLED或等離子元件涉及 的全部尺寸。

UniPixel公司表示，其有源層薄膜使得TMOS方法更簡(jiǎn)單、更便宜，同時(shí)還能提高性能。據(jù)該公司介紹，單 層這樣的薄膜就可以取代LCD面板的液晶、色彩濾波器、偏光鏡、胞狀結(jié)構(gòu)和亮度增強(qiáng)薄膜。緊湊的邊緣光可取代大型背光燈。這些顯示器的目標(biāo)應(yīng)用范圍十分廣 泛，從蜂窩/智能手機(jī)到用于電視和標(biāo)牌設(shè)計(jì)的大型顯示器等。

柔性顯示器

柔性顯示器具有非常好的便攜性和極高的效率，目前正處于商業(yè)開(kāi)發(fā)階段的中期階段。許多先進(jìn)的技術(shù)正不斷被開(kāi)發(fā)出來(lái)，最著名的要數(shù)亞利桑那州立大學(xué) (Arizona State University)的柔性顯示器中心(FDC)和E Ink、索尼(Sony)、Ntera和Seiko Epson等公司開(kāi)發(fā)的技術(shù)。

與LCD不同，柔性顯示器是非常柔軟、可以彎曲和可以成型的元件，非常適合眾多緊湊型和大尺寸的設(shè)計(jì)。而且柔性顯示器又薄又輕，實(shí)際上可適應(yīng)所有的便攜式應(yīng)用。最根本的是，用戶能夠卷起便攜式計(jì)算機(jī)、顯示器等設(shè)備，然后簡(jiǎn)單地塞進(jìn)公文包的日子已不再遙遠(yuǎn)。

Ntera公司的NanoChromics Ink Systems支持在各種柔性基板上以極具成本效益的方式制造印刷好的電子顯示器。他們采用標(biāo)準(zhǔn)印刷技術(shù)和設(shè)備，即單張或卷筒印刷、苯胺印刷和噴墨印刷等。

顯示器的厚度可以小于30μm。這種工藝也可以生產(chǎn)低功耗顯示器(只在圖像刷新期間消耗功率)，支持1.5V電源系統(tǒng)、多種顏色及單基板架構(gòu)，并且支持當(dāng)前的智能卡熱層壓工藝。

在 單基板上包含多層印刷結(jié)構(gòu)的低功耗NanoChromic顯示器(NCD)采用逐層印刷技術(shù)，該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)從簡(jiǎn)單的圖標(biāo)顯示器到分段式和矩陣顯示器(圖 5)的各種柔性設(shè)計(jì)。NCD具有超薄和太陽(yáng)光下可讀的特性，因此適合用于許多產(chǎn)品，包括智能卡、智能封裝、智能對(duì)象、塑料卡、封裝、標(biāo)簽、RFID系統(tǒng)、 賀卡、玩具和游戲機(jī)等。

以柔性顯示器領(lǐng)域中多項(xiàng)技術(shù)突破而知名的FDC公司發(fā)布了在柔性無(wú)玻璃基板上構(gòu)建的第一款觸摸屏有源矩陣顯示器，該產(chǎn)品支持實(shí)時(shí)用戶輸入。

在 FDC與合作伙伴E Ink及DuPont Teijin組成的團(tuán)隊(duì)共同努力下，這款顯示器通過(guò)整合FDC的低溫薄膜晶體管技術(shù)、DuPont Teijin Film公司的Teonex聚鄰苯二甲酸酯薄膜技術(shù)和E Ink的Vizplex墨水層壓技術(shù)而構(gòu)建出有源矩陣電泳顯示器，也稱(chēng)作電子紙顯示器(圖6)。

由E Ink和愛(ài)普生(Epson)公司合作開(kāi)發(fā)的一款低功耗顯示控制器負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)觸摸屏功能。此外，這款顯示器采用Wacom公司的感應(yīng)式觸摸屏技術(shù)，通過(guò)觸控筆支持實(shí)時(shí)用戶輸入。顯示屏僅在用戶激活電子紙的時(shí)候消耗功率。

E Ink公司研究與高級(jí)開(kāi)發(fā)部副總裁Michael McCreary表示，這些努力的最終目標(biāo)是“要激勵(lì)眾多允許用戶使用超低功耗顯示器遠(yuǎn)程輸入、存儲(chǔ)或發(fā)送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的應(yīng)用，而且這種顯示器具有耐用、太陽(yáng)光下可讀、重量輕和厚度薄的特點(diǎn)。”

今 年5月，索尼公司推出了一款80μm厚、4.1英寸寬、121ppi的有機(jī)薄膜晶體管(OTFT)(圖7)顯示器，該顯示器能夠圍著圓柱體卷曲。這款全色 彩有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)顯示器采用了索尼獨(dú)創(chuàng)的有機(jī)半導(dǎo)體材料“PXX(peri-xanthenoxanthene)衍生物”，驅(qū)動(dòng)力是傳統(tǒng) OTFT的8倍。

索尼公司指出，這種432×240 RGB顯示器是首款采用集成式柵極驅(qū)動(dòng)電路和OTFT的OLED顯示器。它的卷繞能力是通過(guò)消除了顯示器中的剛性驅(qū)動(dòng)器IC實(shí)現(xiàn)的。

為進(jìn)一步提升顯示器的柔性，索尼公司專(zhuān)門(mén)針對(duì)OTFT和OLED集成電路中的所有絕緣體開(kāi)發(fā)了有機(jī)絕緣材料。這款顯示器的其它特性包括：16,777,216種顏色、峰值亮度超過(guò)100cd/m2、對(duì)比度大于1000:1，最小彎曲半徑為4mm。

獨(dú)特的另類(lèi)技術(shù)

就像其他任何流行的技術(shù)一樣，總有一些有別于普通和獲獎(jiǎng)技術(shù)的獨(dú)特及創(chuàng)新技術(shù)。顯示器市場(chǎng)也是兩者兼有。

今年早些時(shí)候，交互式技術(shù)開(kāi)發(fā)商Displax公司推出了據(jù)稱(chēng)是業(yè)界第一種交互式技術(shù)，能夠?qū)⑷魏畏菍?dǎo)電的平面或曲面轉(zhuǎn)換成多點(diǎn)觸摸屏(圖8)。這家位于Braga(即著名的葡萄牙硅谷)的公司將一種正在申請(qǐng)專(zhuān)利的控制器和軟件與比紙還要薄的透明聚合物薄膜整合在一起。

將 這種薄膜應(yīng)用于玻璃、塑料或木材表面，不管這些表面是平的或是曲的，都能使它們具有交互性。特別要指出的是，這種技術(shù)還能與標(biāo)準(zhǔn)的LCD屏集成，從而擴(kuò)展 交互形式的功能。這種薄膜可以用在對(duì)角尺寸長(zhǎng)達(dá)3米的平坦表面。它允許用戶不僅通過(guò)觸摸與激活表面進(jìn)行交互，而且還可以通過(guò)吹氣來(lái)實(shí)現(xiàn)交互。目前，電容技 術(shù)可以在50英寸的屏幕上檢測(cè)出多達(dá)16個(gè)手指。

控制器可以處理多個(gè)來(lái)自附著于觸摸表面的聚合物薄膜中納米線網(wǎng)格的輸入信號(hào)。每當(dāng)手指觸摸屏幕或用戶向屏幕表面吹氣時(shí)，就會(huì)有電子擾動(dòng)傳送給控制器進(jìn)行分析和轉(zhuǎn)換。Displax公司的多點(diǎn)觸摸技術(shù)產(chǎn)品已經(jīng)在7月份開(kāi)始出貨。

在主流市場(chǎng)中，我們很少聽(tīng)說(shuō)或有機(jī)會(huì)看到這些東西，它們從未在實(shí)驗(yàn)室之外生產(chǎn)過(guò)。下面就是一個(gè)“值得嘗試”的例子。

兩 位極富想像力的設(shè)計(jì)師Kyung-Ryul Lim和Miyeon Kim在2008年發(fā)明了“8”移動(dòng)電話，這種電話在形狀像8的框架上(圖9)上集成了兩個(gè)LCD。每個(gè)顯示器可以執(zhí)行不同的功能，例如作為輸入文本內(nèi)容 的鍵盤(pán)，或?qū)⒄麄€(gè)設(shè)備轉(zhuǎn)變成數(shù)字相框等其它輸入任務(wù)。這種設(shè)備很有發(fā)展前途，用戶居然真的能用它來(lái)?yè)艽蚝徒勇?tīng)電話。