自从第一支手机诞生以来，屏幕一直是决定用户满意度的关键因素；随着人们需要的信息越来越丰富，LCD屏幕也从简单的单线七段显示设备发展成为能够显示高分辨率影像和视讯的高级彩色屏幕。

此外手机和其它手提通信产品正迅速融合，成为整合了PDA、数字静止影像和录像机、音乐播放器、网络浏览、GPS、游戏和媒体等丰富功能在内的多媒体设备。行动设备的未来应用在很大程度上也取自于显示技术的发展。影像、串流视讯（streaming video）和交互式游戏等应用，增加了用户更换手机的需求，同时也增加了手机厂商创造新服务的动力，请参考图一。

《图一 行动服务市场接受趋势》

最重要的是，对彩色屏幕的需求刺激了整个产业的发展。屏幕不再仅仅是做为地址、查询日历和记忆电话号码的撷取点，并成为一个提供用户新使用经验基础的动态平台。

彩色屏幕带动AMLCD技术发展

大多数行动应用都依赖STN-LCD（超扭曲向列液晶显示器）技术来满足其显示需求。事实上，对于过去10年间行动电信业务的繁荣发展，简单的单色STN屏幕功不可没。利用简单的被动数组地址结构（passive-matrix addressing scheme），单色STN屏幕即非常可靠、且具低成本及低功耗。

随着彩色屏幕在手机中的应用，针对行动应用的主动数组LCD（AMLCD）发展很快。AMLCD与简单被动数组技术相比有许多优点，因为AMLCD可提供强化的影像效能，特别是对于快速发展的影像和游戏应用。

与用来生产计算机和电视大尺寸屏幕的技术不同，针对行动应用开发的AMLCD是高度通用的客制化显示器。随着服务供货商提供的行动服务和新应用越来越多，主动数组LCD在手机中的应用将会在全球大众市场中继续普及，而且到2007年以后还将进入低阶手机和行动设备市场。

AMLCD解决方案拥有包括非晶硅（a-Si）TFT和低温多晶硅（LTPS）TFT在内的全面AMLCD技术；目前a-Si屏幕占有全球AMLCD屏幕销售量的90％以上。参考图二。

《图二 行动通讯应用之显示技术市场概况》

低温多晶硅技术

LTPS是一项快速发展的新兴技术，其优点如下：

在目前笔记本电脑中通常使用的AMLCD中，每个像素都是由直接制作在玻璃基底上的一个非晶硅晶体管来驱动的。然而，为形成一个完整的显示系统，这些非晶硅晶体管必须由标准硅整合电路驱动，后者通常利用玻璃基底上的芯片固定技术（chip-on-glass）安装在屏幕上。对于小尺寸视讯屏幕，这些驱动器IC的成本和尺寸变得非常突出。目前已有一种新的半导体制程可以使这些驱动IC消失，而让整个玻璃表面成为一个主动层，新的显示结构就在此一主动层中完成。

在低温多晶硅（p-Si）的制作过程中，首先是利用目前LCD产业中常见的生产技术将非晶硅覆盖在大尺寸玻璃基板上。这种非晶硅的问题在于其电荷载子（charge-carrier）移动率低，而且其内在稳定性差。尽管对于制造开关单独显示像素的晶体管来说是足够的，但对于处理驱动屏幕所需要的逻辑和混合信号功能却是不够的。这也是为什么目前的AMLCD面板需要额外的硅芯片的原因。

目前一种创新的方法是可以将这层非晶硅薄膜加热到其熔点以上，因此当其冷却时会结晶为多晶硅。整个过程是利用准分子雷射完成的；雷射可以将局部的非晶硅材料加热仅数纳秒（nanoseconds）的时间，同时保证最大处理温度低于玻璃衬底处理所需要的450℃温度限制。这一过程与现代CD-RW光学储存技术中所使用的再结晶现象类似。

具备发展潜力的多晶硅技术

与非晶硅相比，多晶硅中的电荷载子移动率要快得多。采用准分子雷射来控制微米区域改良的技术，可将多晶硅中的电荷载子移动率提高到IC生产中使用的硅材料电荷载子迁移率的90％左右。多晶硅不仅速度更快，与非晶硅不同的是，多晶硅还能够制作CMOS晶体管，因此IC产业目前在仿真、数字和混合信号电路设计方面所拥有的现有经验和技术都可应用于多晶硅结构。

多晶硅具有这样的潜力，可将目前生产主动数组LCD所需要的一切，都整合在更小尺寸的组件中，从而为行动设备的美学设计和人体工学设计留下更大的自由度，并使得组装更简单，产品更成熟、更可靠。同时，多晶硅技术还可降低待机功耗。然而，与非晶硅相比，多晶硅需要更为复杂和昂贵的制程，通常需要三个额外的加模步骤。尽管多晶硅的成本更高，由于它提供更高的分辨率和更多的色彩，显示面积也更大，因而适合某些特定用途。

多晶硅在玻璃基底上的应用前途光明，同时它在塑料衬底上的应用前景也不错。实验结果已经表明处理温度可进一步降低到275度或更低，从而实现在塑料薄膜上制作多晶硅层。这有可能为弹性显示器打开一个完全崭新的世界，弹性显示器可以安装在手机的曲形表面，还可以包裹在日常用品的表面，如饮料罐上。

智能型显示器

除了改善现有小尺寸AMLCD的价格效能比以外，多晶硅技术还实现了新一代智能型和低功耗显示器。随着致力于降低多晶硅晶体管阈值电压的研发工作取得进一步发展，此类新型显示器将可直接连接到目前主导消费电子市场的低电压、低功耗CMOS SoC解决方案，同时降低显示器件中整合的多晶硅电子电路的功耗。

更为复杂的多晶硅电路也开始从外围移向显示器像素结构附近。例如，利用更细线宽设计规则，可以在像素数组的后面直接制造一个完整的储存结构，从而替代现有显示系统中的外部储存内存。即使在屏幕中仅整合部分帧储存功能也非常有用，这意味着当显示简单静止影像时（如在行动待机模式），所有显示接口和多路电路都可关闭，因而可大幅降低功耗（10倍左右）。在彩色屏幕中的每个像素整合1-bit储存单元后可以提供显示8种颜色的能力。

这种屏幕很快就能提供给消费者，一款384列（128×3 RGB像素）×160行反射式彩色AMLED已经出现，其中整合了所有行和列驱动器电路和4-bit DAC，同时还在像素数组后整合了每像素1-bit的帧储存内存。该款屏幕整合DC/DC变换器产生驱动屏幕的电压，采用3V电源工作并可直接连接到3V逻辑系统。因此，显示8种颜色静止影像时的总功耗远远低于1mW。

有机发光二极管（OLED）技术

聚合物OLED屏幕最初应用于需要小型屏幕的产品，如家用电器、可携式音频设备、手机、PDA、数字相机和类似应用。事实上，采用小型PolyLED屏幕的产品已经出现在消费市场上。未来聚合物OLED屏幕将可望走入PC显示器、电视和其他大尺寸显示应用。

与LCD相比较，聚合物OLED屏幕较受到功耗的约束，但今后聚合物OLED屏幕的功耗将会接近LCD的效能。聚合物OLED可能永远也不会被采用的一个领域，就是需要时刻“充电”模式的应用，如在手表中的应用。

除了以上这些应用以外，弹性PolyLED显示器件也在研究之中，因为其超薄两层或三层三明治结构使其可制作在弹性塑料衬底上。其超薄特点还减轻了弯曲时结构中产生的应力，这使得PolyLED成为可卷曲屏幕的潜在技术选择。另一项优点是显示亮度或对比度随视角的变化很小。做为自发光组件，PolyLED还同时具有良好的日间和夜间可视性。

结语

根据市场调查机构Stanford Resources 估计，中小尺寸平面显示应用到2005年将增长到22亿美元以上。而由以上的介绍可以看出，很多显示技术各有其独特的优点，非常适合于特定的行动应用领域；预期在未来一段时间内，这些类型的显示技术将会共存。（本文转载自《零组件杂志》151期）

（作者为飞利浦行动显示系统Philips MDS资深技术总监）

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