PDA手機(jī)顯示器設(shè)計(jì) - 全文

　　分析iPhone所以造成熱購風(fēng)潮，其主要特色為，iPhone具有炫麗的螢?zāi)划嬅?，不但有寬廣清晰的視角表現(xiàn)，更有同時(shí)多點(diǎn)操作觸控螢?zāi)还δ芴厣?，在此同時(shí)，隨著蘋果iPhone產(chǎn)品發(fā)表，也帶動(dòng)觸控式顯示面板商機(jī)，觸控面板吸引更多消費(fèi)電子產(chǎn)品仿效、采用，包括：手機(jī)、NB、MP3、超迷你電腦(UMPC)…等可攜式電子配備，漸有相關(guān)應(yīng)用推出。

　　除觸控技術(shù)外，行動(dòng)裝置關(guān)鍵的面板技術(shù)，也因多項(xiàng)技術(shù)逐步成熟后，讓行動(dòng)裝置的顯示需求可有更多選擇，例如可撓曲的電子紙已有廠商開發(fā)出彩色顯示技術(shù)，而AMOLED的商品化技術(shù)，亦有手機(jī)、數(shù)位相機(jī)等產(chǎn)品相繼采用，讓行動(dòng)裝置的顯示器的技術(shù)戰(zhàn)局，愈來愈精彩。

　　如何解決行動(dòng)裝置省電需求

　　新型智慧型PDA或手機(jī)，傾向于把傳統(tǒng)行動(dòng)通信與多媒體…等多元附加功能，包括數(shù)位相機(jī)(DSC)、音樂播放機(jī)(MP3)、視訊會(huì)議以及全球定位系統(tǒng)，甚至可攜式數(shù)位廣播電視…等都整合在一起。諸多附加需求，不同電源電壓與電流需求便不斷增加，使電力耗能成為亟待解決的問題。

　　如何將封裝空間縮減，并能同時(shí)支援更大的功率輸出?如采零件整合的電源系統(tǒng)單晶片(power-system-on-a-chip)設(shè)計(jì)，將有助行動(dòng)電話電源應(yīng)用效率;如何實(shí)現(xiàn)最佳效率、并延長電池供電時(shí)間，同時(shí)又降低電源雜訊干擾?其中需注意相關(guān)電源解決方案。

　　例如，選用具充電控制、電池監(jiān)視和電池保護(hù)…等電源管理系統(tǒng)時(shí)，審慎配置電源轉(zhuǎn)換元件，如采電感為基礎(chǔ)并且內(nèi)建FET開關(guān)的交換式電源轉(zhuǎn)換器，能確保整體效率;依不同智慧型手機(jī)零件搭配不同電源需求設(shè)計(jì)，如考量射頻採用壓控振蕩器(VCO)及鎖相回路(PLL)，需要極低雜訊和高電源拒斥比的供電。

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　　另需將直流轉(zhuǎn)換器開關(guān)頻率，及其2階和3階諧波，保持在中頻頻帶。采用動(dòng)態(tài)/可適性電壓調(diào)整技術(shù)(DVS/AVS)，可將閉回路系統(tǒng)中的處理器和穩(wěn)壓器連結(jié)，確保系統(tǒng)正常工作，并將數(shù)位電源供應(yīng)的輸出電壓動(dòng)態(tài)調(diào)整至最小值。

　　功率放大器也因此將被最佳化，并達(dá)最大傳送功率，獲得最高效率。採用最新製程技術(shù)，有利迅速修改、并利用現(xiàn)有的離散元件設(shè)計(jì)，提供不同整合程度的半導(dǎo)體晶片。另因新型顯示技術(shù)OLED顯示器，藉其超高的對(duì)比值、快速響應(yīng)時(shí)間和寬廣的視角優(yōu)勢，擴(kuò)大市場佔(zhàn)有率，故需依不同材料如聚合物或小分子、主動(dòng)或被動(dòng)矩陣控制、電流和電壓驅(qū)動(dòng)技術(shù)，以及不同偏壓供應(yīng)電路…等，評(píng)估不同解決方案。

　　而被動(dòng)矩陣顯示器需要1組電源升壓轉(zhuǎn)換器、主動(dòng)矩陣顯示器需正/負(fù)偏壓電源供應(yīng)…等，采用能縮小電路板面積的微型直流轉(zhuǎn)換器，輔助類比電路上所需電路隔離式輸出電源和降低雜訊設(shè)計(jì)，提供隔離式電源轉(zhuǎn)換功能，確保符合工業(yè)應(yīng)用與電信、醫(yī)療設(shè)備…等安全規(guī)范要求。

　　采用整合與分布式智慧型電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)，如參用類似bqJUNIOR晶片，可以蒐集必要的全部資訊，又能執(zhí)行相關(guān)邏輯計(jì)算，將有助系統(tǒng)主機(jī)處理器相關(guān)演算法發(fā)展，并能減少產(chǎn)品研發(fā)時(shí)間與成本。例如，TIOMAP1710應(yīng)用處理器，便是很好的搭配，透過OMAP5910嵌入式晶片，即能取得所需的電源資訊，供有效節(jié)能與安全控管。

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　　最后，建議採用電源系統(tǒng)單晶片(power-system-on-a-chip簡稱PSOC)的整合功能，相對(duì)地有助于行動(dòng)通信，尤以高階智慧型PDA或手機(jī)開發(fā)研制所需零件整合，符合多功能整合系統(tǒng)的精簡零件目標(biāo)，不但可大幅降低制造成本、減少電路板面積、精簡產(chǎn)品組裝和制程、系統(tǒng)可靠度測試將隨之縮短，并有助更高階晶片之整合度與發(fā)展流程效率，進(jìn)而加快產(chǎn)品量產(chǎn)與上市時(shí)間，確保產(chǎn)品競爭力。

　　例如TI制TPS65010就是具備高整合度、高功能的電源系統(tǒng)單晶片PSOC。專門支援行動(dòng)通信相關(guān)電源管理需求應(yīng)用，包括PDA、數(shù)位相機(jī)、多媒體智慧型手機(jī)等產(chǎn)品;只要系統(tǒng)使用單顆鋰電池或是鋰聚合物電池，并包含多組電源線路和先進(jìn)應(yīng)用處理器，TPS65010就能處理電源系統(tǒng)整合，達(dá)最佳運(yùn)作效能。

　　TPS65010可有效縮小電路板面積，最多只需傳統(tǒng)電路設(shè)計(jì)的1/3電路板面積，內(nèi)建2個(gè)同步直流降壓轉(zhuǎn)換器、整合式FET電晶體等，可供系統(tǒng)電源1A轉(zhuǎn)換及處理器核心電源400mA轉(zhuǎn)換，在最大工作模式下達(dá)到97%轉(zhuǎn)換效率。

　　國內(nèi)面板廠技術(shù)發(fā)展現(xiàn)況

　　早期廣視角技術(shù)MVA(Multi-Domain Vertically Aligned)是由日本Fujitsu所開發(fā)，其技術(shù)特徵是在原無電壓狀態(tài)下，液晶分子排列狀態(tài)是垂直於玻璃面板，表示光線被阻隔成黑色狀，加上電壓后，液晶分子就成斜水平狀，便接受影像光線之傳導(dǎo)與穿透。MVA技術(shù)其優(yōu)點(diǎn)包括，高對(duì)比、廣視角、無灰階反轉(zhuǎn)、高解析度、快速反應(yīng)時(shí)間…等。

　　目前市面有ViewSonic採用改良的SuperClear MVA技術(shù)，大幅改進(jìn)傳統(tǒng)液晶螢?zāi)涣炼炔痪鶆蚺c可視角度窄的缺點(diǎn)，也使其影像產(chǎn)品對(duì)比提高、色彩顯示更優(yōu)化。

　　友達(dá)在MVA設(shè)計(jì)考量是，為改善液晶電視在觀看視角上的限制與大視角色偏現(xiàn)象，目前已自行開發(fā)新一代超廣視角AMVA (AUO Advanced MVA)技術(shù)，運(yùn)用比傳統(tǒng)MVA技術(shù)更多的區(qū)域畫素(Domains)，來解決大視角色偏的問題，同時(shí)能達(dá)到178度的超廣視角，大幅提昇至大於5,000 : 1之超高對(duì)比，并呈現(xiàn)更真實(shí)鮮艷的色彩與更好的影像品質(zhì)。

　　另基于改善動(dòng)態(tài)影像反應(yīng)速度，采用了ASPD—Simulated Pulsed Driving有效解決LCD殘影問題，以及採ASPD—Full HD 120 Hz Driving使影格速率(Frame Rate)提升，該技術(shù)并提升了動(dòng)態(tài)畫面反應(yīng)時(shí)間(約灰階4ms;MPRT 8ms) ，有效改善動(dòng)態(tài)影像畫質(zhì)表現(xiàn)。另友達(dá)開發(fā)可攜式顯示器廣視角(AMVA-mobile)技術(shù)更高的對(duì)比、更廣的視角及更快灰階間反應(yīng)速度，及維持高穿透率…等需求，有效應(yīng)用于數(shù)位相機(jī)及行動(dòng)電話、PDA…等小尺寸液晶螢?zāi)粦?yīng)用。友達(dá)另開發(fā)HiColor技術(shù)，其色彩飽和度為傳統(tǒng)液晶顯示器的1.33倍，為利用RGB 3原色混光LED背光模組，該技術(shù)能使色彩再現(xiàn)程度由NTSC 72%提升至NTSC 105%。強(qiáng)化色彩亮麗飽滿與鮮艷效果。

　　觸控面板技術(shù)競爭現(xiàn)況

　　行動(dòng)裝置附加觸控螢?zāi)还δ?，近來成為設(shè)計(jì)熱潮，F(xiàn)reescale嘗試在工業(yè)用人機(jī)介面(HMI)應(yīng)用導(dǎo)入觸控式熒幕控制器，其嵌入式處理器MCF5227x LCD採32位元運(yùn)算，適用在需高效能、整合性與設(shè)計(jì)彈性的人因控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，符合商用與工業(yè)應(yīng)用需求。如在圖形顯示介面添加熒幕觸控功能，而不須設(shè)計(jì)大量的分離式控制器及其它元件。

　　透過這款高度整合的元件結(jié)合單晶片彩色LCD與觸控螢?zāi)豢刂破?，可讓人輕易地透過觸控式使用介面，發(fā)揮各種操控之應(yīng)用功能。據(jù)Freescale描述，該處理器之應(yīng)用還包括大樓/住宅自動(dòng)化、HVAC與照明控制系統(tǒng)、火災(zāi)/安全控制系統(tǒng)、醫(yī)療與病患監(jiān)控產(chǎn)品、測試與量測裝置、零售點(diǎn)(POS)系統(tǒng)以及大型家電(烹調(diào)、冷凍及洗濯機(jī)具…等應(yīng)用，顯示未來觸控螢?zāi)徊僮鲬?yīng)用與角色，將無遠(yuǎn)弗屆。

　　從技術(shù)面向看，電阻式觸控螢?zāi)?，現(xiàn)階段仍會(huì)是市場主流，由於它價(jià)格低廉且可以手指與觸控筆進(jìn)行操作，即便電阻式觸控螢?zāi)徊荒陀?、且傳?dǎo)上較不靈敏，但低價(jià)優(yōu)勢也讓這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用暫時(shí)主導(dǎo)市場，該產(chǎn)品目前在Kiosk、零售通路商、財(cái)金、電子書與醫(yī)療市場上都很流行。

　　考量投射電容式觸控螢?zāi)荒陀眯耘c傳導(dǎo)性均比電阻式好，許多廠商紛紛在研發(fā)此種技術(shù)，其中蘋果iPhone觸控?zé)赡槐悴捎猛渡潆娙菔郊夹g(shù)。未來觸控面板如何滿足特定功能需求及差異化?將會(huì)是提升產(chǎn)品獲利的關(guān)鍵所在。類似防眩光、低反射、防掌觸…等技術(shù)，對(duì)小尺寸消費(fèi)型行動(dòng)設(shè)備而言，輕、薄、短、小便是產(chǎn)品趨勢，觸控面板肯定需朝更薄、更輕、更低成本方向努力。

　　目前蘋果iPhone手機(jī)觸控面板晶片是採用美商新思(Synaptics)產(chǎn)品，以電容式感應(yīng)技術(shù)為主。新思筆電觸控板在全球市佔(zhàn)率已高達(dá)60%，預(yù)料近期將積極投入手機(jī)觸控面板市場。其供應(yīng)客戶尚包含叁星及LG推出PRADA手機(jī)…等。新思也將***代工廠納為目標(biāo)客戶，主要是看重***為全球最大代工基地：包括NB (80%)、液晶顯示器(66%)…等，同時(shí)也是手機(jī)、GPS…等掌上型產(chǎn)品的生產(chǎn)基地。新思已在臺(tái)成立設(shè)計(jì)研發(fā)中心，將提供客戶客制化觸控技術(shù)，預(yù)期可以縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)到上市的時(shí)程。

　　由于美日大廠Synaptics、ALPS、TI…等掌握電阻式及電容式觸控面板之部分專利權(quán)效期即屆滿。而***觸控面板廠商如義隆、迅杰與偉詮電…等，在電容式觸控面板技術(shù)已耕耘長久時(shí)間，未來商機(jī)將可期。

　　行動(dòng)裝置顯示面板未來技術(shù)重點(diǎn)

　　高解析度：采用QVGA或比QVGA更高規(guī)格的高畫質(zhì)顯示器，已成為多媒體手機(jī)主流規(guī)格，如2007年第1~2季，QVGA已佔(zhàn)整體手機(jī)主面板用TFT LCD出貨量33%以上。未來PDA或手機(jī)面板解析度將持續(xù)向VGA或WVGA推進(jìn)。尤其現(xiàn)流行之GPS圖資、網(wǎng)路瀏覽器及影片播放功能，均期待擁有VGA解析度，另全球最高解析度手機(jī)原為NEC N904i (3吋、854×480)機(jī)種，但NTT DoCoMo於2007年末一口氣推出10款864×480解析度手機(jī)。故VGA等級(jí)PDA或手機(jī)預(yù)計(jì)在2010年約可達(dá)10%。

??????? 廣視角：廣視角功能可滿足影像分享效果，廣視角功能朝全視角無色偏方向發(fā)展，同大尺寸LCD TV面板，手機(jī)面板廣視角亦有MVA及IPS等2大陣營。事實(shí)上，2大陣營成員與大尺寸LCD TV面板亦多半重復(fù)。MVA陣營由夏普領(lǐng)軍(Mobile ASV)、三星電子、友達(dá)、勝華、統(tǒng)寶…等。IPS陣營則由日立及LPL主導(dǎo)。

　　觸控螢?zāi)唬河|控式面板手機(jī)應(yīng)用，原僅有電阻式技術(shù)，iPhone帶動(dòng)電容式觸控面板手機(jī)應(yīng)用。iPhone采用投射式觸控式面板，更具備多點(diǎn)觸控功能，全觸控式面板完全無按鍵，而多點(diǎn)式觸控可以2指拉動(dòng)方式自由調(diào)整畫面。

　　高顯色性：多媒體顯示器顯示可達(dá)1,677萬色，將逐漸導(dǎo)入多媒體手機(jī)，色飽和度由NTSC 72%趨向90%以上，日系機(jī)種采用類似大尺寸LCD TV級(jí)面板。TFT LCD現(xiàn)已不再採用小於6.5萬色驅(qū)動(dòng)IC，甚至部分CSTN LCD或PMOLED已采用6.5萬色甚至26萬色驅(qū)動(dòng)IC，目前臺(tái)廠在1,677萬色驅(qū)動(dòng)IC出貨比例仍不足10%。目前Nokia在其中高階手機(jī)大量導(dǎo)入1,677萬色，而其它廠商目前已逐步跟進(jìn)。以往一般手機(jī)用TFT LCD色飽和度約為NTSC 50~60%左右，唯多媒體手機(jī)普遍採用高色飽和度面板。