移動電話用STN-LCD的技術動向

2019-11-03 09:50:00

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移動電話用STN-LCD的技術動向——大容量化和彩色化目前，移動電話市場迅速發展壯大，進入1999年以后，I-mode 的成功和帶WAP功能移動電話的銷售，人們可用以收發E－mail并訪問Internet。與此同時，對LCD的規格要求也有了很大變化。服務內容的變化和LCD的改進從1997年開始顯示圖形的LCD成為主流，這是為使用漢字顯示電話簿的需要而發展起來的。由最初的1／32發展到1／64占空比的顯示容量。預計今后將發展到1／80占空比左右。因此，對于LCD來說，除了字符和圖形的差異以外，容量也階段性地增加了。進入1999年后，I－mode和WAP的出現，使LCD的畫面由96×108像素發展到120×160像素。要進行以E－mail和Internet為基礎的服務內容而作I-mode顯示時，最小容量是8列×6行漢字（對于12點陣字體是96 ×72像素），加上表示天線圖標的顯示區域。今后，隨著服務內容的擴充，服務內容供應商（特別是娛樂類）對彩色化的要求日益增強。1999年末起，彩色LCD移動電話開始出現，預計2000年彩色化會進一步發展。今后移動電話所要求的顯示規格隨著移動電話服務內容的普及，要求LCD彩色化和一些質的變化，歸納其要求如下：1．大容量 110×120×128×160像素2．彩色化 256色3．小巧薄型化盡量薄、小4．低功耗 2mW以下5．高畫質更好的可視性大容量化將STN－ LCD大容量化并不難，但同時實現小巧薄型化、低功耗是比較困難的。將從前由LCD屏和TAB構成的圖形LCD大容量化將產生如下問題： 1．功牦增大（驅動電壓升高）橫軸表示驅動條件（占空比或偏壓），縱軸表示驅動電壓。用minx3～minx6表示3～ 5倍升壓時的最小電壓。用階梯狀線表示任意升壓倍率可能的驅動條件。例如，對于1／64占空比，用4倍升壓來解決驅動電壓問題。而1／120占空比時，則需要6倍升壓。驅動 LCD的升壓電路內裝在 LCD驅動電路上。當采用5倍或6倍升壓時，效率降低，功耗也將增大，加負載時電壓下降也很大，顯示品質下降。另外，隨著今后顯示向著多灰度級和彩色化的發展，功耗要比顯示黑白兩態時增加2～3倍。為了解決上述問題，將采用MLS驅動（后敘）降低功耗并正在嘗試使用下面講述的2畫面驅動而使占空比減半。 2.死區（非里示區域）增大（畫面小型化）因結構不同其死區差異如表1所示。在表中，A或B的尺寸是公用電極（Com）的引出端，在Pitch值取80Pm時的預計值。方式1和方式2是采用上下導通，將Com和Seg端引線集中到同一端，這樣Com端子增加的同時，死區也增大了。另外，方式3中Com端子從左或右直接引出，Com引線增加而死區基本不變。對于移動電話，人們最關心的是左右區域變窄。如果左右合計（A＋A或A＋B）超過10mm在實際應用中是十分困難的。所以，迄今為止一直延續使用的方式1引線將以80 ×100行為上限。為了解決這個問題，驅動2畫面采用方式2。與方式1比較，占空比將減少一半，所以每端Com數也將是方式1的一半，這樣可以減少死區，但是，在上下兩個方向上增大了死區。如果采取將上下TAB彎入形式，則模塊結構有復雜化的缺點。另外，在方式3中，具有與占空比無關，死區一定的特點，更加適合于大容量顯示。但因左右死區不對稱，在移動電話設計上需下一番功夫。彩色化的發展對STN－LCD彩色化來說，考慮到功耗因素，采用反射式或半透射式是必要的。下面從用于移動電話的反射和半透射LCD出發，對其電路的構成、屏的構成和照明方式進行介紹。 1．電路的構成我們以Seiko－Epson公司的TCM－A1197為例，說明半透射型彩色STN－LCD的電路構成。為實現低功耗及高對比度采用了MLS驅動。SEG驅動器內設RGB－RAM，可顯示256色。移動電話用接口電路采用一般總線控制方式，可與黑白LCD兼容。由于開發了新的驅動器和電源IC，2”的256色顯示功耗可達到2mW。另外，為了減少待機時功耗，增加了部分顯示功能。利用這一功能，待機時，功耗可減少到0.3～0.5mW（顯示16行時）。另外可將顯示行數、顯示位置用軟件以4行為單位任意變更。 2．屏的構成反射式LCD屏分為外面反射式和內面反射式2種。外面反射式與通常的透射式彩色LCD具有相同的結構。彩色濾光膜作得很薄以確保反射時圖像的美觀，這與透射屏不同。如果將反射扳換成半透射扳可實現半透射彩色顯示。另一方面，內面反射是將反射板作在液晶層內，這在工藝上是比較困難的。但彩色濾光膜和反射扳在厚度方向上非常接近，對傾斜方向入射的光不易混色。顯示品質優于外面反射。因此，從各自的特點考慮，就畫面質量來說，內面反射式具有更好的畫面質量；而從生產性方面來說，外面反射式更具優越性。 3．照明方式能夠在夜間看到移動電話顯示是非常必要的。所以無論是反射式顯示還是半透射式顯示，LCD都需要照明系統。對于反射式彩色液晶顯示，照明方式通常采用上方照射的前照明方式，而半透射式顯示則采用背光源組合。前照明在美觀和組裝方面是人們今后研究的課題，當前的照明方式是半透過彩色液晶外加背照明光源組合。半透射式彩色顯示屏在色彩美觀上要優于反射式，但透過率低下。為此，背光源的表面亮度要比黑白LCD亮，應在200Cd／m2以上。由電致發光（EL）很難得到200Cd／m2以上的亮度，所以背光源通常使用白色LED屏。上面我們描述了用于移動電話的半透射式彩色LCD屏、驅動電路、背光源的方式。最后，表2給出了SeikoEpson公司半透射STN－LCD樣品一TCM－A1197的產品規格。結束語以上敘述了移動電話用 LCD在卜mode和WAP的應用，STN半透射彩色顯示。與此同時，2001年W－CDMA開始動畫傳送服務，移動電話預計也將采用有源矩陣LCD。今后，根據服務內容和目標價格的不同，分別使用STN半透過彩色顯示和有源矩陣LCD的時代即將到來。Untitled Document

表1 構造和死區的差異

	方式1：以前的方式	方式2：上下2方向引線	方式3：上左2方向引線
形狀	Com引線 SEG引線	Com引線 SEG引線	Com引線 SEG引線
顯示線數	A+A尺寸	A+A尺寸	A+B尺寸
64線	6.7mm	6.0mm	9.5mm
80線	8.0mm	6.0mm	9.5mm
120線	11.2mm	6.4mm	9.5mm
160線	14.4mm	8.0mm	9.5mm
200線	17.6mm	9.6mm	9.5mm
缺點	左右死區大	上下死區大	左右不均一

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表2 STN反射式彩色LCD的規格規格

項目	規格
型號	TCM-A1197
驅動方式	無源矩陣
顯示模式	STN半透射彩色顯示
LCD外形尺寸	40.6 55.0 6.5mm
畫面尺寸	對角51mm（2.0型）
像素Pitch	0.085 0.255mm
像素數	120（RGB） 160
顯示顏色	256色
驅動占空比	1/160
背光源	白色LED