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中心議題:
    * 技術創新推動移動顯示設備前行
解決方案:
    * 過去的便攜式顯示器
    * 今天的LCD和觸摸屏
    *  LCD和觸摸屏技術
    * 獨特的另類技術

從流行在一塊石頭上系一張紙條然后從某人的窗戶扔進去或通過燃燒著的箭發送書面消息到現在，移動顯示器一直是通信技術的一部分，并迅速得到普及。今天的移動技術更加高效、更易于使用，而且據稱更加安全。

我們到處都能見到各種類型和尺寸的屏幕，而且大部分人至少會攜帶一個顯示器，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備的一個部件。即使你一種設備都沒有，但擁有其中一種設備的人遲早會走進你的生活。

玩笑歸玩笑，但這是一個好事情，因為對這些產品的需求在不斷增加。隨著需求的增加，創新的動力通常會高漲，從而生產出獨特、功能強大而且有時甚至是不可思議的設備。

過去的便攜式顯示器

在20世紀70年代早期進入消費市場的手持式或袖珍式計算器也許是最早采用移動顯示器的產品案例。

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

當時這種袖珍式計算器非常簡樸，目的是為了讓計算尺永久退出歷史舞臺。這種計算器最初采用真空熒光顯示器(VFD)，后來改為基本的七段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，在今天的計算器和各種其它低成本產品(如鬧鐘、基礎應用顯示器和儀表)中仍有使用。

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

值得注意的是，其電源和顯示器驅動電路僅由6個晶體管、6個二極管、14個電容和電阻以及一個變壓器組成(圖a3)。雖然與今天的設計比起來有點多，但在當時而言已經相當精簡了。

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到。如果某個領域還沒有采用，那么保證有人正在努力填補這個空白。

作 為這種普及性的有力證據，DisplaySearch公司的分析師預計觸摸屏模塊收入(圖1)將從2009年報告的43億美元增加到2016年的140億 美元，相當于年復合增長率約18%。分析師指出，移動電話是觸摸屏的最大應用，而迷你筆記本電腦/平板電腦則是下一個極具潛力的增長領域。

“在今后幾年中，觸摸屏將在大尺寸應用中迅猛發展，如全功能電腦、迷你筆記本/平板電腦、教育/培訓以及信息亭和自助服務點等。”DisplaySearch公司顯示技術總監Jennifer Colegrove指出。

LCD和觸摸屏技術

實現觸摸屏的方法有很多，每一種都各有優點和缺點。由于不能用一種實現方法滿足所有要求，因此選擇采用哪種技術取決于兩個要素：應用和預算。目前使用最廣泛的技術是電阻、電容和聲表面波(SAW)。

電阻式觸摸屏是最簡單和最便宜的觸摸屏，它采用兩個被空隙隔開的導電層。按壓屏幕將使兩個導電層接觸，這使得流向處理器或控制器的電流發生變化，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境中提供極高的成本效益、一致性和耐用性。缺點則包括只有75%的透光率。

電容式觸摸屏面板覆蓋有一層帶透明導體的玻璃板或其它絕緣體。當用手指觸摸時，由觸摸引起的電場會在觸點處產生可測量的電容值變化。

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

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

與電阻和電容設計相比，SAW技術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，不會產生磨損。SAW屏幕的缺點是組成元件不能被完全密封。可行的應用包括ATM、自動信息亭和其它室內應用。

市場狀況

市 場上不乏可供設計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字標牌(IDS)觸摸系統就整合了精密聲學脈沖識別觸摸屏技術和商業級大尺寸LCD面板(圖 2)。據該公司介紹，這些產品是唯一在大尺寸面板中應用無邊框、邊到邊玻璃觸摸屏技術的顯示器。

為 了適應商業應用的嚴苛環境，這些32英寸至46英寸的面板還采用了Elo TouchSystems公司的聲學脈沖識別(APR)觸摸技術，該技術可確保一致性的觸摸功能。可選的計算機模塊支持Intel的賽揚雙核處理器或 Core 2 Duo處理器，并對媒體帶寬和交互性作了優化。

在有源矩陣有機發光二極管(AMOLED)顯示器技術的基礎之上，Samsung Mobile Display(圖3)正在將白光效率從目前的20cd/A提升到40cd/A。這使得在不遠的將來，AMOLED的壽命將從5萬小時增加到10萬小時，而功耗從62W降低到30W以下。

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

借助三維技術的復興，Toshiba Mobile Display已經開發出一款面向三維眼鏡(圖4)的光學補償彎曲(OCB)LCD面板。據該公司介紹，OCB技術采用主動快門方式，可以實現快速響應和廣視角，同時保持很高的對比度。

安裝了OCB面板的玻璃具備快速的快門開關時間，從而極大地減少了3D串擾。此外，更廣的視角可以在寬廣的視野范圍內提供更清晰逼真的三維圖像。

OCB顯示器的技術指標包括：0.1ms(開)和1.8ms(關)的快門響應速度；正對顯示器時，對比度為5000:1，30o視角時對比度為1000:1；3D串擾率小于0.1%(30o視角)；透光率達到33%。

令顯示器業界感到震驚的是，位于美國德州的UniPixel Display公司聲稱其推出的獨特顯示架構、技術和方法均超越目前市場上的任何競爭對手。該公司相信，UniPixel技術在任何可測量的指標方面都勝過OLED、等離子和LCD技術。

這 種技術采用了時間復用光學快門(TMOS)，可以提供更明亮、更清晰的圖像，并且具有更高的對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爭技術低很多。這些顯示器可支持很小和很大尺寸的應用，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方法更簡單、更便宜，同時還能提高性能。據該公司介紹，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、胞狀結構和亮度增強薄膜。緊湊的邊緣光可取代大型背光燈。這些顯示器的目標應用范圍十分廣 泛，從蜂窩/智能手機到用于電視和標牌設計的大型顯示器等。

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，目前正處于商業開發階段的中期階段。許多先進的技術正不斷被開發出來，最著名的要數亞利桑那州立大學 (Arizona State University)的柔性顯示器中心(FDC)和E Ink、索尼(Sony)、Ntera和Seiko Epson等公司開發的技術。

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計。而且柔性顯示器又薄又輕，實際上可適應所有的便攜式應用。最根本的是，用戶能夠卷起便攜式計算機、顯示器等設備，然后簡單地塞進公文包的日子已不再遙遠。

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。他們采用標準印刷技術和設備，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、多種顏色及單基板架構，并且支持當前的智能卡熱層壓工藝。

在 單基板上包含多層印刷結構的低功耗NanoChromic顯示器(NCD)采用逐層印刷技術，該技術能夠實現從簡單的圖標顯示器到分段式和矩陣顯示器(圖 5)的各種柔性設計。NCD具有超薄和太陽光下可讀的特性，因此適合用于許多產品，包括智能卡、智能封裝、智能對象、塑料卡、封裝、標簽、RFID系統、 賀卡、玩具和游戲機等。

以柔性顯示器領域中多項技術突破而知名的FDC公司發布了在柔性無玻璃基板上構建的第一款觸摸屏有源矩陣顯示器，該產品支持實時用戶輸入。

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

由E Ink和愛普生(Epson)公司合作開發的一款低功耗顯示控制器負責實現觸摸屏功能。此外，這款顯示器采用Wacom公司的感應式觸摸屏技術，通過觸控筆支持實時用戶輸入。顯示屏僅在用戶激活電子紙的時候消耗功率。

E Ink公司研究與高級開發部副總裁Michael McCreary表示，這些努力的最終目標是“要激勵眾多允許用戶使用超低功耗顯示器遠程輸入、存儲或發送實時數據的應用，而且這種顯示器具有耐用、太陽光下可讀、重量輕和厚度薄的特點。”

今 年5月，索尼公司推出了一款80μm厚、4.1英寸寬、121ppi的有機薄膜晶體管(OTFT)(圖7)顯示器，該顯示器能夠圍著圓柱體卷曲。這款全色 彩有機發光二極管(OLED)顯示器采用了索尼獨創的有機半導體材料“PXX(peri-xanthenoxanthene)衍生物”，驅動力是傳統 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動電路和OTFT的OLED顯示器。它的卷繞能力是通過消除了顯示器中的剛性驅動器IC實現的。

為進一步提升顯示器的柔性，索尼公司專門針對OTFT和OLED集成電路中的所有絕緣體開發了有機絕緣材料。這款顯示器的其它特性包括：16,777,216種顏色、峰值亮度超過100cd/m2、對比度大于1000:1，最小彎曲半徑為4mm。

獨特的另類技術

就像其他任何流行的技術一樣，總有一些有別于普通和獲獎技術的獨特及創新技術。顯示器市場也是兩者兼有。

今年早些時候，交互式技術開發商Displax公司推出了據稱是業界第一種交互式技術，能夠將任何非導電的平面或曲面轉換成多點觸摸屏(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專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，這種技術還能與標準的LCD屏集成，從而擴展 交互形式的功能。這種薄膜可以用在對角尺寸長達3米的平坦表面。它允許用戶不僅通過觸摸與激活表面進行交互，而且還可以通過吹氣來實現交互。目前，電容技 術可以在50英寸的屏幕上檢測出多達16個手指。

控制器可以處理多個來自附著于觸摸表面的聚合物薄膜中納米線網格的輸入信號。每當手指觸摸屏幕或用戶向屏幕表面吹氣時，就會有電子擾動傳送給控制器進行分析和轉換。Displax公司的多點觸摸技術產品已經在7月份開始出貨。

在主流市場中，我們很少聽說或有機會看到這些東西，它們從未在實驗室之外生產過。下面就是一個“值得嘗試”的例子。

兩 位極富想像力的設計師Kyung-Ryul Lim和Miyeon Kim在2008年發明了“8”移動電話，這種電話在形狀像8的框架上(圖9)上集成了兩個LCD。每個顯示器可以執行不同的功能，例如作為輸入文本內容 的鍵盤，或將整個設備轉變成數字相框等其它輸入任務。這種設備很有發展前途，用戶居然真的能用它來撥打和接聽電話。