移动显示IC向高集成度方向发展,两大细分市场齐头并进

上网时间: 2004年01月31日? 作者:周志光, 陆文龙, 曾智勇? 我来评论 【字号: ? ?小】

关键字:STN? TFT?

为了满足手机等便携式设备市场对显示功能不断增长的需求,移动显示器过去几年里已经从单色发展成了彩色,并从STN变成了TFT/LTPS或OLED。在这种趋势下,移动显示器IC市场一直以两位数的速度增长,并在未来三五年内仍然保持这种势头。

然而,随着新技术的采用、IC集成度的提高和芯片面积扩大,移动显示器IC的总体价格将会上升。另一方面,台湾地区晶圆代工厂商的晶圆供应趋于紧张,在通过向大陆和新加坡代工厂商转移生产业务以解决产能问题之前,显示器IC的价格下降速度将会变慢。

未来五年,移动显示器市场将保持高速增长,不断推出新技术,并面临巨大挑战。它要求在晶圆制造工艺方面有大量突破,以实现较高的集成度和混合电压工艺要求,以支持TFT、LTPS 和OLED等各种先进显示器技术的发展。在IC供应方面,用来生产关键元件的材料将面临一些限制,但能够通过在材料生产方面进行投资而迅速得到解决。不幸的是,晶圆供应增长速度可能赶不上需求。所有的手机元件供应商都将面临一段困难时期,直到材料恢复充足供应。

集成、速度和功耗是TFT显示驱动IC的关键

在移动显示器市场向高品质、彩色化方向发展的过程中,TFT显示屏的驱动IC发挥了重要作用。未来几年,驱动IC将向标准化方向发展,以支持便携式设备更加丰富的数据内容显示和视频/游戏应用。HSPACE=12 ALT="图1:晶门科技的CSTN驱动IC含有门驱动、源驱动、功率生成模块和控制器。">

首先,集成各种功能和接口的芯片肯定是先进移动市场中的主流。为了使手机更薄和更小、并容纳先进特点,含有门驱动、源驱动、功率生成模块和控制器的单芯片解决方案应该是移动器件驱动IC的唯一发展方向,它可以支持手机采用分辨率较高或者视野较大的显示器面板,从而帮助手机降低厚度。单芯片设计的另一个好处是,驱动IC可以放在面板的接触底层。这样可以实现模块三边的灵活设计,以使显示器居于最终产品的中心位置。不但如此,将电容器等元件集成在单芯片内还可以减少总体元件数量,使I/O引脚的数量减至最少,从而可以把连线简化至最少,提供设计(软件可编程,完成所有的显示/电压设置)灵活性。这种解决方案可以帮助手机制造商制造更小的手机,并通过接口线缆的简单连接来降低生产成本。

高集成度对于在有竞争力的裸片尺寸上提供单芯片也是至关重要的。显然,0.5um和0.35um只能用于STN驱动IC。0.25um和0.18um将是生产单芯片TFT驱动IC的合适工艺,以支持176RGBX220 (QCIF+)和240RGBX320 (QVGA)等高清晰度显示器。

其次,未来的驱动IC还将采用更多的先进技术、集成更多的功能,来降低CPU的负载。为达到这一目标,我们在驱动控制单芯片内集成了较大容量的内存,同时引入了2D图形引擎以加快显示器速度,并向手机制造商提供精简了的指令集。这样,集成的驱动IC就可以支持用户迅速绘制几何图形,如线条、矩形、多边形和圆形,帮助用户方便地建立财务图表、设置窗口图形和制作模拟动画,用于股票分析和在线游戏的图标/窗口闪动。另外,我们的TFT驱动IC还采用了阿尔法透明混合色彩(Alpha Blending)技术,它可以把图形和文字叠加在移动显示器上。这种模式对于把视频和文字/图像组合在一起十分关键。它还可以使CPU与显示器驱动器IC之间的数据传输量减至最少,从而降低CPU负担。

第三,高速接口对于视频应用来说也非常重要。除了普通的并行接口(PPI)和串行外设接口(SPI)以外,未来的驱动IC还将增加一个RGB二进制接口,因此不必通过数据RAM,数据可以迅速从LCD控制器直接发送到TFT显示器。实际上,在通过CCD/CMOS相机预览图片的应用中,这将是最理想的工具。不但如此,这些接口的速度也有待提高,以支持清晰的移动图像的显示,并将有助于消除高分辨率状态下运动画面的拖尾现象。

最后,降低芯片的功耗也是我们努力的方向。与STN显示器相比,TFT显示器因采用了各种不同的结构和驱动方式而功耗更大。在不计背光的情况下,驱动芯片组的功耗通常占TFT模块总体功耗的2/3左右。因此,驱动IC是控制显示器模块功耗的关键因素,支持各种省电模式、尤其是待机状态下的省电显示模式的各种驱动IC将成为市场的主流。

OLED芯片的驱动能力和速度将得到提升HSPACE=12 ALT="图2:OLED芯片在手机中的应用。">

OLED技术将在未来10年内成为移动应用领域最热门的话题。单色和背景彩色型(area-color)外屏应用面市已有一年左右的时间,非常受欢迎。支持这种应用的主要技术是无源类型的OLED/PLED。由于无源OLED/PLED能够提供的最大显示行数有限,其应用范围将会限于外屏应用。因此,无源OLED/PLED面临的挑战是通过提高产品合格率和材料稳定性来降低制造成本。对于行数多于132行的中小尺寸的内屏面板来说,它将推动集TFT和LTPS技术于一身的有源OLED面板的发展,并将进一步改善响应时间、均匀性和分辨率。晶门科技的显示器驱动IC将专注于这些领域,以改善驱动能力和速度,解决这种面板所面临的问题。

自我们在2001年推出第一个商业单芯片OLED驱动器IC以来,我们用于OLED手机外屏的显示IC的出货量在2003年超过了2,000万个。目前我们有两大系列的OLED驱动IC:有源OLED(AMOLED)和无源OLED(PMOLED)。PMOLED专注于小型面板,分辨率从80X16的单显到128X160的262k色彩显;AMOLED适用于大型面板,分辨率从128X128全彩色到6?0X480。并且,我们还将继续提高芯片所支持的分辨率。

但是,上述两系列驱动IC都受到OLED一些弱点的影响。制作OLED的化合物材料在与氧或水蒸气接触时迅速退化,使得生产过程要求特别严格,并要求非常良好的封装技术。而且,化合物会逐渐退化,从而限制了显示器的寿命,而不同颜色的退化速度不一样,使得色彩平衡发生变化。

但这些缺点未阻止厂商对这项技术投下重金,因为OLED前途远大。许多先进的技术已处于开发之中,它们将被应用到OLED芯片当中,以支持OLED显示器占领更多的市场。比如,新的芯片能够对每个RGB的电流进行控制,实现对高分辨率面板的色彩平衡变化控制;在芯片中增强图形控制器使OLED易于应用;拓展更宽的IC工作温度范围(-40~85 (C);集成DC/DC电压调节器,实现节能设计等。所有这些都将与OLED面板配套,使OLED显示器更亮、更节能和具有更高的成本效益。

作者:周志光


产品推广经理


晶门科技有限公司


陆文龙


技术推广工程师


曾智勇


高级产品推广工程师


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