移动电话用STN-LCD的技术动向

移动电话用STN-LCD的技术动向——大容量化和彩色化
    目前，移动电话市场迅速发展壮大，进入1999年以后，I-mode 的成功和带WAP
功能移动电话的销售，人们可用以收发E－mail并访问Internet。与此同时，对LCD
的规格要求也有了很大变化。
服务内容的变化和LCD的改进
    从1997年开始显示图形的LCD成为主流，这是为使用汉字显示电话簿的需要而
发展起来的。由最初的1／32发展到1／64占空比的显示容量。预计今后将发展到
1／80占空比左右。因此，对于LCD来说，除了字符和图形的差异以外，容量也阶段
性地增加了。进入1999年后，I－mode和WAP的出现，使LCD的画面由96×108像素发
展到120×160像素。
    要进行以E－mail和Internet为基础的服务内容而作I-mode显示时，最小容量
是8列×6行汉字（对于12点阵字体是96 ×72像素），加上表示天线图标的显示区
域。今后，随着服务内容的扩充，服务内容供应商（特别是娱乐类）对彩色化的要
求日益增强。1999年末起，彩色LCD移动电话开始出现，预计2000年彩色化会进一
步发展。今后移动电话所要求的显示
            规格
    随着移动电话服务内容的普及，要求LCD彩色化和一些质的变化，归纳其要求
如下：
1．大容量       110×120×128×160像素
2．彩色化		256色
3．小巧薄型化	尽量薄、小
4．低功耗		2mW以下
5．高画质		更好的可视性
        大容量化
    将STN－ LCD大容量化并不难，但同时实现小巧薄型化、低功耗是比较困难的。
将从前由LCD屏和TAB构成的图形LCD大容量化将产生如下问题：
    1．功牦增大（驱动电压升高）
    横轴表示驱动条件（占空比或偏压），纵轴表示驱动电压。用minx3～minx6表
示3～ 5倍升压时的最小电压。用阶梯状线表示任意升压倍率可能的驱动条件。例
如，对于1／64占空比，用4倍升压来解决驱动电压问题。而1／120占空比时，则需
要6倍升压。驱动 LCD的升压电路内装在 LCD驱动电路上。当采用5倍或6倍升压时，
效率降低，功耗也将增大，加负载时电压下降也很大，显示品质下降。另外，随着
今后显示向着多灰度级和彩色化的发展，功耗要比显示黑白两态时增加2～3倍。为
了解决上述问题，将采用MLS驱动（后叙）降低功耗并正在尝试使用下面讲述的2画
面驱动而使占空比减半。
    2.死区（非里示区域）增大（画面小型化）
    因结构不同其死区差异如表1所示。在表中，A或B的尺寸是公用电极（Com）的
引出端，在Pitch值取80Pm时的预计值。方式1和方式2是采用上下导通，将Com和
Seg端引线集中到同一端，这样Com端子增加的同时，死区也增大了。另外，方式3
中Com端子从左或右直接引出，Com引线增加而死区基本不变。
    对于移动电话，人们最关心的是左右区域变窄。如果左右合计（A＋A或A＋B）
超过10mm在实际应用中是十分困难的。所以，迄今为止一直延续使用的方式1引线
将以80 ×100行为上限。为了解决这个问题，驱动2画面采用方式2。与方式1比较，
占空比将减少一半，所以每端Com数也将是方式1的一半，这样可以减少死区，但是，
在上下两个方向上增大了死区。如果采取将上下TAB弯入形式，则模块结构有复杂
化的缺点。
    另外，在方式3中，具有与占空比无关，死区一定的特点，更加适合于大容量
显示。但因左右死区不对称，在移动电话设计上需下一番功夫。
        彩色化的发展
    对STN－LCD彩色化来说，考虑到功耗因素，采用反射式或半透射式是必要的。
下面从用于移动电话的反射和半透射LCD出发，对其电路的构成、屏的构成和照明
方式进行介绍。
    1．电路的构成
    我们以Seiko－Epson公司的TCM－A1197为例，说明半透射型彩色STN－LCD的电
路构成。为实现低功耗及高对比度采用了MLS驱动。SEG驱动器内设RGB－RAM，可显
示256色。移动电话用接口电路采用一般总线控制方式，可与黑白LCD兼容。
    由于开发了新的驱动器和电源IC，2”的256色显示功耗可达到2mW。另外，为
了减少待机时功耗，增加了部分显示功能。利用这一功能，待机时，功耗可减少到
0.3～0.5mW（显示16行时）。另外可将显示行数、显示位置用软件以4行为单位任
意变更。
    2．屏的构成
    反射式LCD屏分为外面反射式和内面反射式2种。外面反射式与通常的透射式彩
色LCD具有相同的结构。彩色滤光膜作得很薄以确保反射时图像的美观，这与透射
屏不同。如果将反射扳换成半透射扳可实现半透射彩色显示。
    另一方面，内面反射是将反射板作在液晶层内，这在工艺上是比较困难的。但
彩色滤光膜和反射扳在厚度方向上非常接近，对倾斜方向入射的光不易混色。显示
品质优于外面反射。
    因此，从各自的特点考虑，就画面质量来说，内面反射式具有更好的画面质量；
而从生产性方面来说，外面反射式更具优越性。
    3．照明方式
    能够在夜间看到移动电话显示是非常必要的。所以无论是反射式显示还是半透
射式显示，LCD都需要照明系统。对于反射式彩色液晶显示，照明方式通常采用上
方照射的前照明方式，而半透射式显示则采用背光源组合。前照明在美观和组装
方面是人们今后研究的课题，当前的照明方式是半透过彩色液晶外加背照明光源
组合。半透射式彩色显示屏在色彩美观上要优于反射式，但透过率低下。为此，
背光源的表面亮度要比黑白LCD亮，应在200Cd／m2以上。由电致发光（EL）很难得
到200Cd／m2以上的亮度，所以背光源通常使用白色LED屏。
    上面我们描述了用于移动电话的半透射式彩色LCD屏、驱动电路、背光源的方
式。最后，表2给出了SeikoEpson公司半透射STN－LCD样品一TCM－A1197的产品规
格。
            结束语
    以上叙述了移动电话用 LCD在卜mode和WAP的应用，STN半透射彩色显示。与
此同时，2001年W－CDMA开始动画传送服务，移动电话预计也将采用有源矩阵LCD。
今后，根据服务内容和目标价格的不同，分别使用STN半透过彩色显示和有源矩阵
LCD的时代即将到来。