MEMS显示屏 谁与争锋?

作者:蒋泱帅来源:蝌蚪五线谱发布时间:2014-05-12

2014年国际消费电子展会上,各大品牌的产品惊艳亮相,或小巧,或精美。毫不夸张地说,它们像在参加帝王的选秀大会,争奇斗艳。不过,若要论这些实力派选手谁的背景最深厚,技术阵容最强大,那么当属7英寸IGZO+MEMS显示屏了。如此超低功耗的屏幕,是否会让一度占据显示技术王国宝座的LCD和AMOLED的地位岌岌可危呢?敬请期待探索解密。

技术革新——MEMS

  听起来似乎高端的技术都是在MEMS的基础上研发出来的,连名字都那么大气的MEMS究竟厉害在哪儿呢?

  MEMS全称Micro Electro Mechanical Systems,即微电子机械系统,其组成包括微型传感器、微型执行器、微型架构及相应的微型处理电路。这是将微电子技术和机械工程融合到一起的一种工业技术,因为操作范围在微米范围内,所以称之为微电子机械系统。那么MEMS显示屏的技术原理是什么?简单来说,就是通过调整微型快门来控制每个像素的透光量。在这些微型快门的后面,会快速连续地闪过红色、绿色和蓝色的背光源。其实MEMS显示屏和现在已经普及的LCD显示屏有很多共同之处。它们的背光源结构很像,只不过如上图所示,MEMS里有一组微型机械快门,其开关速度极快,而不是由白色背光源通过红色、绿色和蓝色的颜色过滤器进入到每个像素中去。

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  快门开关的速度和位置可以控制背光源的透光量,从而确定屏幕显示的颜色和强度。当快门关闭,没有光源通过,呈现出黑色像素,当快门完全打开的时候,我们看到的则是白色像素。MEMS显示屏通过平衡大量快门的速度、其开关的位置和各种颜色背光源之间的关系,高度还原屏幕的色彩和亮度。鲜明的画面和优越的画质冲击你的双眼,直击你的视觉神经。而在快门关闭后,屏幕不发光,则会呈现出与众不同的深邃的黑。

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  MEMS技术的优点在于,它可以让全部光线都透过滤光片,而LCD显示屏技术在光线到达屏幕之前就已经损失掉了大约2/3的背光源。不仅如此,MEMS显示屏属于场序式显示器(FSD,frame sequential display)的一种,由红、蓝、绿、白四色(R、G、B、W)交替显示,所以相较于传统LCD显示屏来说,MEMS显示屏的像素数更高,透光率也更高。显然在目前,显示屏的亮度已经足够我们使用了,这意味着研究人员可以降低MEMS背光源的强度又不产生亮度损失,因而进一步降低了屏幕的耗电量。众所周知,显示屏是消费电子产品,尤其是那些大尺寸的平板电脑中最耗电的部件。MEMS的出现成为了移动电子产品的救星。

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  为了使快门能够高速工作,在材料的选择上使用了IGZO半导体材料代替原来的硅。因为电子在IGZO材料中的迁移率比在非晶硅中的快了20~50倍。打个比方,原本骑自行车移动的电子现在换了座驾,开起了跑车。不仅如此,采用这种半导体材料使得器材的工作温度范围更广,半导体器件工作的最高温度取决于半导体材料的禁带宽度,而最低温度则取决于材料中杂质的电离能。因而材料的区别也导致了器材工作温度范围的不同。这就像骑自行车的电子抵挡不了冬日的寒风呼啸,而坐跑车的电子自然不怕,因为车里还可以开暖气!所以,在极度寒冷的环境下,屏幕也不会罢工了。从工业角度看,在IGZO材料中电子的迁移率更高,即加快了电流速度。如此一来,晶体管便可以制作得更小。因为晶体管的尺寸会直接影响到像素的尺寸,晶体管尺寸越小,像素尺寸也越小,每英寸中像素的数量就越大,因而呈现的画面也就更加清晰而细腻。

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  《微电脑世界(PC World)》举了一个例子,IGZO显示屏的每英寸像素密度为498ppi,比起苹果iPhone 4S的屏幕(像素密度:326ppi),其像素密度增加了50%。融合了IGZO和MEMS这两种技术的新型显示屏可谓集万千宠爱于一身,那么,占据显示技术王国的LCD和AMOLED地位是否岌岌可危呢?

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