晶門科技驅(qū)動(dòng)芯片成功使雙穩(wěn)態(tài)顯示成為現(xiàn)實(shí)

　　雙穩(wěn)態(tài)顯示技術(shù)已成為最有現(xiàn)代特色的顯示技術(shù)之一，在行業(yè)中受到密切關(guān)注。當(dāng)終端產(chǎn)品開始采用雙穩(wěn)態(tài)顯示器進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)，這已成為千真萬(wàn)確的事。膽甾醇顯示器是雙穩(wěn)態(tài)顯示器中的一種，現(xiàn)已被應(yīng)用于存儲(chǔ)器驅(qū)動(dòng)裝置中，以顯示存儲(chǔ)器剩余的空間數(shù)量。它應(yīng)用于在電子售貨點(diǎn)系統(tǒng)(ePoP)上，例如用于價(jià)格標(biāo)簽類的顯示產(chǎn)品。另一種雙穩(wěn)態(tài)顯示器　─　電泳顯示器，已經(jīng)以SVGA的顯示尺寸被應(yīng)用于不同款式的索尼電子書上。此外，摩托羅拉的一款新手機(jī)Motofone就采用電泳顯示器作為它的主顯示屏，并已有數(shù)百萬(wàn)的產(chǎn)品產(chǎn)量。這些應(yīng)用說(shuō)明雙穩(wěn)態(tài)顯示技術(shù)已不再是一種幻想的技術(shù)，相反地，它已是一種通過(guò)了便攜式器件大規(guī)模生產(chǎn)需求的考驗(yàn)的顯示技術(shù)。

　　目前已有很多雙穩(wěn)態(tài)顯示技術(shù)出現(xiàn)。其中，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展和演變，電泳和膽甾醇液晶顯示器以其優(yōu)越性在終端產(chǎn)品的大規(guī)模生產(chǎn)中得到實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)在，讓我們來(lái)了解一下這兩種技術(shù)，并嘗試找出為何它們能夠與傳統(tǒng)顯示技術(shù)(液晶顯示器和有機(jī)發(fā)光二極管顯示器)競(jìng)爭(zhēng)，并作為一種顯示器件解決方案占據(jù)了一定市場(chǎng)份額的原因。

　　圖 1 摩托羅拉公司全球第一款電子紙手機(jī)Motofone，采用了晶門科技的雙穩(wěn)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)芯片

　　電泳顯示器

　　電泳顯示器基本由薄膜(Film)之間眾多的小腔室組成，每個(gè)腔室中含有電介質(zhì)液體(dielectric fluid)和帶電荷的有色粒子(charged pigmented particles)。共用的透明陰極(Cathode)放在頂部，而分開的陽(yáng)極(Anode)則做在各個(gè)腔室底部。當(dāng)從驅(qū)動(dòng)芯片供給陽(yáng)極正負(fù)電信號(hào)時(shí)，電泳出現(xiàn)，帶電粒子被吸引到腔室的頂部或底部，如圖2所示。

　　圖2 電泳顯示器結(jié)構(gòu)

　　該顯示器有兩種不同的顯示雙色的原理。如類型A，帶電粒子有兩種，一種是白色的，另一種則是吸光的。當(dāng)白色粒子在頂部發(fā)出白光時(shí)，顯示器處于點(diǎn)亮狀態(tài);當(dāng)黑色粒子位于頂部吸收光線時(shí)，顯示器處于不顯示狀態(tài)。類型B則在腔室中含有白色粒子和有色液體，點(diǎn)亮狀態(tài)的原理與A相似，然而當(dāng)白色粒子移動(dòng)到底部時(shí)，顯示器將轉(zhuǎn)換為另一種顏色，該顏色是能被使用者看到的電介質(zhì)液體的顏色。

　　膽甾醇液晶顯示器

　　膽甾醇液晶顯示器(ChLCD)有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)：平面和焦點(diǎn)圓錐曲線。在平面狀態(tài)時(shí)，周圍的光線進(jìn)入ChLCD后將被分解為兩束偏振光，一束直接穿過(guò)顯示器，另一束以散射光形式被反射回來(lái)，從而使像素發(fā)光;在有焦點(diǎn)狀態(tài)時(shí)，進(jìn)入的光線直接通過(guò)顯示器而沒(méi)有反射，像素不會(huì)發(fā)光。驅(qū)動(dòng)芯片提供了一個(gè)電脈沖給膽甾醇液晶顯示器，令它在這兩種狀態(tài)中轉(zhuǎn)換。

　　雙穩(wěn)態(tài)顯示器功能特征

　　雙穩(wěn)態(tài)顯示器是通過(guò)粒子、電介質(zhì)液體或ChLCD散射光線來(lái)顯示圖像。它不需要一般LCD常用到的偏光片(偏光片會(huì)吸收掉大部分的光)。雙穩(wěn)態(tài)顯示器有更好的反射率，并能達(dá)到高亮度和高對(duì)比度。另外，光線的散射也使圖像具有很寬的視角范圍。因此，雙穩(wěn)態(tài)顯示器能提供比得上紙張品質(zhì)的高可讀性。

　　通過(guò)利用周圍的光線進(jìn)行散射來(lái)顯示圖像，雙穩(wěn)態(tài)顯示是一種非發(fā)射性的技術(shù)。它比OLED等發(fā)射顯示器消耗更少的能源，因?yàn)楹笳咝枰馁M(fèi)很多電源用于產(chǎn)生比外部環(huán)境更亮的光來(lái)顯示具有較好可讀性的圖像。而且，電泳顯示器還展示了雙穩(wěn)性：只有當(dāng)圖像被改變時(shí)才需要電源，圖像可以在沒(méi)有電源的情況下保持顯示。而傳統(tǒng)顯示如LCD和OLED為了維持圖像，則必須不斷使用電源來(lái)更新顯示。雙穩(wěn)態(tài)顯示明顯比傳統(tǒng)顯示技術(shù)更加省電。

　　如我們所見(jiàn)，電泳顯示器的結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，并僅由幾層材料組成，沒(méi)有LCD所需要的偏光片、背光和散射片。因此，它能夠被做得更薄，厚度可小于0.2毫米。電泳顯示器的薄膜層是由塑料做成的，底板則是柔性印刷電路板，這樣的話電泳顯示器就可以被彎曲;而當(dāng)前的LCD和OLED顯示器則需要使用剛性玻璃。

　　由于雙穩(wěn)態(tài)顯示器獨(dú)具一格的特性——薄和柔韌，它可以開拓出一些傳統(tǒng)顯示器無(wú)法展開的終端產(chǎn)品市場(chǎng)。例如，電泳顯示器被應(yīng)用于智能卡和存儲(chǔ)卡上。在這些應(yīng)用中，它們要求薄和厚度符合標(biāo)準(zhǔn)，而厚厚的LCD/OLED玻璃就無(wú)法達(dá)到。另外，智能卡要求能被彎曲到一定程度，這對(duì)于LCD和OLED來(lái)說(shuō)是不太可能達(dá)到的。可以預(yù)見(jiàn)，雙穩(wěn)態(tài)顯示器將被更廣泛應(yīng)用于因尺寸和機(jī)械性能限制而無(wú)法采用傳統(tǒng)顯示器的領(lǐng)域上。
　　其它優(yōu)點(diǎn)，例如良好的顯示可讀性、高對(duì)比度、寬視角和超低功耗，也使雙穩(wěn)態(tài)顯示器在手機(jī)、鐘表、電子貨架標(biāo)簽、電子書等輕便產(chǎn)品中具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。而雙穩(wěn)態(tài)顯示器的優(yōu)點(diǎn)更是這些產(chǎn)品在選擇顯示方案時(shí)需要考慮的主要因素。

　　圖3 電泳顯示器應(yīng)用實(shí)例

　　這種很有前景的雙顯示技術(shù)也有它的缺點(diǎn)：顯示器為了把材料從一種穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)換為另一種時(shí)，需要很高的驅(qū)動(dòng)電壓，大約為30~40伏。這幺高的電壓通常在輕便器件系統(tǒng)中是沒(méi)法提供的。不同類型的雙穩(wěn)態(tài)顯示技術(shù)包含不同的驅(qū)動(dòng)波形。另外，波形通常過(guò)于復(fù)雜，如果使用一塊普通的微控制器來(lái)輸出適當(dāng)?shù)牟ㄐ蝸?lái)控制顯示，將非常費(fèi)勁。對(duì)于一些雙穩(wěn)態(tài)顯示器，它們的最佳顯示驅(qū)動(dòng)參數(shù)會(huì)隨溫度改變而改變。雖然如此，但晶門科技的雙穩(wěn)態(tài)驅(qū)動(dòng)器可靈活應(yīng)付這些情況，以便讓更多產(chǎn)品應(yīng)用雙穩(wěn)態(tài)顯示技術(shù)。

　　驅(qū)動(dòng)芯片

　　目前，晶門科技擁有兩種專為雙穩(wěn)態(tài)顯示而設(shè)計(jì)的具有高集成度的驅(qū)動(dòng)芯片：SSD1615和SSD1621。

　　SSD1615是一種帶有控制器的驅(qū)動(dòng)芯片，用于被動(dòng)矩陣類型的膽甾醇液晶顯示器，最大可支持132段×64共用通道。SSD1621也是一種帶有控制器的驅(qū)動(dòng)芯片，但卻用于控制直接驅(qū)動(dòng)段或圖像的電泳顯示器，它有93段和1個(gè)共用通道，以三種電壓級(jí)別作為輸出。一個(gè)單一的2.4~3.5V的低電壓源輸入對(duì)芯片的整個(gè)顯示運(yùn)行來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠。芯片內(nèi)部的DC-DC轉(zhuǎn)換器會(huì)把輸入的低電壓轉(zhuǎn)換為高達(dá)30V(SSD1621)和35V(SSD1615)的電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)雙穩(wěn)態(tài)顯示器。它們還包含用于雙穩(wěn)態(tài)顯示的內(nèi)置驅(qū)動(dòng)波形。用戶不需要處理復(fù)雜的波形，只需把顯示內(nèi)容送入內(nèi)部顯示緩沖器，驅(qū)動(dòng)芯片將自動(dòng)輸出合適的波形來(lái)改變顯示內(nèi)容。SSD1615還帶有一個(gè)內(nèi)部溫度傳感器。基于環(huán)境溫度，驅(qū)動(dòng)芯片相應(yīng)地調(diào)整驅(qū)動(dòng)波形參數(shù)以確保顯示屏處于最佳顯示效果。兩種驅(qū)動(dòng)芯片都支持普通MCU接口和圖像數(shù)據(jù)存?。篠SD1621支持SPI接口，而SSD1615則支持SPI、I2C以及8080/6800模式的8位并行接口總線。兩種驅(qū)動(dòng)芯片的應(yīng)用電路很簡(jiǎn)單，如圖4所示。僅需要很少的外部電容使內(nèi)部DC-DC轉(zhuǎn)換器運(yùn)轉(zhuǎn)并使電壓穩(wěn)定。這樣可使電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單化、電路面積最小化，從而使整個(gè)系統(tǒng)更加簡(jiǎn)潔。

　　圖 4 晶門科技雙穩(wěn)態(tài)驅(qū)動(dòng)芯片應(yīng)用電路圖

　　結(jié)語(yǔ)

　　雙穩(wěn)態(tài)顯示已成為一種現(xiàn)實(shí)事實(shí)，并已得到市場(chǎng)應(yīng)用。行業(yè)內(nèi)的態(tài)度已從懷疑轉(zhuǎn)變?yōu)椴捎眠@種技術(shù)，這已從令人振奮的數(shù)百萬(wàn)單位的終端產(chǎn)品數(shù)量中得到了驗(yàn)證。晶門科技致力于雙穩(wěn)態(tài)顯示產(chǎn)業(yè)，并已經(jīng)開發(fā)出一系列驅(qū)動(dòng)芯片，使雙穩(wěn)態(tài)顯示器達(dá)到最好的顯示效果。