晶门科技驱动芯片成功使双稳态显示成为现实

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晶门科技驱动芯片成功使双稳态显示成为现实

  双稳态显示技术已成为最有现代特色的显示技术之一,在行业中受到密切关注。当终端产品开始采用双稳态显示器进行大规模生产时,这已成为千真万确的事。胆甾醇显示器是双稳态显示器中的一种,现已被应用于存储器驱动装置中,以显示存储器剩余的空间数量。它应用于在电子售货点系统(ePoP)上,例如用于价格标签类的显示产品。另一种双稳态显示器 ─ 电泳显示器,已经以SVGA的显示尺寸被应用于不同款式的索尼电子书上。此外,摩托罗拉的一款新手机Motofone就采用电泳显示器作为它的主显示屏,并已有数百万的产品产量。这些应用说明双稳态显示技术已不再是一种幻想的技术,相反地,它已是一种通过了便携式器件大规模生产需求的考验的显示技术。

  目前已有很多双稳态显示技术出现。其中,经过几十年的发展和演变,电泳和胆甾醇液晶显示器以其优越性在终端产品的大规模生产中得到实现。现在,让我们来了解一下这两种技术,并尝试找出为何它们能够与传统显示技术(液晶显示器和有机发光二极管显示器)竞争,并作为一种显示器件解决方案占据了一定市场份额的原因。

 

  图 1 摩托罗拉公司全球第一款电子纸手机Motofone,采用了晶门科技的双稳态显示驱动芯片

  电泳显示器

  电泳显示器基本由薄膜(Film)之间众多的小腔室组成,每个腔室中含有电介质液体(dielectric fluid)和带电荷的有色粒子(charged pigmented particles)。共用的透明阴极(Cathode)放在顶部,而分开的阳极(Anode)则做在各个腔室底部。当从驱动芯片供给阳极正负电信号时,电泳出现,带电粒子被吸引到腔室的顶部或底部,如图2所示。

 

  图2 电泳显示器结构

  该显示器有两种不同的显示双色的原理。如类型A,带电粒子有两种,一种是白色的,另一种则是吸光的。当白色粒子在顶部发出白光时,显示器处于点亮状态;当黑色粒子位于顶部吸收光线时,显示器处于不显示状态。类型B则在腔室中含有白色粒子和有色液体,点亮状态的原理与A相似,然而当白色粒子移动到底部时,显示器将转换为另一种颜色,该颜色是能被使用者看到的电介质液体的颜色。

  胆甾醇液晶显示器

  胆甾醇液晶显示器(ChLCD)有两个稳定状态:平面和焦点圆锥曲线。在平面状态时,周围的光线进入ChLCD后将被分解为两束偏振光,一束直接穿过显示器,另一束以散射光形式被反射回来,从而使像素发光;在有焦点状态时,进入的光线直接通过显示器而没有反射,像素不会发光。驱动芯片提供了一个电脉冲给胆甾醇液晶显示器,令它在这两种状态中转换。

  双稳态显示器功能特征

  双稳态显示器是通过粒子、电介质液体或ChLCD散射光线来显示图像。它不需要一般LCD常用到的偏光片(偏光片会吸收掉大部分的光)。双稳态显示器有更好的反射率,并能达到高亮度和高对比度。另外,光线的散射也使图像具有很宽的视角范围。因此,双稳态显示器能提供比得上纸张品质的高可读性。

  通过利用周围的光线进行散射来显示图像,双稳态显示是一种非发射性的技术。它比OLED等发射显示器消耗更少的能源,因为后者需要耗费很多电源用于产生比外部环境更亮的光来显示具有较好可读性的图像。而且,电泳显示器还展示了双稳性:只有当图像被改变时才需要电源,图像可以在没有电源的情况下保持显示。而传统显示如LCD和OLED为了维持图像,则必须不断使用电源来更新显示。双稳态显示明显比传统显示技术更加省电。

  如我们所见,电泳显示器的结构非常简单,并仅由几层材料组成,没有LCD所需要的偏光片、背光和散射片。因此,它能够被做得更薄,厚度可小于0.2毫米。电泳显示器的薄膜层是由塑料做成的,底板则是柔性印刷电路板,这样的话电泳显示器就可以被弯曲;而当前的LCD和OLED显示器则需要使用刚性玻璃。

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  由于双稳态显示器独具一格的特性——薄和柔韧,它可以开拓出一些传统显示器无法展开的终端产品市场。例如,电泳显示器被应用于智能卡和存储卡上。在这些应用中,它们要求薄和厚度符合标准,而厚厚的LCD/OLED玻璃就无法达到。另外,智能卡要求能被弯曲到一定程度,这对于LCD和OLED来说是不太可能达到的。可以预见,双稳态显示器将被更广泛应用于因尺寸和机械性能限制而无法采用传统显示器的领域上。
  其它优点,例如良好的显示可读性、高对比度、宽视角和超低功耗,也使双稳态显示器在手机、钟表、电子货架标签、电子书等轻便产品中具有很强的竞争力。而双稳态显示器的优点更是这些产品在选择显示方案时需要考虑的主要因素。

 

  图3 电泳显示器应用实例

  这种很有前景的双显示技术也有它的缺点:显示器为了把材料从一种稳定状态转换为另一种时,需要很高的驱动电压,大约为30~40伏。这幺高的电压通常在轻便器件系统中是没法提供的。不同类型的双稳态显示技术包含不同的驱动波形。另外,波形通常过于复杂,如果使用一块普通的微控制器来输出适当的波形来控制显示,将非常费劲。对于一些双稳态显示器,它们的最佳显示驱动参数会随温度改变而改变。虽然如此,但晶门科技的双稳态驱动器可灵活应付这些情况,以便让更多产品应用双稳态显示技术。

  驱动芯片

  目前,晶门科技拥有两种专为双稳态显示而设计的具有高集成度的驱动芯片:SSD1615和SSD1621。

  SSD1615是一种带有控制器的驱动芯片,用于被动矩阵类型的胆甾醇液晶显示器,最大可支持132段×64共用通道。SSD1621也是一种带有控制器的驱动芯片,但却用于控制直接驱动段或图像的电泳显示器,它有93段和1个共用通道,以三种电压级别作为输出。一个单一的2.4~3.5V的低电压源输入对芯片的整个显示运行来说已经足够。芯片内部的DC-DC转换器会把输入的低电压转换为高达30V(SSD1621)和35V(SSD1615)的电压来驱动双稳态显示器。它们还包含用于双稳态显示的内置驱动波形。用户不需要处理复杂的波形,只需把显示内容送入内部显示缓冲器,驱动芯片将自动输出合适的波形来改变显示内容。SSD1615还带有一个内部温度传感器。基于环境温度,驱动芯片相应地调整驱动波形参数以确保显示屏处于最佳显示效果。两种驱动芯片都支持普通MCU接口和图像数据存取:SSD1621支持SPI接口,而SSD1615则支持SPI、I2C以及8080/6800模式的8位并行接口总线。两种驱动芯片的应用电路很简单,如图4所示。仅需要很少的外部电容使内部DC-DC转换器运转并使电压稳定。这样可使电路设计简单化、电路面积最小化,从而使整个系统更加简洁。

 

  图 4 晶门科技双稳态驱动芯片应用电路图

  结语

  双稳态显示已成为一种现实事实,并已得到市场应用。行业内的态度已从怀疑转变为采用这种技术,这已从令人振奋的数百万单位的终端产品数量中得到了验证。晶门科技致力于双稳态显示产业,并已经开发出一系列驱动芯片,使双稳态显示器达到最好的显示效果。

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