日本顯示器公司運(yùn)用低溫多晶硅（LTPS）技術(shù)，在像素內(nèi)嵌入內(nèi)存，從而大幅降低了顯示圖片時(shí)的功耗。此外還解決了反射型LCD模塊以往存在的畫質(zhì)問題，最終實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。本文是該公司研發(fā)本部系統(tǒng)開發(fā)部的福永容子和仲島義晴撰寫的相關(guān)論文。

　　日本顯示器公司已開始面向可穿戴設(shè)備用途量產(chǎn)供貨實(shí)現(xiàn)了超低功耗的反射型LCD模塊。采用不使用背照燈的低功耗反射型LCD，為了進(jìn)一步降低功耗，采用了利用嵌入像素的內(nèi)存來保存圖像信息的“MIP（MemoryinPixel，像素內(nèi)存儲(chǔ)器）”技術(shù)。顯示圖片時(shí)幾乎不消耗電力，這樣用戶就可以長(zhǎng)時(shí)間使用可穿戴設(shè)備。至于反射型LCD原來存在的低畫質(zhì)問題，我們通過采用新開發(fā)的光散射層，提高了亮度和視認(rèn)性。

　　低功耗和室外視認(rèn)性十分重要

　　目前的智能手機(jī)等主流移動(dòng)設(shè)備的顯示器最為重視高畫質(zhì)。尤其是在室內(nèi)瀏覽顯示器時(shí)，畫質(zhì)會(huì)變得十分重要。但如果是可穿戴設(shè)備的話，優(yōu)先次序就會(huì)改變。比如，手表式終端要求一直顯示時(shí)鐘。盡管如此，人們?nèi)韵Ｍ姵刂辽倌軌虼龣C(jī)一周。因此，低功耗性能就變得非常重要。低功耗性能對(duì)生物傳感器類終端也很重要。其原因是，如果為了充電而頻繁摘下佩戴在身上的終端，易用性就會(huì)變差。如果是運(yùn)動(dòng)類終端，雖然低功耗性能也很重要，但還要求在室外具備較高的視認(rèn)性。這是因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)類終端經(jīng)常在用戶進(jìn)行跑步等戶外活動(dòng)時(shí)使用。

　　反射型LCD是最佳解決方案

　　什么樣的顯示器可以滿足可穿戴設(shè)備的要求呢？如果從室內(nèi)的畫質(zhì)要求來考慮，智能手機(jī)等使用的透射型IPSLCD及自發(fā)光型有機(jī)EL都非常出色。但是，從能夠?qū)崿F(xiàn)可穿戴設(shè)備所要求的室外視認(rèn)性及電池持久性的潛在能力來看，這些顯示器均無法充分滿足要求。

　　關(guān)于低功耗型顯示器，目前，被稱為電子紙、具備存儲(chǔ)性能的顯示元件已被電子書等產(chǎn)品采用。因?yàn)榭杀４娓膶懞蟮膱D像，所以顯示圖片時(shí)不會(huì)消耗電力。但是，具有存儲(chǔ)功能的顯示元件與不具備存儲(chǔ)功能的顯示元件相比，改寫圖像所需要的功耗要大一些。而且，原理上很難顯示彩色視頻。雖說以圖片顯示為主，但如果是手表式終端的話，通常還需要顯示秒針，有時(shí)可能還想讓其顯示彩色視頻。這樣的話，電子紙就很難滿足要求了。雖然也有反射透射并用型（半透射型）LCD技術(shù)，但因?yàn)槭前胪干浒敕瓷洌詴?huì)犧牲作為反射型LCD的性能，從而導(dǎo)致無法滿足可穿戴設(shè)備的低功耗要求。

　　我們認(rèn)為反射型LCD是最佳解決方案。由于不需要使用耗電量在LCD中占80％的背照燈，所以功耗非常低。而且還使用了MIP技術(shù)，因此在顯示靜止圖片時(shí)，可進(jìn)一步使功耗降至1/10。但是，由于以前畫質(zhì)較為遜色，因此用途很難擴(kuò)大。

　　功耗和畫質(zhì)俱佳

　　于是，我們以超低功耗和高畫質(zhì)兼顧為目標(biāo)，一直在開發(fā)反射型LCD。作為開發(fā)成果，我們?cè)?012年的“FPDInternational2012”展會(huì)上公開了采用MIP技術(shù)的超低功耗反射型LCD注1）。當(dāng)時(shí)展示了高反射率和高色純度兩種產(chǎn)品。

　　注1）屏幕尺寸為7.03英寸（對(duì)角線為17.9cm），顯示圖片時(shí)的功耗僅為3mW。

　　高反射率品使用顏色較淡的彩色濾光片，以亮度為優(yōu)先。反射率高達(dá)40％，可與EInk公司的電子紙（電泳顯示器）抗衡。盡管色彩表現(xiàn)范圍按NTSC比只有5％，但比電子紙出色。

　　高色純度品在紅（R）、綠（G）、藍(lán)（B）三色之外增加了白色（W）子像素，并使用了色彩較濃的彩色濾光片。通過增加白色子像素獲得了較高反射率，雖加深了彩色濾光片的顏色，但顯示效果并沒有變暗。色彩表現(xiàn)范圍按NTSC比為36％，反射率為28％注2）。

　　注2）水平方向的分辨率是高反射率產(chǎn)品的3/4。

　　篇首提到的我們已開始量產(chǎn)的可穿戴設(shè)備用反射型LCD的基礎(chǔ)技術(shù)就是那時(shí)開發(fā)出來的。下面就詳細(xì)介紹一下這項(xiàng)技術(shù)。

　　通過導(dǎo)入光散射層來提高畫質(zhì)

　　如上所述，反射型LCD以前存在的課題是畫質(zhì)較低。我們以下面三點(diǎn)為目標(biāo)提高了畫質(zhì)。（1）沒有炫光，看起來像紙張一樣；（2）反射率高、亮度大；（3）沒有彩虹干擾光斑。

　　發(fā)生炫光和彩虹光斑的原因在于以前的反射電極結(jié)構(gòu)。以前的反射電極為了擴(kuò)散反射，在電極表面形成了有規(guī)則的微細(xì)凹凸圖案。這是出現(xiàn)炫光和彩虹光斑的主要原因。而且，顯示器與紙張不同，稍微傾斜一點(diǎn)就會(huì)變亮或變暗，這同樣是反射電極的結(jié)構(gòu)造成的。于是，我們將反射電極改成了平坦的表面。

　　但若只是這樣，會(huì)導(dǎo)致反射電極變得像反射鏡一樣。要想呈現(xiàn)紙張一樣的白色，還必須讓光線發(fā)生散射。于是，我們新開發(fā)了光散射層，并將其配置在反射電極的前面。該光散射層的詳情還不能公開，只能說，采用的是讓光線向特定方向散射的設(shè)計(jì)。從特定方向觀看時(shí)，比使用讓光線均勻散射的散射層時(shí)更加明亮注3）。

　　注3）從斜向或較偏的角度觀看時(shí)，顯示比較暗淡，但由于是用于個(gè)人使用的可穿戴設(shè)備，便采用了這樣的設(shè)計(jì)。