目前，市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了支持具有豐富色深的高分辨率顯示器的多種便攜式系統(tǒng)，它對(duì)優(yōu)化顯示器驅(qū)動(dòng)器IC的設(shè)計(jì)進(jìn)行了有效的折中。與多數(shù)半導(dǎo)體開發(fā)項(xiàng)目的情形一樣，如果他們的產(chǎn)品想要在商業(yè)上取得成功，顯示器驅(qū)動(dòng)器IC的設(shè)計(jì)工程師將需要進(jìn)行基于深入分析的選擇。他們會(huì)面對(duì)許多相關(guān)的決策，以優(yōu)化針對(duì)某種特殊終端應(yīng)用的設(shè)計(jì)。
現(xiàn)有的顯示器驅(qū)動(dòng)器大多以I/O密集型設(shè)計(jì)為主。裸片的長(zhǎng)度通常是其寬度的10到20倍長(zhǎng)，以便能把芯片很好地安裝在電話基板下的顯示器玻璃下，比如近推出的具有寬屏視頻圖形陣列(WVGA)分辨率的東芝W52T手機(jī)。因?yàn)闆]有電路可用的很多核心空間，對(duì)于多數(shù)芯片這是一種效的裸片形狀。但對(duì)于顯示驅(qū)動(dòng)器而言，它則是一種理想形狀。
大多數(shù)高端便攜式設(shè)備目前都包括一個(gè)具有四分之一分辨率VGA(QVGA)的顯示器，或者是240x320像素的顯示器。要向每個(gè)紅、綠、藍(lán)子像素提供獨(dú)特的源驅(qū)動(dòng)器，除了設(shè)備中要有320門驅(qū)動(dòng)器輸出外，還需要有240x3或720的源驅(qū)動(dòng)器輸出。具有多個(gè)I/O的器件包括來(lái)自瑞薩科技和NEC的QVGA顯示器驅(qū)動(dòng)器。
降低顯示驅(qū)動(dòng)器上有效I/O數(shù)量的一個(gè)途徑是復(fù)用到紅、綠和藍(lán)子像素的模擬輸出。當(dāng)然，這樣做的缺點(diǎn)是顯示器上的運(yùn)動(dòng)視頻看起來(lái)不銳利，這是因?yàn)槊總€(gè)完整的RGB像素刷新得不頻繁。借助于更強(qiáng)的源驅(qū)動(dòng)器把相同的能量在較短時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)阶酉袼鼐w管，設(shè)計(jì)工程師能對(duì)那樣的效果進(jìn)行補(bǔ)償。
隨著顯示器分辨率的增加，這種方法幾乎肯定會(huì)成為一種需求。例如NEC近日推出的N903i電話，就支持具有分辨率達(dá)480x690像素的全部WVGA屏幕。無(wú)須對(duì)源驅(qū)動(dòng)器采用多路復(fù)用技術(shù)，對(duì)于門柵和到屏幕的源輸出，芯片可能只需要有2,550個(gè)I/O即可。
片上顯示器RAM
隨著屏幕分辨率的增加，芯片設(shè)計(jì)工程師面對(duì)的另一項(xiàng)挑戰(zhàn)在于，如何把用于圖像的足夠的片上顯示器存儲(chǔ)器集成進(jìn)來(lái)。對(duì)電話制造商而言，讓足夠的片上SRAM來(lái)存儲(chǔ)單個(gè)的靜止圖像文件是一件富于吸引力的事情，這是出于不讓字節(jié)連續(xù)地從電話機(jī)身搬移到顯示器組件以節(jié)省電能的考慮。通過把電話的“墻紙”圖像存儲(chǔ)在顯示驅(qū)動(dòng)器本身，從顯示控制器到驅(qū)動(dòng)器的鏈路在大多數(shù)時(shí)間中可能是“平靜”的。
來(lái)自NEC和瑞薩的QVGA顯示驅(qū)動(dòng)器含有足夠的片上SRAM，以存儲(chǔ)一個(gè)全屏的18位圖像(262,144種色彩)，這大約為1.5Mb。兩個(gè)器件之間在裸片面積上的區(qū)別很大程度上歸因于從0.25微米轉(zhuǎn)移到0.18微米而導(dǎo)致的面積縮小。
對(duì)那些希望把片上顯示存儲(chǔ)器集成進(jìn)來(lái)的芯片設(shè)計(jì)工程師來(lái)說，從QVGA轉(zhuǎn)移到VGA甚至是WVGA對(duì)他們提出了極高的要求。NEC的0.25微米WVGA 驅(qū)動(dòng)器盡管較大，有45mm2(23.8 x 1.9 mm)的面積，只有約144kb傳統(tǒng)的6三極管（six-transistor）SRAM的。在這樣一種器件中需要的顯示存儲(chǔ)器可能約為5.7Mb (480列 x 690行x18位色彩)。在芯片中所采用的處理技術(shù)中，SRAM單元約是8μm2。這樣5.7Mb的器件可能需要50mm2的裸片面積，這要比芯片的面積大兩倍之多。
很明顯，通過轉(zhuǎn)移到更小的光刻節(jié)點(diǎn)可以獲得更多的改進(jìn)。這里的問題是顯示驅(qū)動(dòng)器芯片需要高壓和適當(dāng)?shù)拇蠊β瘦敵鲵?qū)動(dòng)器，然而，在積極進(jìn)取的工藝節(jié)點(diǎn)上，這一點(diǎn)卻不一定可用。
解決這一問題的一個(gè)辦法是壓縮色彩空間。器件仍舊以16位色彩(65K種顏色)發(fā)布。例如，三星新的Blackjack和RIM的Blackberry仍具有QVGA分辨率和有限的16位調(diào)色板。這些器件現(xiàn)正作為商用工具進(jìn)行推廣，然而，顯示器規(guī)范是如此缺失，也就是說，手持設(shè)備的市場(chǎng)推廣都是針對(duì)流視頻或家庭相冊(cè)的應(yīng)用。
這種折衷的另一個(gè)例子是三菱公司新型手機(jī)D800iDS，它具有兩個(gè)QVGA屏幕。主屏幕使用18位色彩，而第二個(gè)屏幕-它實(shí)際上是該手機(jī)的觸摸感應(yīng)鍵盤-只用了16位色彩。顯然，65k種色彩的調(diào)色板被認(rèn)為對(duì)鍵盤應(yīng)用是足夠的。
值得用顯示存儲(chǔ)器把一幅完整圖像存儲(chǔ)起來(lái)的另一個(gè)方法是采用單三極管SRAM技術(shù)，這樣做會(huì)使存儲(chǔ)單元的體積壓縮一半。然而，到目前為止，Semiconductor Insights還沒有看到任何一種顯示驅(qū)動(dòng)器采用的不是典型的6三極管（six-transistor）單元設(shè)計(jì)。
數(shù)據(jù)傳輸成為關(guān)鍵
Clamshel電話已激起了對(duì)手機(jī)機(jī)身與顯示器組件之間的有關(guān)電接口的極大開發(fā)熱潮。這樣的開發(fā)有很多原因，它包括使連接器寬度小化，降低電磁輻射，提高數(shù)據(jù)率，當(dāng)然，還有降低成本。
看起來(lái)，要在顯示控制器和驅(qū)動(dòng)器IC上實(shí)現(xiàn)低壓差分信號(hào)SERDES(串并/并串轉(zhuǎn)換器)需要幾千只三極管，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)要比在兩個(gè)器件之間連接額外的導(dǎo)線要經(jīng)濟(jì)得多。隨著這些接口速度的增加以及它們功耗的下降，把圖像連續(xù)地傳輸?shù)經(jīng)]有片上存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)顯示驅(qū)動(dòng)器就會(huì)少一些問題。
已經(jīng)有一些這樣的倡議出現(xiàn)。NEC公司的電流模式平均差分信號(hào)(CMADS)與高通、精工-愛普生和東芝支持的移動(dòng)顯示器數(shù)字接口(MDDI)這兩個(gè)方案正形成競(jìng)爭(zhēng)。初由國(guó)家半導(dǎo)體所提出的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)差分信號(hào)(PPDS)，已獲得意法半導(dǎo)體、Magnachip、夏普和HiMax公司的支持。
多重標(biāo)準(zhǔn)的共存不是大的問題，這是因?yàn)橐苿?dòng)手機(jī)終還是一個(gè)封閉的系統(tǒng)。消費(fèi)者不會(huì)在家里把新的顯示驅(qū)動(dòng)器插入到他們的手機(jī)中。
展望未來(lái)，要注意的一個(gè)趨勢(shì)是把電子部分集成到顯示器本身中。以Semiconductor Insights的觀點(diǎn)，我們對(duì)那些安裝了低溫多晶硅顯示器(LTPS)的設(shè)備進(jìn)行了越來(lái)越多的評(píng)估。LTPS的好處是從驅(qū)動(dòng)三極管開始，更多的電子部分能集成到玻璃本身當(dāng)中。
例如，具有集成了驅(qū)動(dòng)器三極管的LTPS顯示器目前可在許多夏普的顯示器中看到(夏普已經(jīng)將其多晶硅的版本的顯示器標(biāo)以“連續(xù)晶粒硅”的品牌)。多晶硅顯示器中的電子遷移率以目前的發(fā)展水平，容許考慮把更多的電子部分—像D/A轉(zhuǎn)換器或顯示存儲(chǔ)器—集成進(jìn)去。
盡管“玻璃計(jì)算機(jī)”仍有點(diǎn)兒超前，其發(fā)展趨勢(shì)仍是十足有趣，值得關(guān)注。大量的三極管能被集成在一個(gè)典型的顯示器大小的空間內(nèi)-甚至是便攜式產(chǎn)品這種容量的產(chǎn)品內(nèi)。