智能手機(jī)配備了比普通手機(jī)尺寸大且高精細(xì)的顯示面板，顯示面板的耗電量也隨之增加?，F(xiàn)有智能手機(jī)配備的顯示面板，無論液晶面板還是有機(jī)EL面板，其耗電量均超過了600mW。有機(jī)EL面板在全白顯示時的耗電量甚至達(dá)到了約1800mW。

加之智能手機(jī)不以語音通話為主，而主要是用于Web網(wǎng)站瀏覽和郵件收發(fā)，這種用法的改變，使得顯示面板會一直保持點(diǎn)亮狀態(tài)?？梢哉f，一直消耗著600mW以上電力的顯示面板是令智能手機(jī)電池耐久性惡化的主要原因。

目前是以圖像處理來降低耗電量

如果只單純配備耗電量超過600mW的顯示面板，智能手機(jī)是無法避免電池驅(qū)動時間太短的問題的。各終端廠商現(xiàn)在是通過實(shí)施諸如相對于輸入影像信號及周圍亮度的伽瑪校正以及畫面亮度控制等圖像處理，來降低顯示面板耗電量的。

由圖像處理降低顯示面板耗電量的方法“在普通手機(jī)上從2008年前后開始導(dǎo)入，隨著顯示面板的大屏幕化和高精細(xì)化，能夠更加精細(xì)地進(jìn)行控制”（NEC卡西歐移動的并木）。

配備有機(jī)EL面板的智能手機(jī)除圖像處理外，還在顯示內(nèi)容方面下了工夫。通過在菜單畫面等上以黑色顯示背景，以白色顯示文字，減小了白顯示在畫面整體所占的面積?？梢哉f這是全白顯示時的耗電量高的“有機(jī)EL面板機(jī)型必須要做的處理”（NEC卡西歐移動的并木）。

高精細(xì)化變成瓶頸

盡管終端廠商采取了措施，但據(jù)稱在瀏覽Web網(wǎng)站時顯示面板的耗電量“仍占智能手機(jī)整體的約3成”（多家終端廠商）。要想從根本上解決問題，需要降低顯示面板自身的耗電量。

但從面板廠商的開發(fā)動向來看，智能手機(jī)用顯示面板的耗電量今后還可能進(jìn)一步增加。因?yàn)橐壕姘宓染诓粩嗤七M(jìn)大屏幕化和高精細(xì)化。

目前，各終端廠商的高端機(jī)型開始普遍采用分辨率在300ppi以上的顯示面板。在2012年底～2013年，分辨率有可能會提高到近500ppi。精細(xì)度提高，單位像素的開口率就會降低，耗電量就會進(jìn)一步增加。

各面板廠商需要開發(fā)兼顧高精細(xì)化和低耗電量化的面板。雖然進(jìn)展緩慢，但液晶面板和有機(jī)EL面板均已開始采取旨在大幅削減耗電量的措施。

已采用了多種技術(shù)

液晶面板通過控制液晶分子的電壓部分遮蔽背照燈光來表現(xiàn)灰階。降低耗電量的對策有增加面板開口率、降低驅(qū)動電壓、提高背照燈光源——白色LED的發(fā)光效率，以及提高光學(xué)材料性能等。耗電量的降低，正是這些措施“一點(diǎn)點(diǎn)積累的結(jié)果”（日立顯示器）注1）。

注1）東芝移動顯示器、索尼移動顯示器和日立顯示器三家公司2012年4月合并成了日本顯示器，本文中使用的是原公司名稱。

現(xiàn)有智能手機(jī)用液晶面板已經(jīng)采用了多種低耗電量化技術(shù)。顯示模式采用可提高開口率的“FFS（fringe field switching）”方式*，驅(qū)動元件采用載流子遷移率高、可小型化的低溫多晶硅（LTPS）TFT。光學(xué)部材使用了多片可提高亮度的薄膜。

*FFS方式＝與IPS方式一樣是橫向電場控制用顯示技術(shù)。與IPS方式不同的是，像素電極和通用電極配置在上下方向。中小型液晶面板大部分都采用FFS方式，但稱為IPS方式。

盡管如此，現(xiàn)有智能手機(jī)的液晶面板仍必須使用最多8個白色LED來確保亮度。雖然白色LED的發(fā)光效率“有望以年均5～10％左右的幅度提高”（日亞化學(xué)工業(yè)），但隨著高精細(xì)化的發(fā)展，發(fā)光效率提高的部分可能會被抵消掉。僅改良現(xiàn)有技術(shù)只能提高數(shù)％左右，難以從根本上解決問題。

從像素構(gòu)成入手

在大幅削減耗電量上備受關(guān)注的液晶技術(shù)，也就是子像素排列的變更。具體為，在R（紅）G（綠）B（藍(lán)）3色的子像素中添加未配備彩色濾光片（CF）的W（白）來提高面板透射率，從而降低耗電量。雖然這是原來就有的技術(shù)，但目前將其應(yīng)用于高精細(xì)面板中的討論在加速。

通過變更子像素的排列降低了液晶面板耗電量的終端已經(jīng)面世。那就是英國索尼移動通信（Sony Mobile Communications）2012年2月發(fā)布的智能手機(jī)“Xperia P”。該機(jī)型配備了索尼開發(fā)的“WhiteMagic”液晶面板。

WhiteMagic在一個像素上配置了RGBW四色的子像素。即使背照燈亮度減半，面板畫面仍可實(shí)現(xiàn)與此前產(chǎn)品相同的亮度。其特點(diǎn)是，如果背照燈亮度與原產(chǎn)品相同，則畫面亮度可提高至2倍左右。

索尼移動采用WhiteMagic時，調(diào)整了對輸入影像的圖像處理。這是因?yàn)?，如果只單純追加W，影像的對比度感會降低。索尼移動與索尼共同反復(fù)調(diào)整了將RGB影像信號轉(zhuǎn)換成RGBW時的圖像處理參數(shù)。由此，“實(shí)現(xiàn)了在室內(nèi)使用時可削減耗電量，在戶外時畫面明亮容易看清的效果”（索尼移動）。

將RGBW分配給兩個像素

韓國三星電子正在研究同樣采用RGBW四色子像素，但將其分配給兩個像素的“Pentile”方式。由于將一個像素的子像素?cái)?shù)從以往的3個減為2個，因此更方便提高面板透射率。雖然因像素減少而被指畫質(zhì)劣化，但不失為削減耗電量的有效手段。

三星采用Pentile方式試制的10.1英寸、2560×1600像素的液晶面板，驅(qū)動元件采用遷移率低、TFT難以小型化的非晶硅TFT，但卻可實(shí)現(xiàn)299ppi的高分辨率。耗電量最大為3.4W，與采用RGB三色CF的10.1英寸1280×800像素產(chǎn)品相同。“最早預(yù)定在2012年內(nèi)開始量產(chǎn)”（三星）。

關(guān)鍵在于提高發(fā)光元件的性能

有機(jī)EL面板屬于自發(fā)光型器件，與液晶面板相比構(gòu)成部材較少。用于智能手機(jī)的有機(jī)EL面板采用在TFT基板相反的一側(cè)提取光的頂部發(fā)光構(gòu)造，因此不會被TFT遮擋住光線。要降低耗電量，需要提高有機(jī)EL元件的內(nèi)部量子效率和光提取效率。

要提高有機(jī)EL元件的內(nèi)部量子效率，最有效的方法莫過于采用磷光材料。三重態(tài)激勵發(fā)光的磷光材料與從單重態(tài)激勵發(fā)光的螢光材料相比，在理論上內(nèi)部量子效率更高。目前的狀況是，在智能手機(jī)用有機(jī)EL面板上，R發(fā)光材料已經(jīng)實(shí)用化，G發(fā)光材料即將得到采用。但B的磷光材料由于色純度和壽命較低，實(shí)用化尚需時日 注2）。

注2） 為使磷光材料從三重態(tài)發(fā)光，而要采用Ir（銥）和Pt（白金）等昂貴的金屬。因此存在成本高的課題。九州大學(xué)以數(shù)年后實(shí)現(xiàn)實(shí)用化為目標(biāo)，正在開發(fā)不含Ir和Pt的發(fā)光材料。通過將單重態(tài)和三重態(tài)激發(fā)狀態(tài)的能量順序之差降到50meV，而在將能量向單重態(tài)轉(zhuǎn)換。據(jù)2012年3月發(fā)布的開發(fā)成果，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了86.5％的高轉(zhuǎn)換效率。[!--empirenews.page--]

出光興產(chǎn)采用現(xiàn)有的B螢光材料提高了內(nèi)部量子效率。該公司通過在電子輸送層和發(fā)光層之間設(shè)置“EEL（efficiency enhancement layer）”層，開發(fā)出了超過螢光材料理論界限的B發(fā)光元件。“EEL通過使三重態(tài)激子在發(fā)光元件內(nèi)保留一定的時間，使激子之間發(fā)生碰撞，從而將能量向單重態(tài)轉(zhuǎn)移”（出光興產(chǎn)電子材料部電子材料中心主任研究員熊均）。由此提高了內(nèi)部量子效率。

出光興產(chǎn)還設(shè)法提高了有機(jī)EL元件的光提取效率。通過在發(fā)光元件的負(fù)極上設(shè)置折射率較高的有機(jī)物覆蓋層，“抑制了表面離子體在負(fù)極表面上造成的消光現(xiàn)象”（熊均）。該公司采用B螢光材料以及R和G磷光材料試制出了設(shè)置有EEL和覆蓋層的有機(jī)EL元件。將其用于800×480像素的4英寸品時，預(yù)計(jì)耗電量在全白顯示時為644mW，平均為143mW，可降至目前的1/2以下。

還可能有第三種顯示元件

除了液晶面板和有機(jī)EL面板外，還有其他降低了耗電量的顯示器技術(shù)。其中之一就是美國風(fēng)險(xiǎn)企業(yè)Pixtronix開發(fā)的MEMS顯示器。

Pixtronix開發(fā)的MEMS顯示器技術(shù)由MEMS快門、采用RGB三色LED的背照燈、TFT、反射板及玻璃基板等構(gòu)成。通過高速開關(guān)MEMS快門，控制LED背照燈的透射光和自然光量來顯示灰階。透射模式通過依次驅(qū)動RGB三色LED背照燈來顯示彩色。由于無需像液晶面板那樣使用偏光板和CF，因此光利用效率可提高至60～80％左右，比液晶面板的6～8％有大幅提升。

Pixtronix已在向奇美電子（CMI）、日立顯示器以及三星等知名面板廠商提供技術(shù)授權(quán)。CMI已公開了5.14英寸的640×480像素試制品，日立顯示器也公開了2.5英寸的320×240像素試制品。CMI的試制品耗電量為550mW，“是相同性能參數(shù)液晶面板的2/3左右”（CMI）。