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(wú)論液晶面板還是有機(jī)EL面板，其耗電量均超過(guò)了600mW。有機(jī)EL面板在全白顯示時(shí)的耗電量甚至達(dá)到了約1800mW。

加之智能手機(jī)不以語(yǔ)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(huì)一直保持點(diǎn)亮狀態(tài)?？梢哉f(shuō)，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(lái)降低耗電量

如果只單純配備耗電量超過(guò)600mW的顯示面板，智能手機(jī)是無(wú)法避免電池驅(qū)動(dòng)時(shí)間太短的問(wèn)題的。各終端廠商現(xiàn)在是通過(guò)實(shí)施諸如相對(duì)于輸入影像信號(hào)及周圍亮度的伽瑪校正以及畫(huà)面亮度控制等圖像處理，來(lái)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(kāi)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(dòng)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(guò)在菜單畫(huà)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(huà)面整體所占的面積?？梢哉f(shuō)這是全白顯示時(shí)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(dòng)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(shí)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(wèn)題，需要降低顯示面板自身的耗電量。

但從面板廠商的開(kāi)發(fā)動(dòng)向來(lái)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(kāi)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(huì)提高到近500ppi。精細(xì)度提高，單位像素的開(kāi)口率就會(huì)降低，耗電量就會(huì)進(jìn)一步增加。

各面板廠商需要開(kāi)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(kāi)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(guò)控制液晶分子的電壓部分遮蔽背照燈光來(lái)表現(xiàn)灰階。降低耗電量的對(duì)策有增加面板開(kāi)口率、降低驅(qū)動(dòng)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(dòng)顯示器、索尼移動(dòng)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(kāi)口率的“FFS（fringe field switching）”方式*，驅(qū)動(dòng)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(chǎng)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(gè)白色LED來(lái)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(huì)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(wèn)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(lái)提高面板透射率，從而降低耗電量。雖然這是原來(lái)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(guò)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(guó)索尼移動(dòng)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(kāi)發(fā)的“WhiteMagic”液晶面板。

WhiteMagic在一個(gè)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(huà)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(huà)面亮度可提高至2倍左右。

索尼移動(dòng)采用WhiteMagic時(shí)，調(diào)整了對(duì)輸入影像的圖像處理。這是因?yàn)椋绻粏渭冏芳覹，影像的對(duì)比度感會(huì)降低。索尼移動(dòng)與索尼共同反復(fù)調(diào)整了將RGB影像信號(hào)轉(zhuǎn)換成RGBW時(shí)的圖像處理參數(shù)。由此，“實(shí)現(xiàn)了在室內(nèi)使用時(shí)可削減耗電量，在戶外時(shí)畫(huà)面明亮容易看清的效果”（索尼移動(dòng)）。

將RGBW分配給兩個(gè)像素

韓國(guó)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(gè)像素的“Pentile”方式。由于將一個(gè)像素的子像素?cái)?shù)從以往的3個(gè)減為2個(gè)，因此更方便提高面板透射率。雖然因像素減少而被指畫(huà)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(dòng)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(kāi)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(huì)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(guò)于采用磷光材料。三重態(tài)激勵(lì)發(fā)光的磷光材料與從單重態(tài)激勵(lì)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(shí)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(kāi)發(fā)不含Ir和Pt的發(fā)光材料。通過(guò)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(kāi)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(guò)在電子輸送層和發(fā)光層之間設(shè)置“EEL（efficiency enhancement layer）”層，開(kāi)發(fā)出了超過(guò)螢光材料理論界限的B發(fā)光元件。“EEL通過(guò)使三重態(tài)激子在發(fā)光元件內(nèi)保留一定的時(shí)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(guò)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(shí)，預(yù)計(jì)耗電量在全白顯示時(shí)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(guó)風(fēng)險(xiǎn)企業(yè)Pixtronix開(kāi)發(fā)的MEMS顯示器。

Pixtronix開(kāi)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(guò)高速開(kāi)關(guān)MEMS快門，控制LED背照燈的透射光和自然光量來(lái)顯示灰階。透射模式通過(guò)依次驅(qū)動(dòng)RGB三色LED背照燈來(lái)顯示彩色。由于無(wú)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(kāi)了5.14英寸的640×480像素試制品，日立顯示器也公開(kāi)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）。