移動(dòng)手機(jī)已迅速地從一個(gè)簡(jiǎn)單的手機(jī)演進(jìn)為一個(gè)能讓用戶分享照片、電郵接入、玩游戲、網(wǎng)上沖浪及尋找他們中意的餐廳這些功能集一身的復(fù)雜設(shè)備。對(duì)于硬件設(shè)備的影響則是RF、LCD及應(yīng)用處理器之間的電能用量有更為均等的分割，是來(lái)自傳統(tǒng)的單一功能蜂窩電話所使用的RF/處理器主宰的系統(tǒng)的戲劇性轉(zhuǎn)變。

　　對(duì)于設(shè)計(jì)工程師而言，最新的應(yīng)用挑戰(zhàn)是能播放視頻及電視節(jié)目的新一代電話或便攜式設(shè)備。這些應(yīng)用提出了一個(gè)矛盾的挑戰(zhàn)，因?yàn)樗鼈儾粌H實(shí)質(zhì)上消耗更多電能，也需要更多亮度達(dá)到理想顯示效果，該功能反之也需要更多的功耗。該設(shè)計(jì)要求進(jìn)一步阻礙工程師在控制整個(gè)設(shè)備成本的同時(shí)有效地平衡性能與功耗的要求。

　　移動(dòng)視頻顯示需求

　　顯示屏產(chǎn)業(yè)早已認(rèn)識(shí)到：目前的顯示技術(shù)在不妨礙新技術(shù)采用的情況下，不能滿足下一代設(shè)備的功耗要求，并且應(yīng)該更多地著眼于找到通過(guò)修改顯示屏就能優(yōu)化性能并控制過(guò)多耗電的方法。這一點(diǎn)往往是簡(jiǎn)單地通過(guò)降低背光功耗來(lái)得以實(shí)現(xiàn)，犧牲了亮度但對(duì)大多數(shù)現(xiàn)有應(yīng)用而言仍會(huì)有不錯(cuò)的性能。然而，隨著移動(dòng)電視的問(wèn)世，對(duì)更醒目亮度的需求日益凸顯，這對(duì)功耗/性能之間的挑戰(zhàn)增添新的因素。

　　除非亮度足夠高，具有視頻功能的設(shè)備仍不會(huì)令那些想要清晰地看到屏幕上所有細(xì)節(jié)及圖像的消費(fèi)者感到滿足。目前市場(chǎng)上許多被設(shè)計(jì)到蜂窩電話或便攜式設(shè)備之中的小顯示屏所展示的平均亮度為200尼特（nit）。然而，要想很滿意地查看移動(dòng)電視內(nèi)容的詳盡細(xì)節(jié)或觀看視頻，就急需使亮度水平增加2到3倍，達(dá)到 400尼特或更高，與一臺(tái)家用電視機(jī)的亮度接近。

　　圖1：250 尼特顯示屏

　　圖2：500 尼特 顯示屏

　　雖然對(duì)亮度的作用早有認(rèn)識(shí)，由于電池壽命不足以支持這樣的高亮度顯示，它并沒(méi)有廣泛地應(yīng)用于手持產(chǎn)品中。

　　讓我們?cè)囅胍幌拢纾粋€(gè)典型的250尼特顯示屏（圖1）上正在顯示的kayaker圖像與一個(gè)適于觀看移動(dòng)電視的具有500或600尼特亮度的顯示屏（圖2）相比較。視頻應(yīng)用要求亮度約為400尼特或更高，造成顯示屏背光亮度增加至少2倍的功耗要求。

　　PenTile RGBW技術(shù)

　　通過(guò)該簡(jiǎn)單的比較，顯然必須增加亮度標(biāo)準(zhǔn)以適應(yīng)移動(dòng)視頻應(yīng)用的要求，這也意味著設(shè)備的功耗要相應(yīng)的降低。要在背光亮度轉(zhuǎn)變中達(dá)到2X（倍）到3X的改進(jìn)意即增加2X到3X的功耗。而且因?yàn)橐苿?dòng)視頻應(yīng)用使背光的使用時(shí)間延長(zhǎng)，會(huì)消耗顯示中的電能達(dá)90%，關(guān)閉背光也不可取，它會(huì)進(jìn)一步加劇移動(dòng)設(shè)備的功耗控制問(wèn)題。

　　此外，還有其它原因致使移動(dòng)視頻消耗更多功耗。與靜止的圖像不同，視頻要求有更長(zhǎng)時(shí)間段的瀏覽，它還需要對(duì)MPEG解壓。即使是最有效的微控制器 （MCU），在處理MPEG時(shí)也要比處理其它任務(wù)消耗更多的電能。也許功耗需求增加的最主要因素來(lái)自于對(duì)視頻的顯示屏顯示亮度要求的認(rèn)識(shí)。與文本、日歷甚至網(wǎng)絡(luò)瀏覽器應(yīng)用不同，視頻要求更大范圍的亮度以補(bǔ)充從戶外運(yùn)動(dòng)到室內(nèi)甚至在夜間情景下的大量動(dòng)態(tài)范圍的變化。

　　同樣，具有視頻功能的移動(dòng)電話的趨勢(shì)正向著能提供視頻圖形陣列（VGA）方案、262K到16M種顏色，色域100%接近全國(guó)電視系統(tǒng)委員會(huì)制式 （NTSC）這樣色彩豐富的顯示屏方向發(fā)展。此外，由于寬頻減少了為在屏幕上觀看整個(gè)圖像水平滾動(dòng)的次數(shù)，寬屏格式也漸被采用來(lái)觀看視頻和以原有的格式玩游戲或?yàn)g覽網(wǎng)頁(yè)。所有這些需求增加了功耗，尤其是背光的功耗，能使功耗預(yù)算增加達(dá)250mW之多。

　　組件制造商們正對(duì)一些潛在的方案著手研究，這些方案包括：開(kāi)發(fā)新的顯示器工藝；在LCD或背光中采用增亮片；或與透反式LCD、OLED或其它能提供更大光亮度的新型設(shè)計(jì)相結(jié)合。此外，改進(jìn)電池技術(shù)的很多工作也在進(jìn)行之中。然而這些革命性的措施并不能滿足觀看移動(dòng)視頻所要求的亮度、分辨率及低功耗等要求；而且在某些情況下，由于涉及到額外的制造成本，卻是成本制約因素。

　　PenTile RGBW顯示屏技術(shù)

　　由人類(lèi)視覺(jué)先驅(qū)Clairvoyante所開(kāi)發(fā)，PenTile RGBW技術(shù)能夠在不降低分辨率或增加數(shù)據(jù)中心設(shè)備功耗使用的情況下，獲得更高亮度水平。

　　PenTile技術(shù)把一種白色子象素填加到由紅、黃、藍(lán)三色組成的傳統(tǒng)RGB條紋排列中，然后再應(yīng)用相應(yīng)的子象素成像技術(shù)，以人類(lèi)看見(jiàn)圖像的方式對(duì)那些子象素進(jìn)行更好的排列。這樣就確保生成那些不能被人眼所看見(jiàn)的圖像時(shí)，不會(huì)損耗顯示屏功率及亮度源。

　　圖3：子象素成像能使顯示屏獲得接近雙倍的白色亮度或降低功耗達(dá)50%。

　　要用人類(lèi)視覺(jué)獲得更好的排列，PenTile子象素成像技術(shù)為每一個(gè)子象素單獨(dú)編址。它減少了子象素的總體數(shù)量但增加了個(gè)體的尺寸，并且把一種白色（清晰）子象素填加到排列模式中，形成一種RGBW象素設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)比傳統(tǒng)RGB條紋顯示屏更明亮、分辨率更高。因?yàn)楦嗟谋彻饽芡ㄟ^(guò)更大及半透的子象素發(fā)光，而不是被RGB條紋采用的更小的紅、綠、藍(lán)子象素構(gòu)成的緊密排列的所阻止，透射率及亮度均得到了增加。由于子象素越大，開(kāi)口率越大，加之利用白色子象素，在功耗沒(méi)有增加的情況下實(shí)現(xiàn)了白色亮度近兩倍的增加。PenTile技術(shù)集成能有選擇地把功率效能增加一倍，并能通過(guò)削減資源驅(qū)動(dòng)器的數(shù)量及減少特定亮度輸出水平所要求的背光LED數(shù)量而節(jié)約材料的成本。