目前存在一個巨大的市場，那就是只需顯示有限數(shù)量的資料，信息顯示的復(fù)雜程度較低的應(yīng)用領(lǐng)域，估計全球分段顯示器市場規(guī)模大約為40億美元。英國Pelikon公司專門生產(chǎn)可簡化家用電器、消費電子及工業(yè)控制設(shè)備的操作，并使其外觀富有吸引力的印刷式柔性顯示器，它開發(fā)的印刷式分段電致發(fā)光(printed Segment Electroluminescent, pSEL)顯示器是世界首例柔性塑料顯示技術(shù)。

pSEL集觸摸屏UI的簡潔性和分段電致發(fā)光（EL）易于大量設(shè)計的好處于一體，允許將觸摸按鍵直接安裝在顯示器底下，這種將觸摸按鍵、圖標和字段組合在一起的獨一無二的1.25mm厚的顯示模塊，稱作InterfaceDisplay。

一、pSEL顯示技術(shù)

大家知道，無機電致發(fā)光材料產(chǎn)生的顏色種類有限，主要是光譜的藍色和綠色部分，它們效率適中，大約是10-15lm/W，但絕對亮度有限，只有50-200cd。Pelikon公司的pSEL顯示器的出現(xiàn)有望扭轉(zhuǎn)這種局面，該公司已經(jīng)開發(fā)出了一種印刷式分段顯示，并把它們涂敷到柔性襯底上的多層結(jié)構(gòu)技術(shù)。由于顯示器是沉積在柔性薄膜上的，因此可以把它覆蓋到常規(guī)薄膜開關(guān)組件上。

使用這種技術(shù)，就可以生產(chǎn)帶有固定照明段或照明區(qū)域的顯示器，小到1×1毫米，或者大到厚度低于0.5毫米的柔性襯底中所要求的那樣。這種顯示器在室外無法使用，因為它的絕對亮度太低，但它在所有室內(nèi)環(huán)境光條件中清晰可讀，并且你可以把它調(diào)到很低的亮度水平，用于昏暗的條件下。除了開關(guān)便利之外，還可以把它設(shè)置為只照明那些始終工作的開關(guān)選項上的圖例，指引用戶完成設(shè)備的操作。

該技術(shù)把光發(fā)射材料夾在兩個平面電極之間，前面那個電極是透明的，由100-200V、200-1000Hz的交流驅(qū)動電壓來驅(qū)動，因此可以把一些需要同時接通的被照射段連接起來，把它們看作一個段。這些pSEL顯示器的主要特點包括：
（1）專門的圖標設(shè)計，可以生動地再現(xiàn)高質(zhì)量的信息；
（2）不僅僅局限于平面或規(guī)則圖形；
（3）可以不同分段顯示不同顏色；
（4）范圍廣闊的高耐久性光學(xué)濾波器；
（5）通過UL認證，達到了IEC電氣安全標準；
（6）與該公司的驅(qū)動電子裝置及軟件配合使用，可以達到10年，7500H的使用壽命；
（7）從2004年至今，Pelikon已經(jīng)付運了1500萬套產(chǎn)品。

pSEL顯示器主要應(yīng)用有：大小電器，如微波爐、洗衣機、洗碗機；消費電子產(chǎn)品，如遙控、鐘表等；手機，如鍵盤背光照明、鍵盤等。

1、光學(xué)性能：可見度及對比率

Pelikon的pSEL顯示器為自己發(fā)光型產(chǎn)品，在各種內(nèi)部發(fā)光環(huán)境下清晰可見，不需要額外的背光，可以制成外形小巧、結(jié)構(gòu)簡單的高質(zhì)量顯示組件。

（1）足夠光亮，在80%的內(nèi)部應(yīng)用中
按照英國標準協(xié)會（BSI）的規(guī)定，對于不同建筑物或不同任務(wù)中的室內(nèi)應(yīng)用，內(nèi)部照明產(chǎn)品的室內(nèi)亮度水平達到300lux就足以滿足所有應(yīng)用。

傳統(tǒng)上看，照明型顯示器一般將亮度作為一個對比參數(shù)，然而，對于比較發(fā)光和非發(fā)光顯示器（如EL和LCD）來說，亮度不是很有效。顯而易見，對比度（contrast ratio, CR）是一個很有用的測量參數(shù)，可以測量出指定顯示器在常規(guī)環(huán)境中ON和OFF狀態(tài)下的差別。

 （2）pSEL顯示器的色度與亮度
使用發(fā)光顯示器時，顯示器的發(fā)光區(qū)域和非發(fā)光區(qū)域之間的顏色差別很重要。EL顯示器能夠發(fā)出各種不同類型的光線，可以通過不同顏色的濾光片對發(fā)出的光線進行過濾而提高對比度，使OFF狀態(tài)和ON狀態(tài)的對比加強。例如，在藍綠發(fā)射器上疊加一個紫色濾光片，就可以產(chǎn)生一個在OFF狀態(tài)下為紫色，在ON狀態(tài)下為藍色的顯示器。

（3）用可變亮度提高可見度、用戶舒適度和顯示壽命
采用Pelikon的驅(qū)動方案，可以對顯示屏發(fā)出的熒光進行精確控制。顯示屏的亮度會隨著室內(nèi)光線環(huán)境的變化自動的實時改變，由于變化非常流暢，用戶幾乎覺察不到該調(diào)制過程。根據(jù)室內(nèi)光線環(huán)境的不同，顯示器的驅(qū)動功率可以低至日光環(huán)境下所需功率的1/10，從而增加了用戶的舒適感和顯示效率，也延長了手持設(shè)備的電池使用壽命。

具體應(yīng)用中，可以向EL顯示產(chǎn)品的亮度調(diào)節(jié)模式中疊加高達16層顯示灰度。使用灰度能夠改進顯示畫面器的鮮活度，能夠為用戶界面設(shè)計工程師提供一個除了動態(tài)圖標和非動態(tài)圖標之外的顯示選項。EL顯示器響應(yīng)快，開關(guān)速度高達3ms，可以在ON和OFF狀態(tài)之間進行非常準確、無陰影的切換。

（4）180度觀看視角
EL顯示器能夠在整個字段區(qū)域提供非常平坦的照明，為用戶帶來良好的畫面對比度和非常流暢的觀看體驗。同時，廣闊的180度觀看視角可使顯示效果非常舒適，非常具有應(yīng)用價值。

2、電子性能：驅(qū)動及軟件協(xié)議

Pelikon的EL顯示器采用該公司專門設(shè)計的ASIC驅(qū)動器，是一種高效、低成本的多段EL驅(qū)動方案。

（1）模塊化的標準電子驅(qū)動平臺，具有16、32和64個通道選項
Pelikon的專有驅(qū)動器ASIC具有三種版本：16通道、32通道、64通道，一個通道可以驅(qū)動高達1.7cm2的發(fā)光面積。發(fā)光區(qū)域可以是一個單獨的連續(xù)發(fā)光單元，也可以是由一些獨立的、電性能相同的單元組成的區(qū)域。對于總面積超過1.7cm2的發(fā)光區(qū)域，將其通道組合在一起是可行的，例如一個通道驅(qū)動高達3.4cm2的發(fā)光區(qū)域。另外，驅(qū)動器ASIC也可以16的為基數(shù)組合在一起，驅(qū)動高達128個通道。

Pelikon的板上芯片（COB）驅(qū)動方案可以為產(chǎn)品設(shè)計工程師提供高度民主的靈活性。高壓ASIC字段驅(qū)動器由一個低成本、低電壓的8bit微控制器控制，允許驅(qū)動器對所有顯示功能的執(zhí)行進行控制，如動畫運行、屏幕設(shè)置、亮度控制，極大地降低了終端產(chǎn)品本身的負荷。

（2）驅(qū)動電路簡單，功耗低
該EL顯示器驅(qū)動電路的腳距特別小，很容易安裝到終端產(chǎn)品的PCB上，無論16通道還是32通道版本，所占PCB面積均不超過4cm2。對于某些小面積顯示應(yīng)用，含PCB和顯示面板在內(nèi)，顯示模塊的厚度不超過2.5mm。其運行電路的輸入電壓為2.0-12VDC，大大地簡化了終端產(chǎn)品的電源設(shè)計。

EL顯示器非常適合手持式電池驅(qū)動產(chǎn)品，因為其他發(fā)光顯示器的功耗則相對較大。在發(fā)光狀態(tài)下，根據(jù)發(fā)光字段的尺寸及數(shù)量的不同，EL顯示器的效率高達2-6lum/W，消耗的電流可以低至3mA。超低的非發(fā)光休眠電流可以低至100nA，具體取決于產(chǎn)品的種類。
    Pelikon為客戶開發(fā)了專用軟件算法，以便產(chǎn)品設(shè)計工程師充分發(fā)揮EL顯示器的功能：高速切換、生動流暢的灰度、各種不同類型的字段規(guī)格。

二、InterfaceDisplay的機械性能

Pelikon的EL顯示器是世界首例柔性塑料顯示器，可以將觸摸按鍵直接安裝在顯示器底下。這種將觸摸按鍵、圖標和字段組合在一起的獨一無二的1.25mm厚的顯示組件產(chǎn)品稱作InterfaceDisplay。其中的金屬拱（metal dome）可以提供最佳的正向按鍵效果，當(dāng)然，也可以采用傳統(tǒng)的薄膜按鍵結(jié)構(gòu)，或者Pelikon公司的無拱按鍵陣列（domeless button array）。

1、帶金屬拱的按鍵

Pelikon公司的InterfaceDisplay按鍵共由4層組成（含PCB在內(nèi)）。其中，金屬拱通過膠性物質(zhì)固定在PCB上。一般來說，當(dāng)與Pelikon公司的執(zhí)行層配合使用時，直徑為5mm的金屬拱已經(jīng)足以提供良好的按鍵效果及觸摸感。金屬拱的上方是一個壓力執(zhí)行層，兩者之間的接點通過膠帶固定起來，以避免操作過程中移位。EL顯示器懸浮在該組件的上面，并通過設(shè)備外殼上的定位器，以及/或者連接夾具固定到位。

2、按鍵及其與顯示器的間距

使用5mm金屬拱及上述結(jié)構(gòu)時，不要將外殼邊緣和按鍵中心線之間的距離固定在6mm以內(nèi)的。在按鍵陣列內(nèi)部，按鍵的中心距不能小于9mm。在按鍵的上方安裝圖標和顯示字段應(yīng)該特別注意，當(dāng)壓下按鍵并與金屬拱中心的距離為2.5mm時，按鍵應(yīng)該能夠真正的發(fā)揮作用。

3、偏移數(shù)據(jù)

Pelikon公司的標準型InterfaceDisplay按鍵在壓下的時候會產(chǎn)生0.2mm的偏移。由于采用專門的設(shè)計，InterfaceDisplay按鍵只需要很小的壓力就可以很好的工作。按照ASTM F1597-01執(zhí)行力檢測標準，標準InterfaceDisplay按鍵需要的執(zhí)行力為145g，與標準移動電話的執(zhí)行力相似。

4、按鍵測試

每個InterfaceDisplay按鍵設(shè)計完成后，均需要進行電池測試。被測樣品應(yīng)該能夠承受200K次操作，使用頻繁的按鍵應(yīng)該能夠承受500K次操作。按鍵的操作性是在“ISO按鍵測試臺及其指針（regulation ISO button testing rig and finger tip）”規(guī)則指導(dǎo)下進行的，操作頻率為2Hz，測試中還要使用反饋環(huán)路，以保證整個測試過程中按鍵的功能性。

5、無拱按鍵陣列

雖然標準InterfaceDisplay按鍵通過金屬拱來獲得適度的觸感，低成本和超小型產(chǎn)品也非常重要，Pelikon公司也可以提供無拱按鍵陣列。由于沒有金屬拱，整個組件的厚度可以減小到只有0.75mm。與金屬拱按鍵相比，無拱按鍵陣列的優(yōu)勢表現(xiàn)在執(zhí)行力（150g cf. 145g）和執(zhí)行偏移（0.175mm cf. 0.2mm）。雖然無拱按鍵沒有標準鍵盤的彈性和手感，但是可以在電路中安裝一個小型壓電發(fā)聲器，在按鍵被按下的時候發(fā)出“嗶嗶”聲或類似鍵盤一樣的點擊聲。

6、外加硬質(zhì)按鍵

如果需要外加硬質(zhì)按鍵，可以將硬質(zhì)按鍵直接附加在InterfaceDisplay上面，通過EL面板間接操作金屬拱，這樣不但有了標準按鍵的觸摸感和點擊聲，也不會增加操作力。另外，EL面板還可以為鍵盤進行照明，不再需要其它背光源，就可以看到清晰的圖標。

三、EL顯示面板的安裝

1、將顯示器夾到PCB上

Pelikon公司的EL顯示器為對字段顯示，每一個字段均需進行電連接。具體連接方法是將顯示器上的印刷連接盤與驅(qū)動器PCB上表面的相關(guān)電極焊盤對應(yīng)起來，再用彈性夾或螺絲將它們夾持在一起，從而允許小電流操作，不再需要焊接處理。

根據(jù)設(shè)備尺寸和幾何形狀的不同，PCB通常當(dāng)作能夠提供適當(dāng)硬度的襯底對待，可以將顯示器與PCB用彈性夾或螺絲夾具持在一起。使用螺絲固定時，通常還需要一個適應(yīng)層（一般采用橡膠墊圈），保證在整個產(chǎn)品使用周期內(nèi)均保持一定的夾持力。

2、連接盤間距

顯示器的外圍必須安排一定的連接盤。根據(jù)夾持方法的不同，采用彈性夾固定時，連接盤應(yīng)采用方框狀的準直陣列；采用螺絲夾具持時，應(yīng)連接盤安排在顯示器邊緣周圍，并采用各種可能的形狀。

由于Pelikon公司的EL顯示器采用的是印刷工藝，連接盤之間的間隔很容易控制，可以滿足各種不同應(yīng)用的需求。但是，Pelikon公司推薦大家采用2.54mm盤間距(1.44mm連接盤， 1.10mm間隔)，該尺寸能夠與顯示器淀積工藝的容差，以及現(xiàn)成測試儀連接陣列的容差實現(xiàn)良好的匹配。對于小型顯示器或連接區(qū)域極度有限的應(yīng)用來說，可以將連接盤的間距縮小至1mm。

3、彈性夾設(shè)計及尺寸

幾乎所有只要外形適當(dāng)?shù)牡统杀静讳P鋼彈簧夾均可用于EL顯示器組裝方案，但是夾子的外形必須小，并且容易安裝，同時必須其將對顯示器表面可能造成的傷害降低到最小。

4、螺絲夾具設(shè)計及尺寸

由于連接區(qū)域不受接觸盤直線陣列的限制，螺絲夾具持方式為顯示器外形及輪廓設(shè)計提供了很大的自由度。該夾具設(shè)計方案的可行性將通過顯示產(chǎn)品設(shè)計及其使用的材料進行檢測。如果使用適當(dāng)模量和蠕變阻抗的工程塑料，或者金屬的話，不用螺絲僅僅通過一個簡單的咬合設(shè)計也可以獲得足夠的夾持力。對其它情況，夾持螺絲之間應(yīng)間隔25mm，允許每一對夾持螺絲之間排列10-12個連接盤。

5、其它夾持方法

彈性夾和螺絲夾具是連接EL顯示器和PCB的標準方法，如果設(shè)備設(shè)計要求新穎的幾何外形或小型連接方案的話，也可以采用其它方法。例如，可以用薄金屬夾彎曲在顯示器組件的周圍的方法，或者使用Z-axis膠粘帶將顯示器膠在PCB上。由于顯示器在一定時間范圍內(nèi)可以承受高達1250C的高溫，也可以考慮使用熱壓機(hot bar)或熱溶膠(heat cured bounding agent)將顯示器結(jié)合在PCB上。

四、InterfaceDisplay技術(shù)前景

隨著電子設(shè)備智能化程度的提高，信息設(shè)備顯示終端的市場越來越大，它們往往只需顯示有限數(shù)量的資料，信息顯示的復(fù)雜程度較低，這就為分段顯示市場提供了廣闊的發(fā)展空間。

Pelikon公司的營銷主管Chris Barnardo表示，全球分段非多路復(fù)用顯示器市場的規(guī)模大約為40億美元。Pelikon在那些只需要非多路復(fù)用驅(qū)動分段顯示器的家電和消費產(chǎn)品專用顯示器領(lǐng)域占了一席之地。使用這種技術(shù)，你可以生產(chǎn)帶有固定照明段或照明區(qū)域的顯示器，小到1×1毫米，或者大到厚度低于0.5毫米的柔性基片中所要求的那樣。

目前，Pelikon公司已經(jīng)開發(fā)出了一種32通道ASIC，配合這種印刷模式技術(shù)從小到一個電池的電源來產(chǎn)生驅(qū)動電壓。該ASIC包括一個微控制器核心，Pelikon公司可以把整個產(chǎn)品作為一個定制選件來封裝，附帶定制的顯示模式和軟件。用戶可以把此類顯示器用在遙控器、音響設(shè)備或機頂盒上，作為真空熒光顯示器的小體積替代品。

原文刊登在《無線電技術(shù)》http://www.wxdjs.com，翻譯：張英儒。