中小尺寸面板市场概况与AMOLED新契机
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以鲜艳色彩、高解析、低功耗特质的主动式矩阵AMOLED面板技术,过去被韩厂掌控,随着其5.5代线产能开出与台湾面板厂的积极投入,将会挟其轻薄与可挠性的特质而进一步开花结果,普及到各种中、小型高阶智慧行动装置,如智慧型手机、平板电脑,MP3、甚至嵌入式应用市场与汽车电子等领域…
影像显示产业推动办公室(Color Imaging Industry Promotion Office;CIPO)经理郝晋明,开始提到11月在大陆深圳的高交会中,台湾显示器产界对陷入红海杀戮战场的触控面板产业的感触,以及因应Apple开始转向与日系面板厂进行in-Cell触控技术的合作所带来的压力。他指出从面板巨头在触控面板策略转向in-cell Touch内嵌式触控面板技术,并力求薄型化的方向。
影像显示产业推动办公室经理郝晋明谈,中小尺寸面板市场概况与AMOLED新契机。
目前非晶矽(Amorphous Si,a-Si)主导整个面板市场,而能实现高画质、高解析度的低温多晶矽(Poly-si)多半应用于高阶智能手机。早期被动式析OLED因为色泽与解析度表现不佳,多半被应用在手机的次面板;而韩厂在2009年积极推展AMOLED面板,像宏达电(HTC)在2009年曾拿到三星AMOLED送样,但三星SDI因AMOLED产能不足,优先供应自家3~4.3吋手机面板,甚至像5.3吋GalaxyNote的面板应用,造成供应短缺及台系手机面板上很大的伤害。
随着去年底5.5代AMOLED产能开出后,今年中开始积极的向品牌厂推销,像Motorola也开始用SDI高解析AMOLED面板,而友达、奇美也开始发展AMOLED面板且即将进入量产。预料AMOLED市场总值将从2007年2亿美元成长到2015年47亿美元,AMOLED面板装置数量从2006年6,500万部增加到2015年3.2亿部。
AMOLED在行动装置的应用与薄型化的发展
郝晋明指出目前智慧行动装置两大应用范畴为智慧型手机跟平板电脑。智慧型手机对面板的关键需求为高解析度、轻薄、低功耗与窄边框的特性,而平板电脑除了高解析度、低功耗、轻薄之外,还需要广视角以及多样化输入方式(手指、笔输入),如HTC的Flyer平板电脑可用笔写的触控应用,而目前应用在面板广视角的IPS与VA两大技术,较常见的VA因为其液晶分子排列方向跟面板表面平行,在做触控按压时容易造成光晕现象,而IPS液晶分子排列方向与面板表面垂直,故做触控按压时不会有光晕现象,还能确保无论水平或旋转成垂直模式下观看下有一样的视角与品质,所以IPS面板才为苹果iPad/iPad2平板电脑所采用。
至于AMOLED与LCD色彩表现上,郝晋明指出LG曾在今年十月横滨FPDI 2011显示技术展中,以实物布景与AH-IPS LCD、AMOLED萤幕比较并教育参观者AH-IPS LCD接近真实原色,而AMOLED有色彩过度饱和且失真的问题,他也引述在Mobile01网站亦有网友提出类似看法,这代表某一个层级的消费族群确实在意AMOLED的显示表现。
从触控面板的薄化发展来看,目前4大触控面板制程技术,像最常见的外接式触控萤幕,以苹果的作法是在Sensor Glass(感测玻璃层)上下都做一层ITO,台厂面板为了避开专利仅做1层ITO,但整体组件仍需要用到4层玻璃,如何降低玻璃层数来薄型化是一项挑战。另外像Sensor on Cover(感测器做在玻璃盖上),面板厂将感测层做在CF上层的on-cell技术,以及做在CF与TFT元件之间的in-cell技术等等。韩国三星目前正进行on-cell AMOLED面板的薄化技术的研究。
高解析度中小尺寸面板对面板厂制程技术是严苛挑战
高解析度面板早在2003年就被发明出来,但当初产业学界均认为市场用不到,以目视距离50~60cm的一般桌机、笔电液晶萤幕而言,仅需100~150ppi(pixel per inch)解析度,但是像iPhone4其3.5吋面板解析度达到960x640(326ppi)视网膜等级,因苹果以其品牌力量驱动,也促使整个中小尺寸面板朝更高解析度发展。
而台厂目前做到4.3吋qHD 960x540画面(约256ppi)的解析度,9.7吋iPad2萤幕解析度1600x1200(206ppi),预计下一代iPad3面板解析度提高到2048x1536(264ppi);而非苹果阵营Android平板电脑惯用的10.1吋面板,已可支援到FullHD 1920x1080(210ppi),预料当10.1吋面板解析度进入2560x1600(300ppi)时,特别还要考量到薄型化,这对面板厂来说是相当大的技术与制程考验。
郝晋明统计目前市场上Android智慧手机,萤幕尺寸约在3.5~4.7吋,解析度约71%的机种支援到WVGA800(480x800)或WVGA854(480x854)的解析度等于约在240ppi细腻度,仅HTC 4.3吋Sensation XL的qHD540x960解析度达到256ppi的细腻度,这在目前4.5代厂裁切尺寸,250~300ppi等级的面板用a-si非晶矽技术╱设备,但是到了5/5.5/6代厂裁切尺寸来看,超过250ppi以上的等级就只能以LTPS低温多晶矽的设备
。
各面板厂产能策略与Oxide TFT、LPTS、AMOLED的规划
郝晋明以数据指出,预计全球面板厂的LTPS设备资本支出,在2011年达到最高点30.89亿美元,2012、2013年放缓到15.47、20.36亿美元,到2015年LTPS设备支出下滑至6.8亿美元。
目前TFT驱动背板技术除了a-Si非晶矽、LTPS低温多晶矽之外,还有规格特性介于两者中间的Oxide TFT。其电子移动速度比a-Si快,解析度逼近LTPS,同时可以既有的a-Si非晶矽产线设备做升级,目前导入Oxide TFT最快的是夏普(Sharp)位于龟山的8.5代厂。
目前Oxide TFT与LTPS制程差别在于前者是以白色OLED搭RGB CF彩色滤光片并采Bottom Emission(底部发光)方式显示,而后者则使用RGB CF采Top Emission(上发光)方式。 FMM RGB因为水平蒸镀基板bending问题,无法在大尺寸基板适用,且难以高解析度量产(~250ppi),同时其Tact time超过2分钟,需面临光罩对位问题;而WOLED/CF制程则不需要金属遮罩(FMM shadow mask)也可达到高解析度(≥ 300ppi),唯一缺点是需新增CF成本。
三星行动显示器SMD在2010年9月发表以蒸镀方式制造的非均衡Pentitle Matrix TFT技术的AMOLED萤幕。 2011年2月采用均衡栅状Real Stripe TFT技术的AMOLED HD面板,用于4.3吋Galaxy S2手机并具备800x480(216ppi)解析度,用于5.3吋Galaxy Note平板电脑的AMOLED面板达到1280x800(285ppi)解析度;预料2012年以后采均衡栅状Real Stripe TFT电晶体的300ppi等级AMOLED HD Plus面板出现。
AMOLED的解析度、功耗与业界产能规划
郝晋明以图表指出,AMOLED在显示纯白色或亮色系画面时,功耗较一般面板高42%,其他色系画面时功耗降了24~66%。因此Apple提出OLED Hybrid与Hybrid e-Paper/Video面板专利申请,以上层透明AMOLED面板+下层白底显示面板设计,可降低AMOLED白╱亮色画面显示时30%功耗。依韩国券商预估,以8代线为比较基础,若采现有TFT-LCD产线生产Oxide-TFT,AMOLED将比LTPS AMOLED生产成本低34%,比a-TFT LCD成本低28%。
Sharp在面板事业规划上,将六代线转成LTPS(CGS)专做小尺寸高解析度(300PPI)的智慧手机面板;八代线转成Oxide TFT专供Tablet PC用的9.7~10.1吋200PPI+等级,与32~46吋TV。其十代厂将以Optical Alignment、MMG制程技术,产制40/60/70吋甚至4Kx2K(UD等级)的液晶电视面板。
郝晋明也提到当前可挠式Flexible AMOLED的发展,在2011年10月横滨FPDI 2011显示展中也看到许多厂商展示。采塑胶板设计的Flexible AMOLED,目前仍难实现重复折叠、卷曲等特性,但是可提供产品外观坚固性(Ruggedness)、轻薄外型(Form factor)与低产制成本(Lower BOM)。