高解析度大尺寸成智能机面板竞争焦点
时间：2012-12-05 21:52:00
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[导读]对手机品牌来说，高解析度大尺寸面板已经成为相当重要的规格。智慧型手机的功能越来越多，而萤幕是使用者主要互动介面；根据 DisplaySearch 近期发表的手机出货和预测报告指出，2012年智慧型手机销售量预计超过6亿支
对手机品牌来说，高解析度大尺寸面板已经成为相当重要的规格。智慧型手机的功能越来越多，而萤幕是使用者主要互动介面；根据 DisplaySearch 近期发表的手机出货和预测报告指出，2012年智慧型手机销售量预计超过6亿支，同时采用4寸及以上尺寸面板将占所有手机出货20%。
DisplaySearch 指出，高解析度手机萤幕的市场驱动力有许多，最主要的还是来自对面板有高度采购影响力之手机品牌厂如三星(Samsung)、苹果(Apple)、HTC等之间的竞争。而随着智慧型手机在市场上越来越受欢迎，消费者使用手机浏览网路、观看视讯影片以及登入社交网路的频率增加，这些应用都需要较高的萤幕解析度。
手机萤幕尺寸日益成长，从2.X寸到3.X寸，甚或大过4.X寸，使用者也期待解析度同等提高。
手机品牌厂也同样推出高解析度萤幕的手机产品。通常品牌厂不使用ppi (画素)这个术语，而是以高解析度、HD、或720p等字眼；更有品牌干脆另以「视网膜显示器(Retina Display)」或是「High Pixel Density Display」来取代。而消费者也被品牌厂教育成接受智慧型手机就应该要有高解析度的显示萤幕这个观念。
显示器的技术已经进步到其极致，现在高解析度手机萤幕已可出货并成为品牌厂的产品组合之一。这些技术像是TFT LCD上的 LTPS 制程，和 PenTile 技术的AMOLED (详细技术可以参考Nouvoyance网站)。高画素(ppi)手机面板的量产可行性提高后将使手机品牌厂更快导入高解析度面板的手机设计。
智慧型手机的规格需求
（来源：DisplaySearch）
与上述讨论一致的，手机品牌前三强间的竞争──Apple、HTC和三星──导入了高解析度手机显示器；这三家手机品牌厂主导全球手机市场，而他们彼此间的竞争也影响了整个产业。
智慧型手机战争：苹果vs.三星
（来源：DisplaySearch）
智慧型手机战争：苹果vs. HTC
（来源：DisplaySearch）
ppi (每英寸像素)是显示器画素密度的单位。较高ppi也就代表较高的解析度。当苹果在2010年推出 iPhone 4 手机，配备3.5寸960 x 640 (QHD)液晶显示器时，它就启动了手机显示器解析度的战争。最近，智慧型手机制造商已经开始导入HD显示器，其解析度高达1280 x 720，部分显示器尺寸为4寸或4寸以上。
智慧型手机显示器尺寸和解析度一览表
（来源：DisplaySearch）
300 ppi已经成为智慧型手机显示器一个重要的标准；以下的趋势即为上述表格的证明。
˙3.5~3.7寸：WVGA (840x480或854x480) 250+ppi为最普遍的解析度。苹果的iPhone 4显示器是这个尺寸区间内解析度最高的面板，为3.54寸DVGA (960x540)，326ppi。在iPhone 4之后上市的其他手机如夏普(Sharp)的 AQUOS Phone Slider，HTC的EVO 3D也都配备此规格的手机萤幕。
˙4.0寸：这个尺寸有许多不同的解析度，包括800x480 (三星Galaxy S)，854x480 (Sony Xperia Play)，以及960x540 (Panasonic Lumix Phone)。这些显示器的画素都在250ppi以上。有未经证实的消息指出苹果iPhone 5将会采用4.0寸1136x640解析度的面板，画素则仍然维持326ppi (Retina Display)，若为真则该面板将会是4寸面板中解析度最高的一款，不过其画素密度和iPhone 4无异。根据观察，苹果似乎将显示器画素密度的重要性优先于面板的触控功能，而iPhone 5将会使用in-cell触控面板，预计在今年第三季底问世。苹果的手机的上市总是为手机显示器的规格订立了标准，所以我们推测4.0寸级的手机显示器趋势将朝向300+ppi前进。
˙4.3寸和4.5寸：画素密度也在这个尺寸类别中展开。手机制造商竞相导入高解析度显示器。这个尺寸从4.3寸QHD 266 ppi (HTC Sensation和Motorola Photon)开始往4.5寸HD 326 ppi (夏普AQUOS Phone和LG OLTS)，和4.3寸HD 340 ppi (Toshiba REGZA Phone)一路向上展开。在4.3寸和4.5寸的尺寸上，1280x720 (HD)高于320 ppi的解析度是发展趋势。有人相信4.5寸1920x1080超过400 ppi将会是高阶手机中最高解析度的显示器规格，而这样的显示器预期在2013年可以实现。
˙4.7寸和4.8寸：HD解析度(1280x720)画素300 ppi或更高为其标准。我们观察到HTC、三星、LG都已经在这一尺寸有产品问世。
˙4.8寸及更大尺寸(5寸或5.3寸)：在此尺寸显示器画素均在300 ppi以下。三星Galaxy Note使用5.3寸1280x800，285ppi。
根据NPD DisplaySearch全球平面显示器出货及预测季报告(Quarterly Worldwide FPD Shipment and Forecast Report)，2012年总体手机萤幕出货量(含智慧型手机面板)预期可以达到18亿片，其中61%的手机面板解析度为200ppi或以下。
不过这样的比例预计将在未来逐渐缩小，主要是因为越来越多的手机配备更大尺寸及更高密度画素的面板。2012年使用超过300 ppi以上画素面板的比例为17%，与去年的8%相比有跳跃性的成长。在2011年面板厂商仅出货14.4万片的高解析度面板(此指超过300 ppi)，而在今年预计出货将达29万片。
接下来的几年，追求更高解析度的竞赛将持续把超过300 ppi面板市场拱大。如下图所示，超过300ppi的手机面板在2013年将占有22%的市占率，而在2016年预计可以达到30%的渗透率。
2009~2018年手机面板解析度市场比重趋势
（来源：DisplaySearch）
高解析度手机面板的挑战
接下来是面板厂商在生产高解析度手机面板时遇到的几项技术瓶颈：
˙先进的制程实现了面板的高解析度，然而更小的画素意味着电子移动速率更快，面板厂商必须使用多晶的技术与结构。然而 LTPS 制程上必须增加光罩制程，除了良率的减少外，也增加了制程的难度与生产时间。
˙更高的画素密度代表液晶面板的穿透率降低，因为有更多的画素阵列排在玻璃基板上。所以背光的发光效率必须提升以维持相同的面板亮度，而这会造成成本的增加。[!--empirenews.page--]
˙但是高密度与更多数量的画素增加了电子移动的负载，所以需要更高发光效率与高亮度的背光模组。但是受限于机构空间的限制，高发光效率与高亮度的发展是相反的趋势，要发展兼具耗电效率与亮度的背光模组，通常会产生较高的费用。但是在智慧型手机设计上高耗电是不被接受的。消费者一方面想要有更大的手机萤幕和更细致的画面，另一方面却又希望手机待机及使用时间越长越好。这种课题对手机面板厂商是一项很大的挑战。
˙对AMOLED面板厂商来说，高解析度最大的挑战来自蒸镀制程。AMOLED是透过蒸镀制程将有机材料镀在基板上，但是高画素密度是蒸镀制程的瓶颈。另外AMOLED每个画素需要四个或更多的电晶体，但液晶显示器阵列却只需要一个电晶体和一个电容。这多出来的电晶体占据空间，所以每个画素间的间隙紧密，留给AMOLED发光的开口也就减少。这也是LCD厂商转换制程到AMOLED高解析度面板时必定会遇到的难题。
˙为了追求高解度AMOLED的实现，面板厂商发展出不同的对策。最常见的是三星和Nouvoyance使用的PenTile技术。PenTile RGBW技术使用独家画素排列方式来提高解析度。Nouvoyance在其网站上有说明PenTile RGBW技术是根据人眼视觉系统的专业知识。他们发展出仅用三分之二的画素但是视觉上仍保存完整画素解析度的技术，这样一来三分之一的电晶体可以从背板阵列中被消除。
PenTile RGBW架构和传统RGB架构的比较图
（来源：Nouvoyance）
另一个达到高解析度AMOLED的对策是使用白光OLED加上彩色滤光片的技术。LG Display和奇美选择此一技术。奇美最近展示了两款高解析度AMOLED面板，分别是3.4寸960x540 (QHD) 326 ppi和4.3寸960x540 (QHD) 257 ppi的规格。更多奇美的白光OLED加彩色滤光片技术如下图所示：
奇美以白光OLED加上彩色滤光片技术生产高解析度AMOLED手机面板
（来源：DisplaySearch）
DisplaySearch 指出，高解析度手机萤幕的市场驱动力有许多，最主要的还是来自对面板有高度采购影响力之手机品牌厂如三星(Samsung)、苹果(Apple)、HTC等之间的竞争。而随着智慧型手机在市场上越来越受欢迎，消费者使用手机浏览网路、观看视讯影片以及登入社交网路的频率增加，这些应用都需要较高的萤幕解析度。
手机萤幕尺寸日益成长，从2.X寸到3.X寸，甚或大过4.X寸，使用者也期待解析度同等提高。
手机品牌厂也同样推出高解析度萤幕的手机产品。通常品牌厂不使用ppi (画素)这个术语，而是以高解析度、HD、或720p等字眼；更有品牌干脆另以「视网膜显示器(Retina Display)」或是「High Pixel Density Display」来取代。而消费者也被品牌厂教育成接受智慧型手机就应该要有高解析度的显示萤幕这个观念。
显示器的技术已经进步到其极致，现在高解析度手机萤幕已可出货并成为品牌厂的产品组合之一。这些技术像是TFT LCD上的 LTPS 制程，和 PenTile 技术的AMOLED (详细技术可以参考Nouvoyance网站)。高画素(ppi)手机面板的量产可行性提高后将使手机品牌厂更快导入高解析度面板的手机设计。
智慧型手机的规格需求
（来源：DisplaySearch）
与上述讨论一致的，手机品牌前三强间的竞争──Apple、HTC和三星──导入了高解析度手机显示器；这三家手机品牌厂主导全球手机市场，而他们彼此间的竞争也影响了整个产业。
智慧型手机战争：苹果vs.三星
（来源：DisplaySearch）
智慧型手机战争：苹果vs. HTC
（来源：DisplaySearch）
ppi (每英寸像素)是显示器画素密度的单位。较高ppi也就代表较高的解析度。当苹果在2010年推出 iPhone 4 手机，配备3.5寸960 x 640 (QHD)液晶显示器时，它就启动了手机显示器解析度的战争。最近，智慧型手机制造商已经开始导入HD显示器，其解析度高达1280 x 720，部分显示器尺寸为4寸或4寸以上。
智慧型手机显示器尺寸和解析度一览表
（来源：DisplaySearch）
300 ppi已经成为智慧型手机显示器一个重要的标准；以下的趋势即为上述表格的证明。
˙3.5~3.7寸：WVGA (840x480或854x480) 250+ppi为最普遍的解析度。苹果的iPhone 4显示器是这个尺寸区间内解析度最高的面板，为3.54寸DVGA (960x540)，326ppi。在iPhone 4之后上市的其他手机如夏普(Sharp)的 AQUOS Phone Slider，HTC的EVO 3D也都配备此规格的手机萤幕。
˙4.0寸：这个尺寸有许多不同的解析度，包括800x480 (三星Galaxy S)，854x480 (Sony Xperia Play)，以及960x540 (Panasonic Lumix Phone)。这些显示器的画素都在250ppi以上。有未经证实的消息指出苹果iPhone 5将会采用4.0寸1136x640解析度的面板，画素则仍然维持326ppi (Retina Display)，若为真则该面板将会是4寸面板中解析度最高的一款，不过其画素密度和iPhone 4无异。根据观察，苹果似乎将显示器画素密度的重要性优先于面板的触控功能，而iPhone 5将会使用in-cell触控面板，预计在今年第三季底问世。苹果的手机的上市总是为手机显示器的规格订立了标准，所以我们推测4.0寸级的手机显示器趋势将朝向300+ppi前进。
˙4.3寸和4.5寸：画素密度也在这个尺寸类别中展开。手机制造商竞相导入高解析度显示器。这个尺寸从4.3寸QHD 266 ppi (HTC Sensation和Motorola Photon)开始往4.5寸HD 326 ppi (夏普AQUOS Phone和LG OLTS)，和4.3寸HD 340 ppi (Toshiba REGZA Phone)一路向上展开。在4.3寸和4.5寸的尺寸上，1280x720 (HD)高于320 ppi的解析度是发展趋势。有人相信4.5寸1920x1080超过400 ppi将会是高阶手机中最高解析度的显示器规格，而这样的显示器预期在2013年可以实现。
˙4.7寸和4.8寸：HD解析度(1280x720)画素300 ppi或更高为其标准。我们观察到HTC、三星、LG都已经在这一尺寸有产品问世。
˙4.8寸及更大尺寸(5寸或5.3寸)：在此尺寸显示器画素均在300 ppi以下。三星Galaxy Note使用5.3寸1280x800，285ppi。
根据NPD DisplaySearch全球平面显示器出货及预测季报告(Quarterly Worldwide FPD Shipment and Forecast Report)，2012年总体手机萤幕出货量(含智慧型手机面板)预期可以达到18亿片，其中61%的手机面板解析度为200ppi或以下。
不过这样的比例预计将在未来逐渐缩小，主要是因为越来越多的手机配备更大尺寸及更高密度画素的面板。2012年使用超过300 ppi以上画素面板的比例为17%，与去年的8%相比有跳跃性的成长。在2011年面板厂商仅出货14.4万片的高解析度面板(此指超过300 ppi)，而在今年预计出货将达29万片。
接下来的几年，追求更高解析度的竞赛将持续把超过300 ppi面板市场拱大。如下图所示，超过300ppi的手机面板在2013年将占有22%的市占率，而在2016年预计可以达到30%的渗透率。
2009~2018年手机面板解析度市场比重趋势
（来源：DisplaySearch）
高解析度手机面板的挑战
接下来是面板厂商在生产高解析度手机面板时遇到的几项技术瓶颈：
˙先进的制程实现了面板的高解析度，然而更小的画素意味着电子移动速率更快，面板厂商必须使用多晶的技术与结构。然而 LTPS 制程上必须增加光罩制程，除了良率的减少外，也增加了制程的难度与生产时间。
˙更高的画素密度代表液晶面板的穿透率降低，因为有更多的画素阵列排在玻璃基板上。所以背光的发光效率必须提升以维持相同的面板亮度，而这会造成成本的增加。[!--empirenews.page--]
˙但是高密度与更多数量的画素增加了电子移动的负载，所以需要更高发光效率与高亮度的背光模组。但是受限于机构空间的限制，高发光效率与高亮度的发展是相反的趋势，要发展兼具耗电效率与亮度的背光模组，通常会产生较高的费用。但是在智慧型手机设计上高耗电是不被接受的。消费者一方面想要有更大的手机萤幕和更细致的画面，另一方面却又希望手机待机及使用时间越长越好。这种课题对手机面板厂商是一项很大的挑战。
˙对AMOLED面板厂商来说，高解析度最大的挑战来自蒸镀制程。AMOLED是透过蒸镀制程将有机材料镀在基板上，但是高画素密度是蒸镀制程的瓶颈。另外AMOLED每个画素需要四个或更多的电晶体，但液晶显示器阵列却只需要一个电晶体和一个电容。这多出来的电晶体占据空间，所以每个画素间的间隙紧密，留给AMOLED发光的开口也就减少。这也是LCD厂商转换制程到AMOLED高解析度面板时必定会遇到的难题。
˙为了追求高解度AMOLED的实现，面板厂商发展出不同的对策。最常见的是三星和Nouvoyance使用的PenTile技术。PenTile RGBW技术使用独家画素排列方式来提高解析度。Nouvoyance在其网站上有说明PenTile RGBW技术是根据人眼视觉系统的专业知识。他们发展出仅用三分之二的画素但是视觉上仍保存完整画素解析度的技术，这样一来三分之一的电晶体可以从背板阵列中被消除。
PenTile RGBW架构和传统RGB架构的比较图
（来源：Nouvoyance）
另一个达到高解析度AMOLED的对策是使用白光OLED加上彩色滤光片的技术。LG Display和奇美选择此一技术。奇美最近展示了两款高解析度AMOLED面板，分别是3.4寸960x540 (QHD) 326 ppi和4.3寸960x540 (QHD) 257 ppi的规格。更多奇美的白光OLED加彩色滤光片技术如下图所示：
奇美以白光OLED加上彩色滤光片技术生产高解析度AMOLED手机面板
（来源：DisplaySearch）
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