LCD與AMOLED顯示技術將開啟新一輪戰局。在突破技術瓶頸后,AMOLED面板制造商已成功量產解析度1,080p等級的產品,并正戮力朝向超高解析度(Ultra HD, UHD)規格邁進,以追上LCD業者的發展速度,爭食UHD電視、智能型手機及平板裝置市場大餅。
主動式矩陣有機發光二極體(AMOLED)和液晶面板(LCD)解析度皆朝1,080p以上推進。鴻海將在臺灣參展的處女秀獻給本屆臺灣平面顯示器展,并于會場中展出?工廠十代線面板的多種高規格顯示器產品,包括全球首款70寸4Kx2K液晶電視,成為展會上最吸睛的焦點,且再度宣示進軍超高解析度(UHD)電視市場的決心。
更值得關注的是,鴻海已表態最快將于2014年第一季正式投產70寸4Kx2K液晶電視,準備大舉搶食市場杯羹,將成為三星(Samsung)、樂金(LG)、索尼(Sony )、東芝(Toshiba)、 Panasonic、TCL、康佳等電視品牌大廠在4Kx2K電視市場不可小覷的勁敵。
另一方面,在宏達電發表搭載解析度高達468ppi液晶屏幕的HTC One后,三星顯示(Samsung Display)亦不甘示弱,利用獨有的鉆石像素結構,已量產出解析度高達441ppi的4.3寸AMOLED面板,粉碎外界詬病AMOLED面板解析度難提升的隱憂,并準備透過新的鉆石像素結構,開發出解析度上看QHD(500ppi以上)的產品。
加入4K2K戰局 韓廠拼產UHD OLED TV
隨著4Kx2K液晶電視大舉出籠,AMOLED面板制造商亦已加緊大尺寸4Kx2K產品線布局,期加快4Kx2K AMOLED電視商品化腳步。
工研院產業經濟與趨勢研究中心(IEK)資深產業分析師劉美君表示,隨著4Kx2K內容與液晶電視日益成熟,加上友達與索尼(Sony)已于今年初,合作開發出業界首款4Kx2K解析度的56寸AMOLED電視原型機(Prototype),三星顯示與樂金顯示等AMOLED面板主要開發商,勢必要加快于2015年前投產大尺寸4Kx2K AMOLED面板,才不會失去市場先機。
目前生產大尺寸4Kx2K AMOLED面板主要有兩大方式,其一是基于氧化物薄膜電晶體(Oxide TFT)基板搭配白光OLED和彩色濾光片(CF)的設計架構,并利用白光蒸鍍制程量產;其二是采用低溫多晶硅(LTPS)基板,并利用紅綠藍(RGB)蒸鍍制程投產。然而,至今此兩大技術所生產的大尺寸4Kx2K AMOLED面板,皆仍面臨良率偏低和成本昂貴的開發挑戰。
工研院IEK資深產業分析師陳玠伯指出,采用紅綠藍蒸鍍制程,搭配LTPS基板技術生產大尺寸4Kx2K AMOLED電視面板,將面臨AMOLED材料壽命短及于每一子像素中鍍上紅綠藍色有機薄膜時,容易導致膜厚不均的問題,致使生產良率較白光OLED搭配彩色濾光片的生產方式更難提升。
也因此,三星顯示致力突破紅綠藍蒸鍍制程的技術瓶頸外,也已同步研發白光OLED搭配彩色濾光片技術。陳玠伯認為,三星顯示初期應會先選用白光OLED技術,生產大尺寸4Kx2K AMOLED面板,以趕在2015年投產。
據悉,囿于材料成本居高不下,中小尺寸AMOLED面板單價至今仍高于同尺寸LCD面板約30~40%,以此推估,未來大尺寸4Kx2K AMOLED面板價格亦將高于同尺寸LCD面板許多。
陳玠伯強調,盡管初期大尺寸4Kx2K AMOLED面板成本將高于同尺寸的LCD面板數倍之多,然韓系品牌商為突顯旗下電視產品功能的差異化,且迎合追求更高解析度屏幕的市場潮流,勢必仍將力推大尺寸4Kx2K AMOLED。
而正當AMOLED面板廠戮力研發大尺寸4Kx2K AMOLED產品之際,液晶面板廠也已著手展開大尺寸8Kx4K產品布局。
LTPS基板助攻 8K4K電視商用化加速
相較于傳統的非晶硅(a-Si)和新興的Oxide TFT基板技術,LTPS TFT基板電子遷移率(Mobility)及大面積制程穩定度更高,可望成為面板供應商量產50寸以上8Kx4K(7,680x4,230)面板的首選基板方案,并有助電視品牌商加快開發出大尺寸8Kx4K電視。
工研院IEK資深專案經理莊政道表示,繼量產大尺寸4Kx2K電視之后,夏普(Sharp)、Panasonic等電視品牌商為打造出能呈現真實原色的產品,紛紛計畫展開50寸以上8Kx4K電視產品線布局。
因應電視品牌商部署8Kx4K電視的新發展,Japan Display、夏普、三星顯示、樂金顯示、友達和群創等面板供應商已快馬加鞭擴充LTPS TFT和Oxide TFT基板產能,以加速實現50寸以上8Kx4K電視商用化。
劉美君指出,大尺寸4Kx2K面板要應用于三維(3D)顯示,電子遷移率須達10cm2/Vs;而未來大型面板畫質若要進一步提升至8Kx4K,電子遷移率勢必須大于10cm2/Vs,才能有效驅動液晶面板。
據了解,a-Si TFT電子遷移率低于1cm2/Vs,而Oxide TFT在1?50cm2/Vs;至于LTPS TFT基板的電子遷移率則已高達50~100cm2/Vs,因此比Oxide TFT基板更適合開發大尺寸8Kx4K面板。
此外,Oxide TFT基板雖兼顧高解析度和低耗電量,惟目前仍須克服材料制程穩定度和均勻度等挑戰。也因此,莊政道認為,LTPS TFT基板將成為解決50寸以上8Kx4K面板制造的唯一方案,預期面板商有機會逐步把現有的高世代a-Si TFT和Oxide TFT基板產線,轉做為生產LTPS TFT基板,用以生產大尺寸8Kx4K面板。
不僅是電視,行動裝置配備的液晶面板解析度亦已超過1,080p,遂讓AMOLED面板商快馬加鞭著手QHD等級的產品線研發。
借力新像素結構設計AMOLED挑戰QHD畫質
在突破Full HD(350? 500ppi)解析度關卡后,AMOLED面板制造商三星顯示已開始研發新的鉆石型像素結構(Pixel Structure),期以創新的設計方式實現QHD等級的面板,因應智慧型手機和平板裝置螢幕不斷朝更高解析度演進的發展趨勢。
陳玠伯表示,三星顯示將AMOLED面板像素結構,從原本的條狀(Stripe)調整為鉆石型像素結構后,已成功克服技術難題,量產出解析度高達441ppi的4.3寸AMOLED面板;并正加緊投入新的鉆石像素結構開發,以生產解析度上看500ppi的5寸以下AMOLED面板。
據了解,傳統的液晶顯示器非自發光體,因此須于TFT基板下方增加一層發光二極體(LED)背光源發光;且須于TFT基板上方增加一層包含條狀像素結構的彩色濾光片,以達到彩色化的效果,因此容易影響面板解析度。
相較之下,AMOLED面板本身為自發光體,因此無需背光源,故耗電量低;而于AMOLED的發光層中直接導入彩色化的鉆石型像素結構后,除可省卻背光源和彩色濾光片的成本和厚度之外,并可避免發光層的色彩與亮度下降,因此可大幅拉升AMOLED面板的解析度。
陳玠伯指出,三星顯示為加快啟動QHD等級AMOLED面板量產,除快馬加鞭研發新的鉆石型像素結構之外,并致力于提升紅綠藍磷光材料性能,以及LTPS基板技術的成熟度。其中,持續強化LTPS基板技術不僅可提高AMOLED面板解析度,亦是該公司發展軟性顯示器的重要戰略。
據悉,著眼于AMOLED的磷光材料壽命與穩定度為量產更高解析度面板的關鍵,三星顯示已計畫于2018年全面采用紅綠藍磷光材料,以生產更高解析度的AMOLED面板,預計將較2013~2015年采用的紅綠磷光材料開發的AMOLED面板,面板發光效率可提高300%。
由于消費者對視覺體驗的要求愈來愈高,刺激面板廠紛紛針對電視、智慧型手機及平板裝置應用推出解析度超過1,080p的LCD和AMOLED顯示器,正式宣告超高解析度面板時代已然來臨;同時,也開啟LCD與AMOLED面板在消費性電子與行動裝置主流之爭的新一輪戰局。