平面顯示器最新應用 技術趨勢與市場觀察
- 黃柏凱
-
以鮮艷色彩、高解析、低功耗特質的主動式矩陣AMOLED面板技術，過去被韓廠掌控，隨著其5.5代線產能開出與台灣面板廠的積極投入，將會挾其輕薄與可撓性的特質而進一步開花結果，普及到各種中、小型高階智慧行動裝置，如智慧型手機、平板電腦，MP3、甚至嵌入式應用市場與汽車電子等領域…
影像顯示產業推動辦公室(Color Imaging Industry Promotion Office；CIPO)經理郝晉明，開始提到11月在大陸深圳的高交會中，台灣顯示器產界對陷入紅海殺戮戰場的觸控面板產業的感觸，以及因應Apple開始轉向與日系面板廠進行in-Cell觸控技術的合作所帶來的壓力。他指出從面板巨頭在觸控面板策略轉向in-cell Touch內嵌式觸控面板技術，並力求薄型化的方向。
目前非晶矽(Amorphous Si,a-Si)主導整個面板市場，而能實現高畫質、高解析度的低溫多晶矽(Poly-si)多半應用於高階智能手機。早期被動式OLED因為色澤與解析度表現不佳，多半被應用在手機的次面板；而韓廠在2009年積極推展AMOLED面板，像宏達電(HTC)在2009年曾拿到三星AMOLED送樣，但三星SDI因AMOLED產能不足，優先供應自家3~4.3吋手機面板，甚至像5.3吋GalaxyNote的面板應用，造成供應短缺及台系手機面板上很大的傷害。
隨著去年底5.5代AMOLED產能開出後，今年中開始積極的向品牌廠推銷，像Motorola也開始用SDI高解析AMOLED面板，而友達、奇美也開始發展AMOLED面板且即將進入量產。預料AMOLED市場總值將從2007年2億美元成長到2015年47億美元，AMOLED面板裝置數量從2006年6,500萬部增加到2015年3.2億部。
AMOLED在行動裝置的應用與薄型化的發展
郝晉明指出目前智慧行動裝置兩大應用範疇為智慧型手機跟平板電腦。智慧型手機對面板的關鍵需求為高解析度、輕薄、低功耗與窄邊框的特性，而平板電腦除了高解析度、低功耗、輕薄之外，還需要廣視角以及多樣化輸入方式(手指、筆輸入)，如HTC的Flyer平板電腦可用筆寫的觸控應用，而目前應用在面板廣視角的IPS與VA兩大技術，較常見的VA因為其液晶分子排列方向跟面板表面平行，在做觸控按壓時容易造成光暈現象，而IPS液晶分子排列方向與面板表面垂直，故做觸控按壓時不會有光暈現象，還能確保無論水平或旋轉成垂直模式下觀看下有一樣的視角與品質，所以IPS面板才為蘋果iPad/iPad2平板電腦所採用。
至於AMOLED與LCD色彩表現上，郝晉明指出LG曾在今年十月橫濱FPDI 2011顯示技術展中，以實物佈景與AH-IPS LCD、AMOLED螢幕比較並教育參觀者AH-IPS LCD接近真實原色，而AMOLED有色彩過度飽和且失真的問題，他也引述在Mobile01網站亦有網友提出類似看法，這代表某一個層級的消費族群確實在意AMOLED的顯示表現。
從觸控面板的薄化發展來看，目前4大觸控面板製程技術，像最常見的外接式觸控螢幕，以蘋果的作法是在Sensor Glass(感測玻璃層)上下都做一層ITO，台廠面板為了避開專利僅做1層ITO，但整體組件仍需要用到4層玻璃，如何降低玻璃層數來薄型化是一項挑戰。另外像Sensor on Cover(感測器做在玻璃蓋上)，面板廠將感測層做在CF上層的on-cell技術，以及做在CF與TFT元件之間的in-cell技術等等。韓國三星目前正進行on-cell AMOLED面板的薄化技術的研究。
高解析度中小尺寸面板 對面板廠製程技術是嚴苛挑戰
高解析度面板早在2003年就被發明出來，但當初產業學界均認為市場用不到，以目視距離50~60cm的一般桌機、筆電液晶螢幕而言，僅需100~150ppi(pixel per inch)解析度，但是像iPhone4其3.5吋面板解析度達到960x640(326ppi)視網膜等級，因蘋果以其品牌力量驅動，也促使整個中小尺寸面板朝更高解析度發展。
而台廠目前做到4.3吋qHD 960x540畫面(約256ppi)的解析度，9.7吋iPad2螢幕解析度1600x1200(206ppi)，預計下一代iPad3面板解析度提高到2048x1536(264ppi)；而非蘋果陣營Android平板電腦慣用的10.1吋面板，已可支援到FullHD 1920x1080(210ppi)，預料當10.1吋面板解析度進入2560x1600(300ppi)時，特別還要考量到薄型化，這對面板廠來說是相當大的技術與製程考驗。
郝晉明統計目前市場上Android智慧手機，螢幕尺寸約在3.5~4.7吋，解析度約71%的機種支援到WVGA800(480x800)或WVGA854(480x854)的解析度等於約在240ppi細膩度，僅HTC 4.3吋Sensation XL的qHD540x960解析度達到256ppi的細膩度，這在目前4.5代廠裁切尺寸，250~300ppi等級的面板用a-si非晶矽技術╱設備，但是到了5/5.5/6代廠裁切尺寸來看，超過250ppi以上的等級就只能以LTPS低溫多晶矽的設備
。
各面板廠產能策略與Oxide TFT、LPTS、AMOLED的規劃
郝晉明以數據指出，預計全球面板廠的LTPS設備資本支出，在2011年達到最高點30.89億美元，2012、2013年放緩到15.47、20.36億美元，到2015年LTPS設備支出下滑至6.8億美元。
目前TFT驅動背板技術除了a-Si非晶矽、LTPS低溫多晶矽之外，還有規格特性介於兩者中間的Oxide TFT。其電子移動速度比a-Si快，解析度逼近LTPS，同時可以既有的a-Si非晶矽產線設備做升級，目前導入Oxide TFT最快的是夏普(Sharp)位於龜山的8.5代廠。
目前Oxide TFT與LTPS製程差別在於前者是以白色OLED搭RGB CF彩色濾光片並採Bottom Emission(底部發光)方式顯示，而後者則使用RGB CF採Top Emission(上發光)方式。FMM RGB因為水平蒸鍍基板bending問題，無法在大尺寸基板適用，且難以高解析度量產(~250ppi)，同時其Tact time超過2分鐘，需面臨光罩對位問題；而WOLED/CF製程則不需要金屬遮罩(FMM shadow mask)也可達到高解析度(≥ 300ppi)，唯一缺點是需新增CF成本。
三星行動顯示器SMD在2010年9月發表以蒸鍍方式製造的非均衡Pentitle Matrix TFT技術的AMOLED螢幕。2011年2月採用均衡柵狀Real Stripe TFT技術的AMOLED HD面板，用於4.3吋Galaxy S2手機並具備800x480(216ppi)解析度，用於5.3吋Galaxy Note平板電腦的AMOLED面板達到1280x800(285ppi)解析度；預料2012年以後採均衡柵狀Real Stripe TFT電晶體的300ppi等級AMOLED HD Plus面板出現。
AMOLED的解析度、功耗與業界產能規劃
郝晉明以圖表指出，AMOLED在顯示純白色或亮色系畫面時，功耗較一般面板高42%，其他色系畫面時功耗降了24~66%。因此Apple提出OLED Hybrid與Hybrid e-Paper/Video面板專利申請，以上層透明AMOLED面板＋下層白底顯示面板設計，可降低AMOLED白╱亮色畫面顯示時30%功耗。依韓國券商預估，以8代線為比較基礎，若採現有TFT-LCD產線生產Oxide-TFT，AMOLED將比LTPS AMOLED生產成本低34%，比a-TFT LCD成本低28%。
Sharp在面板事業規劃上，將六代線轉成LTPS(CGS)專做小尺寸高解析度(300PPI)的智慧手機面板；八代線轉成Oxide TFT專供Tablet PC用的9.7~10.1吋200PPI+等級，與32~46吋TV。其十代廠將以Optical Alignment、MMG製程技術，產製40/60/70吋甚至4Kx2K(UD等級)的液晶電視面板。
郝晉明也提到當前可撓式Flexible AMOLED的發展，在2011年10月橫濱FPDI 2011顯示展中也看到許多廠商展示。採塑膠板設計的Flexible AMOLED，目前仍難實現重複摺疊、卷曲等特性，但是可提供產品外觀堅固性(Ruggedness)、輕薄外型(Form factor)與低產製成本(Lower BOM)。
