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AMOLED成本持续优化 无须背光源、高对比、更省电

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AMOLED若搭配可挠曲基板制作,可以开发可挠曲收藏的特殊显示器应用功能。Samsung
AMOLED若搭配可挠曲基板制作,可以开发可挠曲收藏的特殊显示器应用功能。Samsung

AMOLED面板生产成本持续探底,根据IHS最新研究报告指出,目前AMOLED与LCD的生产成本已形成黄金交叉,AMOLED与LCD第1季生产成本分别为14.3、14.6美元,预期2020年AMOLED市占会超过3成,两者竞争造成市场洗牌后续效应值得追踪观察。

AMOLED(Active-matrix organic light-emitting diode)主动式有机发光显示器,元件特性有免背光光源、结构简单、高对比、更省电、材料结构薄化,AMOLED甚至具进一步发展软性或曲面屏幕设计潜能,即便早期碍于制作繁复、成本较LCD屏幕高,但随着制程持续优化、韩系厂商大量使用下,屏幕元件的生产成本在2016第1季已经达到低于LCD水准,可望再将小尺寸AMOLED屏幕扩展至中、低端智能手机,进一步扩展AMOLED显示屏的市场用量。

AMOLED无LCD屏幕结构限制,像素具自发光能力而无需搭配背光设计,屏幕的使用弹性更大,图为Samsung的可挠式AMOLED屏工程试作品。Samsung

AMOLED无LCD屏幕结构限制,像素具自发光能力而无需搭配背光设计,屏幕的使用弹性更大,图为Samsung的可挠式AMOLED屏工程试作品。Samsung

AMOLED对比LCD,可以省下背光模块成本,只要在制程与良率持续优化,若能导入卷对卷制程,成本优化空间比LCD更大。Samsung

AMOLED对比LCD,可以省下背光模块成本,只要在制程与良率持续优化,若能导入卷对卷制程,成本优化空间比LCD更大。Samsung

超高亮度的PMOLED小型显示屏。WSI

超高亮度的PMOLED小型显示屏。WSI

AMOLED屏幕反应速度快、显示效果佳 成LCD最佳替代方案

AMOLED是OLED(Organic Light Emitting Display;或称有机发光二极管Organic Light Emitting Diode)的一种显示器进阶技术,而OLED的发光原理为在透明的阳极与金属阴极之间,利用蒸镀处理设置的有机薄膜上,再注入电子与电洞,同时利用其于有机的薄膜间进行复合,而复合过程由能量而转换产生的可见光,就成为屏幕所需的显示结果,加上搭配不同有机材料就能调制发出不同色光,进而达到开发全彩显示器的设计目标。

OLED还可区分为被动式OLED(Passive Matrix;PMOLED)与主动式OLED(Active Matrix;AMOLED)两种制作方案,PMOLED在制作成本、技术门槛相对较低,但受制于屏幕本身显示的驱动机制,屏幕的显示分辨率无法进一步提高,使用领域相对受限。

AMOLED为利用薄膜晶体管(Thin Film Transistor;TFT)、搭配了电容进行信号储存,达到控制OLED呈现地亮度与灰阶画面表现。而AMOLED以OLED显示技术为基础,自然也继承了OLED显示技术的多项优点,例如,屏幕本身为自发光特性,同时屏幕结构不需有偏光膜等结构设置,因此屏幕有超薄特性。

反应速度快、高发光效率、高对比 形成LCD最大竞争对手

AMOLED显示屏另具备高亮度、高发光效率、高对比与高速微秒等级画面反应时间,因为结构上不需多层加叠,因此显示画面具超广视角效果,屏幕可直接缺驱动点亮而不用搭配背光源,因此显示画面所需的驱动电源损耗低,整体显示呈现具低功率消耗效益,屏幕因为玻璃结构少,较无环境温差容易使结构碎裂或失效问题,因此AMOLED屏幕本身的运作容许温度范围也大,若基板结构许可,甚至可以开发曲面面板、可挠曲面板,屏幕亦可开发大尺寸、高分辨率与因应高信息用量为主的全彩显示屏幕。

延续前述,AMOLED本身在技术上即拥有无须设置背光源的绝佳优势,这代表着显示模块在结构上更精简、更省电,材料优势也令它在色彩表现、对比度等成像效果超越了LCD屏产品,而今,在生产成本又可达到较竞品更低廉的水准,已对LCD屏幕产生极大威胁,尤其在AMOLED在中?小尺寸产品上生产技术提升、良率改善,再跟上终端设备的使用量增加、用户接受度提升,产线的产能利用率增加,初期投入的生产设备成本与产线折旧摊提等因素压低了生产成本,但目前AMOLED核心技术与产制重心仍以韩、日系厂商为主。

Super AMOLED优化产品特性 积极抢攻移动设备应用市场

AMOLED技术显示屏幕即便在规格、功耗、成本等各方面逐步取得市场优势,但AMOLED屏幕也不是全然没有缺点,以OLED技术为基础的AMOLED仍受限其底层技术限制,以1980年代开始发展的OLED技术约在1990年才开始有商业化应用,而OLED发展出PMPLED与AMOLED主要仍以AMOLED在显示效果、速度优势下较适合作为手机面板。

实际上AMOLED仍有在日光照射下较难识别其显示内容的问题,此外,即便AMOLED显像对比、色调艳丽,但对照原始图像仍会略有色彩还原误差,较早期制程制作的AMOLED屏幕甚至会有画面烙印问题存在。而AMOLED屏幕自发光特性,会在使用时间变长下屏幕本身的发光效率也会出现衰减,加上AMOLED构成画面的每个像素都会有寿命问题,若部分区块长期显示高对比、高亮度图像内容,就会造成局部屏幕的单位像素出现急遽老化现象,导致画面烙印问题。

为了加强AMOLED的竞争实力,后继也有推出所谓进阶版的Super AMOLED版本屏幕,多加「Super」其实是针对AMOLED现存技术缺陷进行重点改善后的版本,例如,AMOLED在日光下显示内容识别不清的问题,在Super AMOLED改善设计即以提升18%亮度的方式改善强光下的屏幕显示清晰度、同时屏幕显色能力也较前代产品加强。而Super AMOLED也针对降低触屏模块成本部分进行优化,在新一代Super AMOLED屏幕已将原本分离架构设计的触控层,改成整合至屏幕模块之中,除模块成本更低廉外,高度整合也让屏幕厚度大幅压缩,等于是在性能、规格与成本多方面一次性优化。

PenTile像素排列机制 提升亮度、寿命、降低功耗多重优点

Super AMOLED屏幕技术虽说优点多多,但随着新技术也带来了一些新的问题待改善,例如传统LCD屏幕为透过背光搭配不同滤光形成R、G、B三原色混色而成,白色即为三原色齐开混色而成,黑色即三原色齐关形成黑色,但Super AMOLED使用新的PenTile像素排列机制,相较传统RGB三色混色的机制多新增了一组排色像素,即白色显示可以引使用白色像素点亮呈现、而不用点亮R/G/B三色来混色处理,如使一来可让屏幕在显使使用上的耗电量更低、亮度更亮。

此外,由于AMOLED屏幕产制成本首次与LCD呈现黄金交叉,也有业界盛传Apple也评估将LCD屏幕转换至AMOLED的传闻,一般预估最快在2018年在Apple移动设备产品线开始导入AMOLED屏幕模块。如果Apple如传言变更移动设备的配置与调整供应链转换AMOLED屏幕,这表示iPhone甚至是iPad的触屏技术将大幅变更,将原有触控技术关键零配件供应商都将受到冲击,原有在iPhone转换至In Cell内嵌式触控面板,预估初期若转换至AMOLED面板屏幕设计方案,触控方案会再改换至外挂式方案,相关触控供应商的参与Apple移动设备涉入程度也会再造成洗牌。

Apple积极涉入OLED专利研发 预期2018换用AMOLED屏幕

另一方面,Apple也在美国完成新的OLED屏幕触控整合专利递交,专利内容以OLED屏幕整合触控、感光元件等整合内容为主,有趣的是这项专利为将感光元件、触控方案制作于OLED面板像素之外的非发光区块,也就是以前在屏幕与触屏整合大多以垂直堆叠的形式整合,在新的专利说明文件中,反而将不同的功能与元件改用水平式的排列设计。

这种水平以功能性区隔的设计布局一方面可以处理OLED与触屏整合制程、可能出现的高温程序影响屏幕寿命的问题,也可避免为了整合触屏再OLED面板制成后再加工贴合可能伤害面板的加工问题,甚至可能在屏幕制作阶段就能把指纹识别或是其他进阶功能即一并制作完成,达到增进产制效率与提高附加成本效益。而Apple预计换屏的业界传言,不只影响台厂Apple供应链厂商,面板供应商也纷纷调整产品比重,甚至再往外寻求后继AMOLED货源,因应可能的市场需求。

如Foxconn积极与Sharp联姻取得进阶面板技术,与AMOLED面板供应技术领先的LGD、Samsung等均积极准备抢食AMOLED面板需求大饼,至于现有iPhone最大面板供应商JDI,也宣布未来两年将持续加码涉入OLED面板开发,为Apple移动设备换屏趋势预作准备。

事实上,AMOLED屏幕技术还有另一个重点优势,即可以发展进阶软性(Flexible)可挠式基板的加工制作能力,这是基于LCD屏幕技术的显示技术面板所无法达到的制作方式,因为LCD屏幕需要在TFT基板、彩色滤光片(Color Filter)间设置的液晶层预留Cell Gap,若LCD基板要做成软性设计,在面板挠曲时即会导致Cell Gap因挠曲应力产生不均匀、导致画面显示出问题。

至于AMOLED为采像素自发光的机制呈现影像,根本无Cell Gap预留需求,目前已研发出可透过低温加工制程于软质塑料基板加工制作面板,在面板可挠的状态下亦可呈现极佳的画面成效效果,屏幕的技术未来发展性更为宽广,不似LCD屏幕技术已经遭遇技术先天限制而无法扩展新应用。

即便终端产品对可挠面板需求不高,但AMOLED屏幕仍有结构简单、高耐冲击、屏幕模块更轻更薄的模块优势,加上结合触控功能的整合方案,显示屏的优势与LCD高下立判,AMOLED显示屏幕的市场发展后势仍值得持续期待。


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