曲面屏幕技术相继到位 仍需克服成本问题
曲面屏幕技术其实并不新,曲面屏具有减少离轴观看的失真度、观赏临场感增强效益,早期即有业者推出采行LCD技术的曲面屏幕产品,而在新颖的OLED光电技术加持下,制作曲面屏幕更具备薄化、曲面化与高分辨率化优势…
曲面屏幕其实早已推出许久,只是早期采LCD显示技术的曲面屏制作繁复、成本过高,加上LCD结构复杂,屏幕曲面化牵涉玻璃、背光、滤光片、液晶等曲面化处理与工法,组装难度也相对较高,整机厚度较无法薄化,较跟不上目前平面显示器的薄化、无边框、大尺寸等发展趋势;反而是新一代无背光模块需求、显示架构更简单的OLED显示技术,曲面屏幕产品更具发展优势。
OLED显示技术 主流大尺寸曲面电视方案
而在CES 2013中,韩厂LGD展示第一款55寸曲面电视(Curved OLED TV),该款电视即使用OLED显示技术,屏幕表面采弧度构型搭配单位像素以WRGB四色组成,号称可以优化3D影像的呈现效果;相同的Samsung Display也紧接着推出同样具55寸大画面水准的曲面电视,同样也是采用OLED显示技术方案。两家韩厂显示器大厂前后推出曲面电视用大尺寸屏幕,不约而同选择OLED技术方案发展相关大屏幕产品所需的曲面技术方案。
屏幕曲面化趋势,也同样扩展到应用小屏幕的移动设备。配备曲面屏幕的移动设备以智能手机应用为主,因为在众多移动设备样态中,以智能手机较具发展曲面屏幕价值:使用手机过程中,用户会将手机置于脸颊进行通话,使用曲面屏设计的手机可以因其面版弧度,能与脸庞的弧度更贴近、服贴,增加通话过程的使用体验,同时曲面屏也可为智能手机加入更多先进技术卖点,拉开竞争产品的竞争差距。
屏幕曲面化设计 可大幅提升使用体验
曲面屏虽然在小型、大型显示器中,呈现较先进且符合用户应用需求的市场态势,不只韩系显示器、移动设备大厂积极投入,就连日系、大陆家电大厂也积极布局曲面屏幕产品,但实际上目前曲面屏幕技术仍有相当多技术限制与成本问题待解决,透过商品化曲面屏产品能否带动市场需求,可能须在关键技术的量产与成本问题持续改善。
在讨论曲面屏幕技术限制之前,可以先了解曲面屏幕的应用价值,更能对曲面屏技术问题有更深刻的体会。首先,曲面屏幕产品在初期设备投产前期,碍于市场锁定高端应用、同时关键零组件用量较少,即便电视机构、扬声器与电子电路等可沿用平面电视材料与现成解决方案,但不可避免初期单价较高问题。曲面屏目前大尺寸电视产品价格区间大多超过10,000美元定价,产品属于高端的顶级显示应用市场,即便Samsung Display将曲面OLED电视降价超过30%,但仍属于高端应用产品的定价等级。
曲面设计新颖但售价仍过高
高产品价格下,其使用的实际效益在哪?相较平面电视来说,曲面屏仍有极大的应用优势。首先弯曲的弧状面板在产品设计外型即可明显区别,弯曲的特殊造型可以明显区隔产品同时创造销售行销议题,成为大量平面电视产品中极为特殊且短期无法超越的产品差异。同时OLED技术方案可从屏幕边缘至显示器中央,都能提供绝佳的观赏效果,曲面弧度构造可以制造使用者被影像包围的效果,搭配大尺寸屏幕与3D内容,可比一般全平面电视的3D效果体验更佳。
但实际上LCD显示方案若要用于曲面屏幕设计,虽说不是办不到,但曲面屏幕为了达到显示面的弧度,整体结构都要朝曲面化设计,而对背光源来说使用直下式光源较能维持一致性的背光输出,而液晶偏光结构也需要针对曲面化结构改善两侧的光学特性,避免屏幕视觉出现两侧亮度不匀问题,相较前述制造问题,保护玻璃的曲面设计反而是曲面屏幕相对简单的材料科技。
LCD曲面屏幕结构不易曲面化
检视曲面屏幕目前的技术限制,早期的曲面屏产品所使用的LCD显示架构,因为其光学结构所需,画面呈现需要背光模块、彩色滤光片、液晶结构、保护玻璃等元件整合,在开发曲面屏即要考量保护玻璃、背光模块、液晶结构等硬质材料的曲面化设计需求。
部分可挠曲的材料虽不影响曲面屏设计限制,但实际上要让曲面屏显示效果如同平面显示器般优异,也需要考量可挠性材料在挠曲材料本体后,其光学特性是否仍可维持相同表现。这也造成开发LCD曲面屏技术虽在研发阶段不成问题,但商品化、量产部分却必须接受市场的严苛比较与考验,先天的显示结构限制也导致发展大型化LCD曲面屏的产品相对较少。
相较之下,使用OLED显示技术的曲面屏,至少就能较LCD少了许多材料与关键零件曲面化的限制。由于OLED本身材料为自发光面板,不须屏幕背光辅助,显示架构相对于LCD更为单纯,OLED的结构优势与设计特性,也使得其显示屏幕可以在弯曲形状下被制作,但实际上OLED曲面屏仍有相关技术需要突破。
OLED显示屏目前在曲面化制程与制造经验尚浅,OLED形成曲面型态显示模块,可由封装过程即形成曲面、完成OLED面版制作后再加工形成曲面两种制作流程,由于OLED本身的制程即相当复杂,要在制程中插入曲面屏加工变量,也会让材料特性可能产生新的制作问题。
OLED显示架构 利于曲面屏设计需求
而若选择于OLED制程后段再进行屏幕曲面化加工制法,由于要将原本平面的OLED显示模块曲面化,需要以加热模块方式搭配机械加工,使屏幕产生所需的曲面弧度;但其实这种加工处理会对OLED本身的结构强度、光学特性、材料寿命产生影响,针对OLED曲面后段制程的成品细节也需进一步改善。而OLED曲面屏虽然有无背光、薄化优势,但最大的技术挑战在于材料受外部应力的影响问题需要改善,因为当屏幕曲面化后,结构会较容易受冲击应力影响,不仅曲面屏幕模块本身须强化结构,显示器的外框结构也需要对应采加强设计方案。
相同的制程与材料问题,在小尺寸的曲面屏智能手机也有相同的问题发生。例如为了增加手机屏幕与脸庞接触的舒适度,手机4~5寸以上屏幕曲面化特殊设计,虽因为屏幕较小曲面屏相对容易产制,但实际上碍于手机薄化设计趋势,不可能因为屏幕曲面化而相关PCB、电池、机壳等关键零组件却不加以曲面设计,造成曲面屏手机的厚度增加,与曲面下的机构空间浪费。
实务上,锂聚合物电池结构可因应机构需求小幅度弯曲不成问题,但印刷电路板、处理器芯片、保护玻璃等较不易弯曲,使得曲面屏设计的智能手机产品材料成本上扬。因智能手机市场竞争激烈,能否因为曲面屏产品差异化设计成功创造市场需求尚不可知,若因关键材料成本过高,也会导致移动设备应用的小型曲面屏应用需求降低。
曲面屏应用仍以大尺寸电视为主
相较小尺寸曲面屏应用市场,目前反而是大尺寸曲面屏市场热度较高。以目前OLED曲面电视主流设计来观察,曲面电视可以自两侧极端边缘都能提供极佳的观看效果,而在全平面电视已趋向高度同质化设计下,曲面化的大尺寸电视的确可以达到极显着的产品差异化效果,而弧形屏幕对于观赏效果也有提升效用,尤其是曲面屏幕可以将使用者与屏幕距离拉长,相对促进消费者采购更大尺寸规格的产品,可再将目前主流50~60寸的电视需求再往上推升。
虽说大尺寸OLED曲面电视市场机会大好,但实际上目前曲面电视的售价碍于元件成本较高、制程繁复,导致产品售价较高端4K2K全平面同尺寸产品更高昂,即便曲面电视初期锁定高端电视市场,但过高的终端价格仍使得曲面电视的未来市场发展显得混沌不明。
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