高達(dá)4K分辨率的移動(dòng)顯示面板即將透過更精進(jìn)的制造技術(shù)于2014年達(dá)成
NPD DisplaySearch上海辦公室，2014年8月4日---究竟持續(xù)追求分辨率而讓面板像素密度幾乎超出了人眼所能識別范圍的面板分辨率有多少好處，目前仍存在很大爭議。但是，面板廠與移動(dòng)裝置制造商追求更大的分辨率密度 (Pixel Per Inch, PPI)的比賽仍在繼續(xù)。全高清（FHD）面板已迅速成為高端智能手機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配備，目前已占到智能手機(jī)全部出貨量的30%左右。更有甚者, 許多面板廠商正在開發(fā)絕對分辨率更高（如4K）的智能手機(jī)面板。NPD DisplaySearch預(yù)測，首批商業(yè)化4K智能手機(jī)面板最早將于2014年底開發(fā)完成而于2015年中出貨。
NPD DisplaySearch 觀察到, 目前雖然4K 電視隨處可見, 但以智能手機(jī)與智能平板等移動(dòng)裝置面板而言, 要達(dá)到超高分辨率與絕對分辨率相比，像素密度(Pixel Per Inch, PPI)為面板制造帶來的困難更多。
NPD DisplaySearch 中小尺寸面板分析師于寧寧指出 :“生產(chǎn)一片80 ppi的55” 4K電視面板相對容易，而生產(chǎn)一片高透光率與高電子傳輸特性且良率高的734 ppi的6” 4K智能手機(jī)面板卻困難得多。其難度包括許多不同的工藝流程、設(shè)備和材料。其中難度最大的是數(shù)組排列(Array)、彩色濾光片 (Color Filter)和模塊(Module)。生產(chǎn)LCD和AMOLED面板面臨著一些相同的難題，但同時(shí)也各有不同。為了解決這些難題，面板制造商正在開發(fā)新技術(shù)以便能夠以經(jīng)濟(jì)成本的方式生產(chǎn)4K智能手機(jī)面板。”
NPD DisplaySearch 分析, 雖然有些許不同，但無論分辨率或ppi多少，生產(chǎn)FPD的過程本質(zhì)是相同的。不過，ppi越高，同一像素區(qū)域需要安置的功能越多，子像素(Sub Pixel) 面積就越少。子像素(Sub Pixel) 面積是4K分辨率一個(gè)重要的關(guān)鍵。下表很好地說明了這點(diǎn)。
例如幾年前被稱為高科技的iPhone 4的子像素(Sub Pixel)面積為2,028 μm2。但技術(shù)的進(jìn)展十分快速，而NPD DisplaySearch預(yù)測，6.65” 4K面板的子像素面積將僅有488 μm2。
表一、各分辨率面板中的RGB次像素(Sub Pixel) 面積大小
NPD DisplaySearch 分析, 降低耗電是移動(dòng)設(shè)備重要的關(guān)鍵，但分辨率和耗電量通常不能漁與熊掌兼得。分辨率越高, 耗電量越大。對于LCD而言，電量損耗主要來自背光板和面板驅(qū)動(dòng)。如果這些都一樣，那么隨著像素的提高，畫面越精致，面板穿透性便會降低，而同時(shí)面板晶體管設(shè)計(jì)的電容便會增加。如此耗電量將會大量增加。為了保持像素開口率大小，TFT（薄膜晶體管）、總線線路、黑色矩陣和面板與液晶間的間隙材等都需縮小。這便是技術(shù)的重點(diǎn)。
但對于AMOLED顯示器而言，減少子像素面積同樣重要，雖然AMOLED沒有液晶因此與開口率較無關(guān)系。NPD DisplaySearch 面板制造技術(shù)分析師Charles Annis指出，智能手機(jī)的AMOLED面板通常使用較為復(fù)雜的5T2C（五根晶體管，兩個(gè)電容器）驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)或更多的子像素配置以彌補(bǔ)電壓差。由于像素變小了，TFT背板的布局和設(shè)計(jì)變得相對復(fù)雜。AMOLED RGB有機(jī)磷光體是通過高精度金屬光罩（Fine Metal Mask ）進(jìn)行蒸鍍在玻璃基板上的。FMM最大的技術(shù)問題點(diǎn)在于對齊與校正，同時(shí), 當(dāng)像素因提高分辨率而變小時(shí)，F(xiàn)MM在為像素進(jìn)行涂圖像成形時(shí)會有凹陷的問題。這是AMOLED進(jìn)行到高分辨率的問題點(diǎn)。
一個(gè)6吋4K等級的智能手機(jī)面板已經(jīng)高達(dá)734 ppi, 就高達(dá)734 ppi的分辨率而言，其關(guān)鍵的像素設(shè)計(jì)尺寸已經(jīng)比先進(jìn)的半導(dǎo)體組件還精細(xì)，然而大多數(shù)面板設(shè)備和材料的設(shè)計(jì)原則都相對較為寬松。因此通常無法應(yīng)付這種精細(xì)度逼近半導(dǎo)體極限的制造。另外，F(xiàn)PD面板由大尺寸、薄玻璃片組成，再通過加工精度權(quán)衡FPD面板尺寸和維持工廠產(chǎn)能。因此，牽一發(fā)動(dòng)全身, 要提高分辨率, NPD DisplaySearch 認(rèn)為需要整體加強(qiáng)以下表格中各種不同的技術(shù)。
表二、4K移動(dòng)平板顯示關(guān)鍵生產(chǎn)技術(shù)
數(shù)據(jù)源 : NPD DisplaySearch DisplaySearch Market Tracker
NPD DisplaySearch智能手機(jī)分析總監(jiān)李昕霖指出：“若要將分辨率拉升至700 ppi以上，領(lǐng)先的FPD光刻法可能是最重要的技術(shù)。從2007年開始，以Step by step 方式的逐步重復(fù)的光罩曝光技術(shù)就被用于四代線FPD面板制作中，尺寸小到1.5 μm。在大尺寸玻璃方面，帶有大尺寸光罩的投影掃描被認(rèn)為是保持生產(chǎn)力同時(shí)減少曝光周期的唯一方法。然而，之前的高分辨率六代線曝光工具使用800 × 920 mm的光罩，而其最精細(xì)的制程小到3.0μm L / S模式，無法更精細(xì)了。直到2011年，2.0 μm L/S才變得可行。”正因如此，即使產(chǎn)量較少，但大多數(shù)高分辨率面板仍在使用四代線生產(chǎn)。現(xiàn)在，隨著1.5 μm曝光技術(shù)的開發(fā)，NPD DisplaySearch預(yù)測，最新的曝光設(shè)備最快將于2015年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
NPD DisplaySearch更指出, 對于AMOLED顯示器來說，F(xiàn)MM RGB磷光體技術(shù)極具挑戰(zhàn)性。不過韓國三星已經(jīng)解決了這個(gè)問題，尤其是在像素設(shè)計(jì)的部分, 它們采用體積更大的PenTile RG + BG子像素 (Red-Green, Blue-Green)排列技術(shù)，而實(shí)際上在視覺效果上跟真正的高分辨率在視覺上差不多, 也看不出跟真正的RGB有多大的視覺差別。因此其它AMOLED面板廠商也紛紛效仿這種方法。但是，三星擁有絕對的專利權(quán)，而且其它面板廠商很難將高像素RGB AMOLED顯示器量產(chǎn)。
NPD DisplaySearch認(rèn)為，雖然高分辨率曝光是一個(gè)關(guān)鍵難題，但這也并不足以能夠確保解決4K移動(dòng)面板分辨率問題。以AMOLED PenTile來說，除了光刻法，其它相關(guān)的材料和工藝也必須匹配。要實(shí)現(xiàn)高良率的超高分辨率面板，同時(shí)具有耗電量低、亮度高、成本低的優(yōu)勢，需要優(yōu)化且成功開發(fā)多個(gè)設(shè)備類型、材料、和工藝。
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