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2014年4K分辨率面板将有更精进的制造技术

来源:欢心资讯网
  

究竟持续追求分辨率而让面板像素密度几乎超出了人眼所能识别范围的面板分辨率有多少好处,目前仍存在很大争议。但是,面板厂与移动装置制造商追求更大的分辨率密度 (Pixel Per Inch, PPI)的比赛仍在继续。全高清(FHD)面板已迅速成为高端智能手机的标准配备,目前已占到智能手机全部出货量的30%左右。更有甚者, 许多面板厂商正在开发绝对分辨率更高(如4K)的智能手机面板。NPD DisplaySearch预测,首批商业化4K智能手机面板最早将于2014年底开发完成而于2015年中出货。

NPD DisplaySearch 观察到, 目前虽然4K 电视随处可见, 但以智能手机与智能平板等移动装置面板而言, 要达到超高分辨率与绝对分辨率相比,像素密度(Pixel Per Inch, PPI)为面板制造带来的困难更多。

NPD DisplaySearch 中小尺寸面板分析师于宁宁指出 :“生产一片80 ppi的55” 4K电视面板相对容易,而生产一片高透光率与高电子传输特性且良率高的734 ppi的6” 4K智能手机面板却困难得多。其难度包括许多不同的工艺流程、设备和材料。其中难度最大的是数组排列(Array)、彩色滤光片 (Color Filter)和模块(Module)。生产LCD和AMOLED面板面临着一些相同的难题,但同时也各有不同。为了解决这些难题,面板制造商正在开发新技术以便能够以经济成本的方式生产4K智能手机面板。”

NPD DisplaySearch 分析, 虽然有些许不同,但无论分辨率或ppi多少,生产FPD的过程本质是相同的。不过,ppi越高,同一像素区域需要安置的功能越多,子像素(Sub Pixel) 面积就越少。子像素(Sub Pixel) 面积是4K分辨率一个重要的关键。下表很好地说明了这点。

例如几年前被称为高科技的iPhone 4的子像素(Sub Pixel)面积为2,028 μm2。但技术的进展十分快速,而NPD DisplaySearch预测,6.65” 4K面板的子像素面积将仅有488 μm2。

表一、各分辨率面板中的RGB次像素(Sub Pixel) 面积大小

NPD DisplaySearch 分析, 降低耗电是移动设备重要的关键,但分辨率和耗电量通常不能渔与熊掌兼得。分辨率越高, 耗电量越大。对于LCD而言,电量损耗主要来自背光板和面板驱动。如果这些都一样,那么随着像素的提高,画面越精致,面板穿透性便会降低,而同时面板晶体管设计的电容便会增加。如此耗电量将会大量增加。为了保持像素开口率大小,TFT(薄膜晶体管)、总线线路、黑色矩阵和面板与液晶间的间隙材等都需缩小。这便是技术的重点。

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但对于AMOLED显示器而言,减少子像素面积同样重要,虽然AMOLED没有液晶因此与开口率较无关系。NPD DisplaySearch 面板制造技术分析师Charles Annis指出,智能手机的AMOLED面板通常使用较为复杂的5T2C(五根晶体管,两个电容器)驱动设计或更多的子像素配置以弥补电压差。由于像素变小了,TFT背板的布局和设计变得相对复杂。AMOLED RGB有机磷光体是通过高精度金属光罩(Fine Metal Mask )进行蒸镀在玻璃基板上的。FMM最大的技术问题点在于对齐与校正,同时, 当像素因提高分辨率而变小时,FMM在为像素进行涂图像成形时会有凹陷的问题。这是AMOLED进行到高分辨率的问题点。

一个6吋4K等级的智能手机面板已经高达734 ppi, 就高达734 ppi的分辨率而言,其关键的像素设计尺寸已经比先进的半导体组件还精细,然而大多数面板设备和材料的设计原则都相对较为宽松。因此通常无法应付这种精细度逼近半导体极限的制造。另外,FPD面板由大尺寸、薄玻璃片组成,再通过加工精度权衡FPD面板尺寸和维持工厂产能。因此,牵一发动全身, 要提高分辨率, NPD DisplaySearch 认为需要整体加强以下表格中各种不同的技术。

表二、4K移动平板显示关键生产技术

NPD DisplaySearch智能手机分析总监李昕霖指出:“若要将分辨率拉升至700 ppi以上,领先的FPD光刻法可能是最重要的技术。从2007年开始,以Step by step 方式的逐步重复的光罩曝光技术就被用于四代线FPD面板制作中,尺寸小到1.5 μm。在大尺寸玻璃方面,带有大尺寸光罩的投影扫描被认为是保持生产力同时减少曝光周期的唯一方法。然而,之前的高分辨率六代线曝光工具使用800 × 920 mm的光罩,而其最精细的制程小到3.0μm L / S模式,无法更精细了。直到2011年,2.0 μm L/S才变得可行。”正因如此,即使产量较少,但大多数高分辨率面板仍在使用四代线生产。现在,随着1.5 μm曝光技术的开发,NPD DisplaySearch预测,最新的曝光设备最快将于2015年实现量产。

NPD DisplaySearch更指出, 对于AMOLED显示器来说,FMM RGB磷光体技术极具挑战性。不过韩国三星已经解决了这个问题,尤其是在像素设计的部分, 它们采用体积更大的PenTile RG + BG子像素 (Red-Green, Blue-Green)排列技术,而实际上在视觉效果上跟真正的高分辨率在视觉上差不多, 也看不出跟真正的RGB有多大的视觉差别。因此其它AMOLED面板厂商也纷纷效仿这种方法。但是,三星拥有绝对的专利权,而且其它面板厂商很难将高像素RGB AMOLED显示器量产。

NPD DisplaySearch认为,虽然高分辨率曝光是一个关键难题,但这也并不足以能够确保解决4K移动面板分辨率问题。以AMOLED PenTile来说,除了光刻法,其它相关的材料和工艺也必须匹配。要实现高良率的超高分辨率面板,同时具有耗电量低、亮度高、成本低的优势,需要优化且成功开发多个设备类型、材料、和工艺。

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