0.1mm之争 LCD/触控面板薄型化趋势
北京时间2012年05月23日消息,宝威科技网讯,为打造轻盈且极致超薄的超行动装置,做为其显示门面的LCD/触控面板,也积极进行薄型化工程,就连0.1mm厚度也锱铢必较,此外当具备超薄、透明与可挠性的OLED面板技术开始普及时,行动装置还会呈现更不一样的新应用风貌…
友达光电副总经理暨移动产品事业群总经理吴大刚,先播放一段约数分钟的影片,描绘出未来显示科技的应用。首先一群学生坐在户外餐桌上讨论课业,一位同学拿出1个看起来跟透明塑胶垫板相当的显示装置,不仅能清晰的显示图像与影片,还可折叠与弯曲(Bendable);此时一阵风吹过来,把这个显示装置连同一堆纸吹掉到地面上,因其轻薄可挠曲的坚韧材质特性,所以该装置并没有被摔坏。
另一个同学骑着脚踏车来到分叉路口,从脚踏车龙头位置往上一拉,显示器就像投影机的布幕一样被拉出来,点选面板的GPS导航功能并获得指示。这就是友达想介绍的新一代可挠曲显示面板(Flexible display)。
回到演讲大纲,吴大刚用一张昔日行动电话与今日手机应用示意图作对照,20几年前行动电话刚发明出来时,体积大如水壶,而今日随便1只手机就能以单手掌握、触控,并可轻松放入上衣口袋或裤袋内。当1个装置的limitation被改变的时候,就可以发现在科技上又创造出许多不一样的新需求。
装置需求从可移动、行动到口袋化
吴大刚指出,当云端运算与服务普遍化,一切事物可以透过集中化的伺服器被运算、储存、存取与共享。而人们对装置的需求,将从Portable(可搬动)、Mobile(行动化)到Pocketable(口袋化)。最经典的代表,就是个人桌上型电脑进化到笔记型电脑,然后从手机到智慧手机的行动化,但我们还希望装置体积还能更小,能很方便的放到口袋内(Pocketable),随时随地都能显示、查阅资讯。
追求更纤细(Slimmer)的显示面板,首先带来的效益是可以增加电池容量与供电时效。现有的锂电池科技进步相当缓慢却又不可或缺,其电力储存容量与供电时间跟电池体积成正比。如果把LCD模组厚度减少25%,空出来的空间可以让锂电池容量增加10%,假使以1部智慧手机使用1,200mAH锂聚合物电池来看,多出来的120mAH相当于增加了可以多看2小时电影的电量。
另一个效益则是减少重量,当显示面板的LCD模组厚度减少10%,整个装置重量可以减少15%,同时更纤细化将带动潮流。苹果的产品除了Interface好用之外,简洁与时尚(Stylish)的产品外型设计也是一个卖点。这几年从强调功能、规格的工程师思维产品(Engineer Product),已逐渐转变成强调生活应用,甚至以时尚外观供女性做为装饰品的一部分。
可挠曲卷曲的显示面板设计
据统计,行动电话送回维修的原因,有20%是萤幕破裂。要让显示面板做到又薄又不容易破裂,其实是互相冲突的。友达光电的纤细化解决方案(Slim Solution)提供四大范畴:OLED(Organic Light-Emitting Diode)有机发光二极体显示、Slim touch触控方案、Flexible可挠曲方案以及SLIM Module。其中OLED是整个纤细化过程中,最具备前瞻性、革命性的薄型化技术的关键显示器技术。
吴大刚进一步阐述,因LCD本身不会发光,因此要加装1个滤光玻璃片(filer glass),加上反射板等组件,其厚度至少增加1.5mm;而OLED是自发光的装置(Emitting device),可以减少这1.5mm关键厚度。而LCD模组本身也可以有薄型化的机会。 Slim Touch触控薄型化,则是让触控面板由2片玻璃减少到1片玻璃,最后变成内嵌式(in-Cell) Touch,让厚度再减少0.4~0.5mm。
Ultrabook进一步驱动面板薄型化
Ultrabook是英特尔在2011年COMPUTEX时发表的产品概念与规范,英特尔估计未来有40%的笔电将以Ultrabook的形式呈现,2012年已有10%以上比例的笔电新品是以Ultrabook推出。
一般NB的上盖厚度为19~30mm,Ultrabook上盖的边缘部份,则降到18~19mm;整个机体厚度从过去45mm、35mm,一路降到21mm(14吋以上)甚至18mm(14吋以下),在显示模组部份也被要求大幅降低厚度,从2011年3.6mm到2012年要降到3mm厚度,2013年要进一步降到2.8mm。
台湾厂商对Ultrabook的态度非常积极,像华硕(ASUS)跑得非常快,还有联想(Lenovo)、东芝(Toshiba)等,几乎每一家厂商都有Ultrabook产品,绝对是今年下半年重要的卖点。
苹果iPad平板电脑也持续朝薄型化的趋势。第一代iPad厚度13.4mm,采用3mm厚的显示面板,第二代iPad2机身厚度降到8.8mm,更使用到仅2.5mm的超薄型面板。
超薄型化显示面板的关键性零组件
显示面板是由上层ITO、CF、TFT Array、下层ITO等玻璃层元件(Glass),以及下半部Film、LED/LGP元件组成。首先玻璃层元件厚度从25年前1.1mm,一路减薄到今日0.5mm,计画未来再降到0.3mm(平板、手机则降至0.2mm)。
而Notebook使用的导光板(Light Guide Plate;LGP)厚度0.8mm,未来将降到0.6mm,平板所使用的LGP会降到0.4mm。 Notebook的背光LED元件从0.8mm将降到0.6mm,平板电脑的LED厚度从0.6mm降到0.4mm。
友达已掌握关键技术,可在不增加电流密度的条件下,解决以往缩减LGP/LED元件层厚度时,因电流密度变大影响亮度调降的显示问题。
在触控(Touch)面板部份,最早手机使用Glass Film,而平板电脑则使用G/G。从G/G两片玻璃,减薄成OGS单触控玻璃,再减薄到In-Cell Touch(内嵌式触控)—把感测层做在滤光片(CF)与TFT阵列之间。
目前友达的Thinner G/G技术,做到Cover Glass 0.7~0.55mm、Sensor Glass 0.4mm,降低整体厚度1.2mm,并应用在笔记型电脑、AIO一体机、Tablet;OGS则做到降低厚度0.4mm ,应用于Tablet与27吋平面显示器。他预估今年出货的Ultrabook中,有5~10%会内建Touch。
吴大刚指出,如果要设计曲面、可挠曲的显示器、触控板,以及无防护玻璃层的笔电、数位相机等装置,则需使用到In-Cell Touch。它跟既有的TFT面板制程相容,只要追加几道制作感测层的步骤,但由于In-Cell内嵌式触控有噪讯的问题,他认为目前在6吋以下触控面板可采用In-Cell Touch技术。
友达展示AMOLED面板打破三星垄断局面
吴大刚提到去年三星Galaxy S2采用AMOLED面板,创下全球最薄的8.49mm厚度;今年CES 2012展中,大陆华为(Huawei)、日本富士通(Fujitsu)分别展出厚度6.68~6.7mm的Ascend P1S与F -07D 手机,均采用AMOLED面板元件。依Display Research与TSR市调研究机构的资料,2012年AMOLED面板出货量可达1.27~2.01亿片,预估到2016年可达到3.2~4.55亿片。
友达于去年FPD 2011展示4.3吋qHD(540x960,257ppi)高解析AMOLED面板,4吋WVGA(800x400) on Cell Touch内嵌触控AMOLED,以及6吋Transparent 半透明AMOLED面板等技术。
AMOLED的薄化技术,从目前encapsulation Glass加TFT OLED Glass的1.2mm厚度,进展到前面改贴防水封装膜(encapsulation Film)、厚0.6mm的单Glass type AMOLED,再进化到厚度仅0.3mm、防水防摔可折曲、采TFT OLED Film全胶膜的AMOLED。而且,友达也于FPD 2011年展示0.3mm厚度、采塑胶膜设计的4吋VGA(640x480)解析度的Flexible AMOLED Display。
吴大刚最后总结表示,友达提供全系列的薄型化面板与相关模组,并提供从3~27吋OGS技术的全尺寸触控面板,可挠式AMOLED是未来智慧手机的新趋势,而内嵌式触控技术的加持,将更增加显示器的可挠范围。