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智慧显示应用全面启动 大尺寸、可弯曲与低功耗成关键
 

【作者: 吳雅婷】2021年03月29日 星期一

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LED省电光源、液晶显示与先进半导体制程,是日常生活中耳熟能详的科技名词,而当前市场最具前瞻愿景的显示技术开发商,正巧就是透过集结LED、光电与半导体领域的专业,开发并推广更多的智慧显示应用,可??引领日趋多元的电子装置面板从LCD背光迈向LED自发光,刺激次世代显示技术发散商机。


想像眼前立了座电子装置展示柜:从最精密小巧的智慧手表、一手可握的智慧型手机,到轻薄却让A4内容一目了然的平板、中大型笔电,甚至是让即时路况以广角跃於屏上的可弯式车载面板,或是稳固安装在光亮室外的电子交通站牌,以及在演唱会现场磅??亮相的超大型转播萤幕,显示技术无所不在,它从过去就承接了人机之间进行有效沟通的介面要角,未来更将开启智慧科技应用的无数潜能。


现在是以智慧型手机为主流消费性装置的时代,萤幕不仅是产品的门面,更是一眼就能从外型直观判定的性能指标,也因此,除了搭载最先进传输与运算技术的处理器外,面板在电子装置上的成本占比也越来越可观。


以苹果最新推出的iPhone 12系列来说,根据产业研究公司Counterpoint的分析,其生产成本比上一代iPhone 11高出逾20%,除了支援sub-6 GHz与毫米波频段的高通5G数据晶片,三星的OLED面板就是成本第二高的元件,可见面板在未来电子装置的重要性只会持续加重,性能与成本之间的平衡更将成为市场竞争的首要标的。



图一 : 产业研究公司Counterpoint指出,iPhone 12的物料(BOM)成本比起上一代机型高出21%,前两大贵重元件为5G数据晶片与OLED面板。(source:counterpointresearch.com;CTIMES整理)
图一 : 产业研究公司Counterpoint指出,iPhone 12的物料(BOM)成本比起上一代机型高出21%,前两大贵重元件为5G数据晶片与OLED面板。(source:counterpointresearch.com;CTIMES整理)

对使用者来说,支援完美的色彩再现、超高亮度与对比度、高速反应、高刷新率的萤幕,会是具备最理想显示效果的产品。但对装置开发者而言,生产成本的挑战却越来越严峻,反应在终端产品的售价上,更会直接影响消费者买不买单。就这点,与任何创新一样,新兴技术的生杀关键就落在商用市场的应用普及度与多样性上。


为了扩大应用范围与提升产品价值,目前最先进的显示技术全都不约而同地大举整合光电与半导体技术来进行开发,致力在成本加剧的开发考验中,持续精进显示效能、应用弹性与产品寿命,实现晶粒缩小化、制程精简化与产品应用多样化的高弹性发展途径。


智慧显示的概念也因此油然而生。究其原因,未来的电子装置除了追求视觉的赏心悦目,提供多元场景的长时间使用、更节能稳定的永续开发潜力,会是新兴科技应用在支援更多人工智慧功能时的优先考量。因此,省电、零无染与高良率,更有可能是主宰未来显示技术的关键指标,而且这些开发的基础还落在生产成本的控制上。


根据显示器是采用LED背光或自发光特性,以作为主要的技术差异,除了目前技术成熟且最为主流的TFT LCD技术,采用更小LED晶粒作为背光的mini LED,以及运用自发光材料的OLED与micro LED,在智慧手机、高阶电视、电动车与XR穿戴式装置将持续渗透,至於这些技术各自在应用上所能触及的广度与深度,将会解答未来显示市场的领头地位落入谁手。


而显示器作为电子装置不可或缺的构件,最有趣的地方,就在於它的应用潜力不仅止於显示而已。可弯曲或透明显示就是两个鲜明的例子。


可弯曲性将能大幅延展显示器的应用空间,例如车载面板、穿戴式装置或折叠式手机等;透明显示功能则可以增进人机介面的操作便利性与互动性,突显出更多智慧功能与现实场景整合的应用契机,而最受瞩目的目标产品则有AR、VR等互动装置。


可弯曲与大尺寸为车载面板的两大趋势

尽管在价格与量产技术上,LCD目前仍占车用面板市场的主导地位,但全球供应大厂皆纷纷布局能够自发光的OLED技术,因为不需要背光源,OLED不仅有利於更轻薄的装置设计,甚至可以弯曲,在显示性能上,还具备更隹的对比度、亮度与视角。


OLED除了在技术特性上具备绝对优势,LCD技术已臻成熟而导致的市场价格恶战,更是车用面板大厂决定??注OLED,另辟战场以突破重围的重要筹码。根据产业分析科技公司Report Linker统计,车用面板市场显现了更高度集中化的供应模式,全球三大供应商日本显示器公司(JDI)、南韩LG显示公司(LGD)与天马微电子,在2019年的出货市占合计上升了4.3%,而京东方(BOE)则异军突起,以73.2%的最快出货成长率进军这块深具发展潜力的指标性科技产业。


回顾2020年,汽车市场销售先蹲後跳,展现了剧烈的变动性,最後以电动车崛起的成长动能作为新常态的起点,预期未来车用市场将会维持强劲需求。电动车的卖点除了采用绿电,ADAS与自驾系统是另一亮点,而要实现这项具时代革命性的技术,显示技术是除了人工智慧之外的重要配备,结合先进车款的多元感测器,呈现出更完善的路况资讯。


为了满足这些应用需求,车载面板不仅要大尺寸,还要具备可弯曲的应用弹性,这些特点也将持续显现在车用开发布局上。市场研究公司Omdia就指出,2020年车载显示器朝向大尺寸应用发展,最主流规格为12.3寸,占32..7%,其次为10.2寸,占20.15%,也就是说,10寸以上显示器的市占已经过半。



图二 : 9寸以上的大型显示器将成为车用的主流规格。(source:ihsmarkit.com)
图二 : 9寸以上的大型显示器将成为车用的主流规格。(source:ihsmarkit.com)

市场数据公司HIS Markit更预测,至2026年以前,9寸以上的大型显示器出货量将会接近3400万单位,其中汽车中控台应用占了41%,而且15寸显示器出货也可??翻涨至三倍,达到150万单位。


而OLED具备可弯曲性,且能实现大尺寸萤幕的超高解析度,这已让它在高阶车款上崭露头角,例如通用汽车(GM)旗下豪车品牌凯迪拉克2021年最新推出的旗舰休旅车款第五代Escalade,就首度采用了超大型38寸曲面OLED仪表板显示器,解析度更是4K的两倍。



图三 : OLED具备可弯曲性,已在高阶车款上崭露头角,通用汽车(GM)旗下凯迪拉克2021年旗舰休旅车款第五代Escalade,首度采用了超大型38寸曲面OLED仪表板显示器,解析度高达4K的两倍。(source:cadillac.com)
图三 : OLED具备可弯曲性,已在高阶车款上崭露头角,通用汽车(GM)旗下凯迪拉克2021年旗舰休旅车款第五代Escalade,首度采用了超大型38寸曲面OLED仪表板显示器,解析度高达4K的两倍。(source:cadillac.com)

隐形的显示冠军 实现更低功耗

OLED是目前最快在商用市场亮相与普及的先进显示技术,以电视应用来说,不论是三星、LG、华兴光电(TCL)、海信(Hisense)或夏普(Sharp),皆已推出相对完整的系列产品,但它最大的缺点却源於自身的根本特性,因为采用了有机的发光材料,因此亮度与使用寿命短,不利於长期开发计画。


目前,同样能够实现显示效能优化的竞争选手还有mini LED与micro LED,而且它们在发光效率与使用寿命上更具长期发展优势。其中mini LED又可以当作LCD面板的背光源,或是以自发光特性进行设计。


mini LED的背光应用基於现阶段的技术可行性与成本条件,已被当作提升背光区域调光控制与HDR画质的LCD优化解决方案,更多的商用开发计画也在进行中,而mini LED的自发光应用与micro LED较为相似,除了提供更高解析、更高对比、更高亮度,还能进一步降低功耗。


值得注意的是,今年可以算是micro LED的商用里程碑,三星目前也以开放部分地区预购其micro LED电视,预计今年推出三款产品,尽管初期产品因为成本与售价较高,会先锁定高阶市场,但可以预期自发光显示的生产技术距离量产又更接近了。市场研究公司Omdia预估,2021年全球micro LED显示器出货量落在40万单位,至2023年可??破百万,达到1.7万,且到2027年,营收可??破100亿美元,占平板显示(FPD)整体营收的8.3%。


结语

未来,智慧显示技术可??引领电子装置面板从采用传统主流的LCD背光技术,逐渐扩大导入LED自发光技术,迈向具备更高发光效率的崭新显示时代。不论是mini LED背光、自发光,还是OLED与micro LED,都将持续在价格与性能之间拉锯争霸,推进智慧显示的愿景落地。


**刊头图(source:ti.com)


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