各中小尺寸面板技術發展趨勢與特性之比較
摘要
一. MWC 2012揭露手機產品對面板規格需求趨勢
2012年2月27日~3月1日在西班牙巴塞隆納舉辦的一年一度新機大會師MWC 2012剛已落幕,雖然如一般預期地,全球品牌手機大廠仍以高階智慧型手機產品為參展及推銷重心,除了四核心CPU、LTE高速通訊傳輸服務等新技術之外,品牌手機大廠均不約而同地在顯示螢幕的顯示技術、尺寸大小與解析度等規格上大作文章。
儘管少了搭配AMOLED面板的Samsung Galaxy S3這位超級大明星的助陣,MWC 2012展仍有不錯的看頭。首先,第一亮點便是各家品牌大廠所競逐的4吋以上、四核心CPU手機,包括宏達電、華碩、LG等都推出以NVIDIA Tegra 3的4吋以上、超級四核心新機,甚至日系品牌大廠Fujitsu和中國大陸品牌華為也都已經展示前所未見的4吋以上、四核心高速手機,由此可預見會有一場非常精彩的爭奇鬥艷戲碼。
圖一 全球品牌手機大廠在MWC 2012的手機面板規格之比較 |
Source:各廠商;拓墣產業研究所整理,2012/03 |
由此可見,全球品牌大廠在其手機顯示螢幕上大多數是採用4吋以上、qHD(960×540)與HD(1280×720)解析度的高階顯示面板,其解析度最高可達300ppi以上,以期挑戰Apple iPhone 4/4S所採用的3.5吋、960×640解析度、解析度為326ppi的視網膜顯示器(Retina Display)。
由於Android平台陣營大量在高階機種採用4吋以上大尺寸面板,並對使用者強化其顯示畫面較iPhone易於觀賞的概念。另外,目前如YouTube之類的影音分享網站為因應手機可支援720p HD影音播放,均已有部分內容可支援720p HD解析度,使採用720p HD解析度顯示面板成為高階智慧型手機的標準配備。
此外,與LTPS TFT-LCD面板技術相較之,除了SMD可量產4.5吋以上、720p HD的AMOLED面板之外,目前其他全球面板廠在量產高解析度AMOLED面板上仍有困難,因此在MWC 2012展場中採用AMOLED面板的高階智慧型手機的最高解析度主要是以qHD(960×540) 為主,解析度為250ppi左右。
圖二 高解析度與螢幕尺寸趨勢分析 |
Source:各廠商;拓墣產業研究所整理,2012/03 |
二. 品牌客戶間接主導手機面板技術與規格趨勢
全球行動通訊大會(MWC 2012)炒熱智慧型手機上市話題,帶動AMOLED面板熱潮,友達、奇美電及錸德旗下錸寶規劃在2012年第二季或2012下半年量產,可望搭上AMOLED風潮。除了Samsung有旗下SMD供應AMOLED面板之外,包括Apple、宏達電及Nokia等手機大廠,為尋找更輕薄的手機螢幕,持續詢問各家面板廠量產AMOLED螢幕的可行性,OLED具備主動發光、色彩飽和及省電等優勢,非常適合用在手機螢幕。
(一) AMOLED面板為MWC 2012展覽裡的高階智慧型手機最佳代言人
由於全球手機產品的市場競爭日漸激烈,品牌手機大廠為了維持市佔率及提升產品競爭力,除了在運算性能、照相畫素與創新功能方面上進一步地提升之外,大尺寸觸控螢幕與產品輕薄化也是重點之一。這點可以從全球品牌手機大廠匯聚在MWC 2012展覽展示一系列最新穎、最獨特及最具創意的手機產品裡看出其中端倪。
由於AMOLED面板本身具省電、輕薄、色彩飽和等優點,目前已經被大量應用在中高階智慧型手機產品上,尤其是在MWC 2012展覽裡,也有多款手機、平板機採用韓廠SMD所生產的Super AMOLED面板,包括華碩的Padfone、Toshiba平板機AT270、宏達電智慧型手機One S與Samsung Omnia W等都採用AMOLED面板,以期達到產品輕薄化的要求。
表一 主流面板技術優劣勢之比較與分析 |
Source:各廠商;拓墣產業研究所整理,2012/03 |
(二) AMOLED面板市場成長動力為智慧型手機
由於AMOLED面板技術可提供比TFT-LCD面板技術更廣的視角、更高的對比、更快的響應速度、較寬的色域,以及更低的耗電量等特性,因此成為全球品牌大廠提高其高階產品附加價值的秘密武器。再加上不需背光模組,可以進一步做到面板可撓性,便可以加進更多的創新性設計元素,讓品牌大廠能推出更獨特的產品。
根據統計,2011年OLED面板市場總產值可達40億美元,約為所有平面顯示器市場總產值的4%左右,預期至2018年將會有超過200億美元的市場規模。目前AMOLED面板市場主要是以9吋以下的中小尺寸面板市場為主,至2011年AMOLED面板市場在所有中小尺寸平面顯示器市場占約12%,其中AMOLED面板市場的成長主要來自智慧型手機。由於其出貨數量持續增加,且其螢幕尺寸和運算效能的提升,並拉高其產品的ASP,因此2011年在智慧型手機面板市場的營收也隨之成長2倍以上。
圖三 AMOLED面板於手機出貨量在2012年預期將破2億片 |
Source:各廠商;拓墣產業研究所整理,2012/03 |
(三) Sony結合旗下WhiteMagic面板技術推出Xperia P手機
由於當TFT-LCD面板提高解析度與視角時,將會使面板上每一畫素的開口率降低,而導致其顯示面板整體亮度降低,那麼手機大廠與使用者欲要提高顯示面板亮度以增進其顯示可視度,就自然無可避免地增加耗電量。對於耗電量日趨提高的智慧型手機而言,這意味其智慧型手機的電池續航力將會日趨縮短,為此各面板大廠開發不同之提高顯示面板亮度的技術,包括PenTile技術與WhiteMagic技術等。
圖四 各中小尺寸面板技術發展趨勢與特性之比較 |
Source:各廠商;拓墣產業研究所整理,2012/03 |
因此,當Sony於MWC 2012展覽上發表Xperia P和Xperia U,相較於之前推出的Xperia S,P與U系列分別定位在中階和入門機種。其中Xperia P可謂是Sony首款搭載Sony自行開發的WhiteMagic顯示技術之手機產品。
根據Sony官方說明,Xperia P搭載4吋所謂的Reality Display TFT觸控螢幕,其解析度為960×540,儘管Xperia P的螢幕解析度不及Xperia S的1280×720。但由於WhiteMagic顯示技術本身所具備的省電優勢,在手機的節能在設計開發上較易受手機客戶與市場注意。主要是因為當使用大尺寸螢幕的智慧型手機時,無論是拍攝、上網、玩遊戲與閱讀電子書等,往往是電池續航力偏短的元兇,使用者常常需要額外攜帶一個行動電源隨時為智慧型手機充電。
Sony自2011年8月就已發表其自行開發的WhiteMagic顯示技術,並試產出3吋VGA解析度的LTPS TFT-LCD面板。至於WhiteMagic 顯示技術,主要是透過原先每一個畫素裡的紅、綠、藍三色子畫素,再予以分割成四色子畫素,並在原先的紅、綠、藍子畫素裡再另外加上白色子畫素,這亦是Sony官方所說明的RGBW四色子畫素。
然而,早在2007年美商Clairvoyante首次突破RGB(紅、綠、藍) 子畫素排列的規格後,除了RGB三色子畫素之外,並另外增加一個白色W子畫素,同時把RGBW四色各變成獨立的畫素,有可操縱的位址 (Addressable),所以每一色光可以單獨運作,他們把這種結構取名為 PenTile。過去傳統的RGB則是三色連在一起成為一個畫素,是基本的位址單位,在應用層面不能單獨顯示其中任一色彩。
圖五 WhiteMagic、PenTile與傳統畫素素結構的區別 |
Source:各廠商;拓墣產業研究所整理,2012/03 |
另外,Sony WhiteMagic的RGBW子畫素排列設計,跟日廠Sharp RGBY子畫素設計在降低耗電上有著異曲同工之妙,它們是透過外加的白色或黃色來達到省電目的。其中的原理是利用透光率比紅、綠、藍三色子畫素更高的白色或黃色子畫素來提高畫素的整體亮度,因此由於這畫素的透光率提高,所以背光模組就不用開得比使用傳統RGB子畫素排列時那麼亮,進而達到降低耗電的目的。尤其是在室外時,Sony為了提高顯示面板的可視度,WhiteMagic顯示技術可以達到935cd/m2,是一般顯示面板450 cd/m2的2倍亮度。
圖六 提高顯示面板整體亮度的原理 |
Source:Sony;拓墣產業研究所整理,2012/03 |
不過,Sony的四原色子畫素技術還是有其開發的限制,主要的困難的地方是要量產高解析度面板需要相當大的技術挑戰,因為要在原先的畫素面積裡多擠進一排白色子畫素,而且在顯示純色(RGB)比例高的圖片時,那麼在顏色交界處會出現白邊或是整體圖片色彩飽和度不足的狀況。Sony則另外靠其獨家專利Bravia Engine演算法來克服白邊,以及整體圖片色彩飽和度不足的難題。
三. 台灣面板廠商未來布局朝向中小尺寸面板發展
MWC 2012揭露2012年全球手機產品規格未來趨勢,其中顯示螢幕持續朝向更高解析度發展。雖然2011年解析度低於200ppi的手機面板出貨規模仍佔出貨大宗,其中以a-Si TFT-LCD面板居多,佔約7成左右。但2012年起,解析度在200~350ppi的高解析度手機面板出貨就會加速成長,預估至2014~2015年,解析度200ppi以上手機面板市佔率將達5成左右。由於高解析度手機面板有助出貨單價提高,包括友達、奇美電、華映、彩晶都將高解析度中小尺寸面板列為2012年市場布局重點項目之一。
智慧型手機無疑是帶動這波小尺寸面板解析度持續升級、需求不斷成長的重要推力。根據統計,現階段3.5吋面板解析度正持續朝200ppi、300ppi,甚至400ppi以上解析度規格發展,而平板電腦的解析度也從稍早的133ppi、169ppi,逐漸發展到200ppi以上。
此外,智慧型手機面板的尺寸,也隨著解析度提高而呈現放大趨勢。過去智慧型手機面板係以3.5~3.7吋為主,2011年朝4.3吋推進,但近來又有廠商開始推動4.7~5.3吋等較大尺寸規格,預料解析度提升、尺寸放大,均有助於面板廠改善小尺寸面板產品組合及出貨單價。
目前面板廠以各種製程技術在開發或生產高解析度中小尺寸面板,包括a-Si TFT、Oxide TFT、LTPS TFT等技術,包括友達、奇美電、華映、彩晶近年來都積極發展中小尺寸面板產品,尤其華映、彩晶因為產線較少,以將業務重心完全轉向中小尺寸應用,手機面板因此成為最重要的項目之一。
四. TRI觀點
(一) 品牌客戶間接主導手機面板技術與規格趨勢
由於全球手機產品的市場競爭日漸激烈,品牌手機大廠為了維持市佔率及提升產品競爭力,除了在運算性能、照相畫素與創新功能方面上進一步提升之外,大尺寸觸控螢幕與產品輕薄化也是重點之一。這點可以從全球品牌手機大廠匯聚在MWC 2012展覽展示一系列最新穎、最獨特及最具創意的手機產品裡看出其中端倪,包括宏達電、華碩、LG等都推出以NVIDIA Tegra 3的4吋以上、超級四核心新機。
(二) AMOLED面板市場成長動力為智慧型手機
MWC 2012炒熱智慧型手機上市話題,帶動AMOLED面板熱潮,友達、奇美電及錸德旗下錸寶規劃在2012年第二季或2012下半年量產,可望搭上AMOLED風潮。除了Samsung有旗下SMD供應AMOLED面板之外,包括Apple、宏達電及Nokia等手機大廠,為尋找更輕薄的手機螢幕,持續詢問各家面板廠量產AMOLED螢幕的可行性。
目前AMOLED面板市場主要是以9吋以下的中小尺寸面板市場為主,至2011年AMOLED面板市場在所有中小尺寸平面顯示器市場占約12%,其中AMOLED面板市場的成長主要來自智慧型手機。由於其出貨數量持續增加,且螢幕尺寸和運算效能的提升,並拉高其產品的ASP。
(三) 台灣面板廠商未來布局朝向中小尺寸面板發展
目前台灣面板廠以各種製程技術在開發或生產高解析度中小尺寸面板,包括a-Si TFT、Oxide TFT、LTPS TFT等技術,包括友達、奇美電、華映、彩晶近年來都積極發展中小尺寸面板產品,包括AMOLED面板。由於華映、彩晶因為產線規模較少因素,以將業務重心完全轉向中小尺寸應用,手機面板因此成為最重要的項目之一。