林研詩/工研院產科國際所
SID 2019 Display Week於5月中在美國聖荷西會展中心登場,Display Week顯示器週為全球最大的顯示器展,今年為第56屆舉辦,參與者包括顯示器公司、新創公司、創新者、技術專家、ICT領域等專家。科技公司包含Apple、Amazon、Google、Oculus等數百人參加此次的會展,代表這些科技公司不僅是買家,亦是尖端顯示技術的開發者。知名面板廠則包括LG Display、天馬、BOE、維信諾、華星光電、JDI、JOLED、AUO、Eink、Kyocera等,以及相關零組件廠商皆在現場展出最新的顯示技術。此外,還有涵蓋多項議題的論文發表,包括 LCD、OLED、觸控、Micro LED、QD等都是當前業界與學界最關注的研發議題。本文將聚焦LCD與OLED技術,觀察廠商目前最新的開發動態。
一、OLED技術持續精進,逐漸打開主流應用市場,可撓式特性仍是最大優勢
市調機構DSCC在會議中提到,整體全球顯示器市場規模從2018年到2023年的年複合成長率為2.5%,到2023年時將成長到134億美元,但LCD卻將每年下降2.4%,LCD銷售已在2017年達到高峰,並從2018年開始下降。另一方面,OLED的年複合成長率為15%,市場佔有率也將由2018年的22%增加到2023年的39%,逐年壓縮LCD市場。2017年為OLED產業的投資高峰,如圖一所示,投資額達136億美元,已超過LCD產業的100億美元。但2019年OLED投資額(52億美元)又開始小於LCD投資額(82億美元),直到2020年新的需求出現後,投資額將繼續超過LCD。2016~2018年顯示設備投資的主要終端需求驅動力來自於智慧型手機。未來隨著OLED電視、Micro LED、LTPO、10.5代和5G等新的需求誕生,顯示器產業將有新一波投資浪潮。
圖一、LCD與OLED設備投資額趨勢比較(2016~2023年)
二、三星認為顯示器外型(Form Factor)創新將重塑未來生活樣貌,帶動產業跳躍式典範轉移
本屆Keynote Speech第一場是由三星顯示器EVP主講,演講主題是:「Shaping the Future with our Information Displays」。(圖二)三星從OLED易於導入軟性顯示器的優勢觀點出發,認為顯示技術的創新因子在於「自由型態外型」,透過外型演變可發展出全新的顯示器應用需求。重要的典範轉移拐點將從可折疊樣態,再發展至可捲曲、可伸縮((Shape-Fit / Shape-Free)的顯示器,逐步擴展加值應用至電子皮膚等生物感測器,整合心率、血糖感測器功能至顯示面板畫素層中。最終型態為透過更先進的AI技術,實現3D光場全像顯示(Volumetric)。
另外,主講者也提到,目前折疊顯示器尚有諸多挑戰需克服,包含折疊耐用度至少在25℃的環境中需達到可折超過20萬次,以及在溫度範圍85℃至-40℃的環境下折疊10天(240小時);機構件需提升鉸鏈可靠度與檢測設備,為整機模組與可折面板緊密結合的關鍵。面板本身需要開發新材料(TADF、鈣鈦礦、無機材等);新膜層(保護蓋板、偏光片、膠材、軟性觸控、軟性基板等);新製造方式(印刷製程IJP)等,都是技術突破的重點項目。而最終的成功關鍵因素在於建構完整生態系的價值鏈,為未來創造更多垂直應用場域的生活樣貌。
三、Apple首次公開對外發表Flexible AMOLED的LTPO TFT技術內涵
Apple公司罕見的,也是首次在SID公開發表技術論文(39-3),主題為AMOLED的LTPO TFT技術內涵,即說明穿戴裝置產品Apple Watch Series 4採用的Flexible AMOLED面板TFT技術,是Apple自己開發的TFT結構-稱之為「LTPO」。結合既有LTPS高電子遷移率的優點,以及氧化物TFT省電特性,擷取兩者優勢設計出新的TFT結構。並在研討會上說明不同結構如何優化參數,如調控氫濃度、減少幾道光罩製程等。如圖三所示,產品因LTPO技術達到窄邊框,即可視面積大30%,不僅沒有更耗電,還能比上一代LTPS產品更省電,延長續航時間。最後也感謝協同開發的面板供應商,包括JDI、LGD、Sharp。Apple Watch Series 4因使用LTPO的技術兼具技術進步及突出功能,獲頒本次SID「年度最佳顯示器」獎項---以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。
圖三、SID 2019 Apple發表主題為LTPO的論文說明Apple Watch 4的面板特性