进入2005年,CRT技术无论在台式PC还是TV市场上都已呈现出大幅下滑态势。与此相反,TFT-LCD技术则在这两大CRT的传统市场上高歌猛进。平板显示技术已成为2005年中国市场上最有发展潜力和利润空间的技术之一,其中尤以TFT-LCD、PDP(等离子)和OLED三种平板显示技术的发展最为引人瞩目。荫罩式PDP、FED等新兴显示技术目前仍然还在研发之中,短期内尚难以形成市场应用。
目前所有的笔记本电脑、所有的PDA、所有的掌上电脑和手机的主屏、所有的数码相机和摄像机、部分台式PC和服务器、以及部分TV市场都采用了TFT-LCD显示屏,相对较旧的STN-LCD技术则仍占据着手机副屏、MP3播放机和手表等市场的主流地位。目前LCD显示屏依然存在响应速度慢(当前最快响应时间为12ms)、需要背光、功耗大、视角窄和亮度不够的问题。
PDP技术目前在40英寸以上高端彩色TV市场占主导地位,预计到2008年40英寸以上PDP TV的全球销量将达到1300万台左右。当前PDP在分辨率、成本和功耗上仍然存在不足:由于表面放电结构的显示像素受到扫描电极和公共电极宽度限制,像素大于0.22mm；发光效率低,必须改进生产工艺和结构以及材料工艺；功耗过高,提高发光效率和优化驱动电路将是PDP发展的重要技术；存在动态伪轮廓,必须采用脉冲补偿等技术改进。此外,目前PDP产品价格仍然偏高,必须通过提高生产效率、改进生产工艺来降低成本。
背投技术在大屏幕市场上也存在一定发展潜力。不过,目前大多数厂家已经放弃或停止研发CRT背投产品；LCD背投产品是目前市场上的主流产品,但仍然存在视角窄和亮度低的缺点；LCoS技术在显示性能上具有较强竞争力,现在已经有多家公司可以提供包括光学系统和驱动电路在内的解决方案,但是存在光源寿命短(低于2万小时)、生产工艺不成熟和成品率低等问题；DLP背投技术日趋成熟,该技术在亮度、视角以及产品尺寸上具有明显优势,但成本还较高,目前应用主要局限在电影院、舞台、运动场馆、高端投影仪等应用,它必须通过降低成本才能扩大市场。
新兴的OLED平板显示技术携其无需背光、视角宽、动态响应速度快和功耗低的性能优势向LCD技术发起了挑战,目前已开始逐步渗透手机副屏和MP3播放机等小尺寸商用市场。OLED显示屏目前最大的问题是尺寸还难以做大和工作寿命还偏低(目前基本在1万小时左右),而这一问题又跟发光材料的研究、大尺寸硅驱动技术、面板生产、封装生产工艺有关。不过,未来一旦这些问题得到解决,OLED技术肯定将取代TFT-LCD技术成为笔记本电脑、台式PC和TV市场上的主流技术(TV要求显示屏的工作寿命至少为4万小时),不过,很多工业观察家认为,这可能还需要5到10年左右的时间。
与LCD技术相比,OLED技术目前还存在成本较高的问题,这主要跟它的应用批量较小有关,未来一旦它的应用量上去,那么OLED的成本肯定会大大低于LCD,因为OLED显示屏的生产工序和采用材料都要比LCD简单很多。
根据国际权威平板显示器市场研究公司Stanford Resource,随着在材料研究、生产工艺、成本控制、半导体技术、和市场应用等方面不断取得进步,未来OLED市场将继续呈现增长态势。预计2010年的OLED产品市场规模将可达到31亿美元。
LCD仍占据主流地位
在2004年全球台式PC市场,LCD显示器的付运量已经超过了CRT显示器。“在欧洲,PC市场的LCD显示器在2003年第二季度的付运量就已经超过了CRT显示器,”UK显示市场研究公司Meko的总分析师Bob Raikes说,“欧洲市场比全球领先一步,全球LCD显示器的付运量则在去年超过了CRT显示器。”
在TV市场,这一步伐就要慢很多。Raikes表示:“在2004年,LCD TV仅占整个TV市场的5%,但它正在快速增长。”2005年LCD TV有望占到整个TV市场的9%,而到2008年,这一比例可望快速提升到25%。
中国市场拖慢了LCD TV替代CRT TV的步伐,大约85%中国市场上出售的TV价格低于2800元,这将导致CRT TV继续在未来数年内主宰中国大陆TV市场。
LCD技术占据主流地位的一个重要原因是其广泛适用性。“其它任何一种平板显示技术在应用方面都有局限性,” Raikes指出,“PDP技术不适用于手机和台式PC,CRT技术不适用于手机,但LCD适合所有的应用,如手机、PDA、数码相机和数码摄像机。”
根据市场研究公司iSuppli,到2006年,全球TV市场将增长3倍,从2004年的45亿美元到2006年的130亿美元,这主要得益于LCD TV和PDP TV的两位数增长。到2008年,全球销售的TV(包括CRT TV、LCD TV、数字TV、背投TV和PDP TV)将超过2亿2百万台。不过,LCD TV仍将仅占整个TV市场的一小部分。
不管是在台式PC、TV、笔记本电脑市场,还是在数码相机、数码摄像机、PDA和手机主屏市场,TFT-LCD都是目前主流的LCD技术。不过,在手机副屏和MP3播放机等对屏幕动态响应性能要求不高的应用场合,STN-LCD仍占据主导地位。
OLED开始冲击小尺寸显示应用
刚进入商业市场的OLED平板显示技术普遍被认为是LCD的理想替代技术,因为它是一种主动发光技术,无需背光,因此功耗与LCD相比要低几个数量级。OLED面板的制造工序比LCD面板简单,因此同等批量条件下,OLED面板的成本肯定低于LCD。此外,OLED的动态响应性能也要比TFT-LCD高几个数量级。在越来越强调低功耗、低成本和快速响应性能的今天,这些关键性能优势无疑确立了OLED的下一代主流平板显示技术地位。
不过,目前OLED面板的成本、尺寸和寿命还不能与TFT-LCD相提并论。成本高的主要原因是应用批量尚小而导致的原材料贵,尺寸目前还只能做到一英寸左右,而厂家保证的工作寿命大多仅为1万小时。这些因素导致OLED面板目前还只能应用在对尺寸和工作寿命要求不是很高的手机副屏和MP3播放机上。例如,TV对OLED面板最低工作寿命的要求是4万小时。
“OLED面板尺寸跟LCD分别那么大,原因有很多,如工艺是否已先进到在大尺寸下仍然保证像素的精细度、封装技术是否已先进到能保证足够的工作寿命、半导体工业是否已开发出支持大尺寸OLED面板的驱动器IC、以及是否已开发出保证大尺寸OLED面板足够亮度和寿命的材料等等,”香港永成国际集团总裁兼首席执行官沈振权指出。
北京OLED面板开发商维信诺总裁邱勇也认为,“OLED显示屏从小尺寸到大尺寸需要解决的主要问题是LTPS(低温多晶硅)驱动技术的成熟度,该问题的解决大约需要3到5年的时间。”
永成旗下的Lite Array(OLED)香港有限公司目前是中国大陆和香港地区唯一一家拥有柯达、三洋和CDT(英国剑桥显示技术有限公司)OLED专利技术的公司,这使它的OLED产品可以销往全球的任何一个角落。目前它还只能生产尺寸在1.16英寸以下的单色、区域彩色和全彩被动矩阵模式的OLED面板和模块产品,市场开拓重点放在手机副屏和MP3播放机。最近,为进一步推动其OLED显示屏在手机副屏市场上的销售,该公司还开发出了将手机副屏与130/200万像素CMOS摄像模块整合在一起的参考解决方案。
沈振权表示:“目前Lite Array的主要市场策略是通过与日本和韩国手机整体方案开发商,结成战略伙伴关系来开拓中国市场,因为中国的手机制造商倾向于全盘采纳日韩的全套解决方案。”
Lite Array(OLED)香港有限公司销售和市场营销总监王华志表示,我们今年将推出1.5英寸262K色真彩被动矩阵模式的OLED面板和模块。这产品将有助他们开发数码相机和手机主屏市场。不过,沈振权也表示:“尽管OLED屏在数码相机市场的应用前景也很不错,但未来一二年我们将把主要精力集中在手机主屏市场。”手机主屏市场与副屏市场相比无论是市场容量还是利润空间都要大很多,目前三星已开始以每月5万的量试用OLED主屏。
“预计2005年以后,OLED将在手机副屏市场上成为主流技术,2008年左右OLED则有可能成为手机主屏市场的主流技术。”邱勇也认为。
OLED前景展望
目前看来,今后影响OLED屏在手机主屏市场、数码相机和摄像机市场、以及PDA市场发展前景的最大障碍将是工作寿命和成本。王华志指出,Lite Array保证OLED显示屏的工作寿命可达到1万小时,实验室指标则已达到了3万小时,而目前的工作是努力研制令量产后的OLED屏的工作寿命也能达到3万小时。OLED屏的成本还有很多下调空间,不仅是因为生产批量还没有上去,而且它今后使用的材料也将从今天的玻璃转向明天的塑胶。至于有机材料,发展趋势将是从今天的小分子转向明天的Dentrimers,因此,5年后,OLED屏的成本肯定小于TFT-LCD屏。
沈振权也强调:“采用Dentrimers材料和有源矩阵模式是OLED屏发展的必然大趋势,它们的结合将产生出色彩更明亮、成本更低和工作寿命超过4万小时的OLED显示屏。”
图1:2006年,TFT-LCD将占整个平板显示器市场的70%。
在2005年的中国市场上,单色和区域彩色无源矩阵OLED显示屏的市场前景最好,它们的主要应用市场是手机副屏、PDA和DVD播放机,MP3播放机主要采用全彩OLED显示屏。业界普遍认为,OLED的产业化已经开始,今后3-5年是OLED技术走向成熟和市场高速增长的阶段。
“OLED未来肯定是LCD的替代技术,目前不管是日本、韩国、台湾地区、香港地区还是中国大陆,OLED的产业化只是刚刚起步,因此可以说现在大家都在同一起跑线上,谁都有机会争当这一行业的领头羊。”沈振权指出,“目前制约我们发展的最大问题是很难在市场上找到OLED工程化人才,我希望中国政府和相关教育机构在制订相关方政策帮助OLED产业发展时,也要在建设OLED产业生态系统上有足够的倾斜,这样我们企业的发展才有足够的后劲去和别人竞争。”
OLED具有超轻薄、宽视角(160度左右)、抗震能力强、全固化、自发光、高发光效率、高亮度、发光材料丰富、温度范围广、响应速度快(比TFT-LCD高几个数量级)、温度特性好(可在零下二十度正常工作)、工艺简单、成本低、可实现柔软显示等特性,在各种领域有着广泛的应用。OLED的主要应用领域包括:家电及仪表用段式显示屏、新兴便携式设备(如手机、数码相机、数码摄像机、PDA等)的显示终端、便携式电脑、壁挂式TV的显示终端、电子书籍等新型设备柔软显示屏、环境适应性要求较高的野外作业应用,如低温环境等。
不过,OLED在便携式电脑、台式PC、壁挂式TV、平面电视和电子书籍等市场的应用估计要到十年以后,这主要跟大尺寸主动矩阵OLED屏比较难做有关。例如,沈振权就明白表示:“TV当然是OLED未来的一个重要目标市场,但这是五年或十年以后的事,因为大尺寸OLED屏的商业化生产不仅需要驱动IC供应商的支持,而且对封装等制造工艺来说也是一大挑战。”
平板驱动技术面临挑战
平板显示屏一般由两个部分组成,一是面板,一是驱动IC。不同的市场和不同的应用对面板和驱动IC的要求是不同的,设计人员在开始项目设计时明白这点是非常重要的。
在中国,平板显示工业仍处于早期发展阶段。中国国内公司开始有能力生产LCD面板和OLED面板,但很大一部分仍由海外公司在中国建立的合资公司提供。中国目前还缺乏足够的LCD和OLED驱动IC技术,而这是平板显示技术走向商业市场的关键。
“不同的面板技术产生不同的驱动需求。例如,LCD面板要求电压驱动IC,而OLED面板要求电流驱动IC。”香港晶门科技有限公司业务总监卢伟明指出,“不同应用对驱动IC的设计需求也是不同的。例如,针对手机应用的驱动IC设计要求集成DC/DC转换器和图形引擎,而针对LCD TV的驱动IC设计要求高精度输出。一个好的驱动IC设计可以一个非常有成本竞争力的方式加速面板的商业化应用。”
王华志也表示:“甚至不同材料的OLED面板对驱动IC的要求也是不同的。”因此设计人员在开发OLED显示模块时,必须时刻牢记这一点。
晶门科技目前是中国国内唯一一家开发几乎所有平板显示技术驱动控制IC的供应商,其产品支持CSTN-LCD、TFT-LCD、OLED、微显和电子书籍等。今天,大多数平板显示关键元器件(如面板和驱动IC)仍需从海外(如日本、韩国和台湾地区)进口。包括设计、制造、装配和测试在内的平板显示技术的成功本地化将对中国平板显示应用市场的成功起非常重要的作用。
作者:陈路
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