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高分辨率的新iPad引領液晶面板技術進步

來源:日經技術在線 更新日期:2012-07-13 作者:佚名

    美國蘋果公司的平板終端“iPad 2”的液晶面板為9.7英寸的XGA(1024×768像素),像素密度(分辨率)為132ppi。而其2012年第一季度上市的新iPad,其尺寸與iPad 2相同,但像素卻為2048×1536的QXGA液晶面板,像素密度為264ppi。新iPad的液晶面板像素是原產品的4倍。蘋果公司稱其為“視網膜(Retina)顯示屏”。

    新iPad面板的供貨量在迅速增加。據DisplaySearch的“大型TFT LCD供貨數據庫月刊”顯示,2011年11月有3家知名面板廠商開始提供9.7英寸的QXGA面板:韓國三星電子、韓國LG顯示器和夏普。從開始供貨到2012年4月,已經供應了1110萬塊9.7英寸QXGA面板。預測5月份的供貨量至少為400萬塊,6月份至少為500萬塊,2012年下半年也計劃以月產500萬~600萬塊的規模供貨。在新iPad用面板的供貨量猛增的同時,iPad 2用面板的供貨量如圖1所示在徐徐減少。蘋果公司計劃在2012年第三季度末之前逐步減少iPad 2的生產。

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用于iPad 2和新iPad的9.7英寸面板的月供貨量,藍色為iPad 2,橙色為新iPad的供貨量。

    盡管如此,但分辨率的提高,液晶面板的TFT陣列技術會出現巨大的課題。為實現更多的像素而縮小像素尺寸,則會影響生產成品率。蘋果公司推薦面板廠商生產采用氧化物半導體TFT技術的面板。因為氧化物半導體的電子遷移率比現有非晶硅(a-Si)高一位數,所以小像素的設計更為容易。但氧化物半導體閾值電壓的穩定性和均勻性都比TFT與a-Si TFT要差。尤其是公認制程中向反應室內輸送氧氣的工序比較難。閾值電壓的穩定性和均勻性差會導致成品率降低。截至目前只有夏普成功量產了基于氧化物半導體TFT的9.7英寸QXGA面板。三星和LG顯示器尚在繼續挑戰,目標是2012年下半年開始量產。

    在導入氧化物半導體TFT之外,各公司還采取了布線等改進措施以確保開口率。開口率低,背照燈通過像素之間輸送的光的亮度就會降低。因此,就需要更高亮度的背照燈單元,而成本會因之上升。面板廠商最初采用的是通過在ITO像素電極和信號線之間空出垂直方向的間隔來提高開口率的技術。DisplaySearch的“TFT LCD工藝發展藍圖報告2011年版”對此做了詳細分析,該技術可形成厚感光性丙烯樹脂層并平坦化,在ITO像素電極和總線之間空出垂直方向的間隔,從而提高了開口率。  9.7英寸XGA面板和9.7英寸QXGA面板的背照燈構造比較如表1所示。比較iPad 2和新iPad發現,背照燈成本高出了80%以上。要滿足新iPad高精細面板的高輸出條件,需要重新構筑LED背照燈。

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高分辨率平板終端的LED背照燈

    iPad 2和新iPad的背照燈主要有以下不同: 

    1、LED光源數由36單元大幅增加至84單元,光源成本也由6.2美元上升至14.7美元。 

    2、隨著LED芯片數量的增加,LED光條(Light Bar)的設計由1側/1條變成了2側/2條。由此,從機械構造來看,散熱片內的設計難度加大。 

    3、為了在維持發光效率的同時不改變厚度,光學薄膜的構造與原來相同。光學薄膜由上部的擴散板、正交棱鏡板(Cross Prism Sheet)及下部擴散板構成。而面板下部的偏光板為提高亮度而做了APCF/APF特殊涂布。實際上,偏光板上涂布了APCF/APF的產品一般稱為帶“BEF(Brightness Enhancement Film)”的偏光膜。APCF的意思是高度偏光轉換薄膜(advanced polarization conversion film)。

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