揭密未来5年移动显示技术发展趋势

移动显示仅仅在几年前,桌面型设备还是显示技术的主要应用领域,但是现在,移动显示已经显现出领先优势,各种新兴技术总是最先应用在移动显示设备上,除了不断提升显示分辨率,改善显示质量外,移动显示还不断应用新材料新技术降低功耗,提升用户体验。移动显示技术的未来发展如何?哪些新技术会成为移动显示领域的王者?在近日深圳创意时代主办的2009移动手持显示技术大会上,来自诺基亚、矽创电子、天马微电子、Henkel、晶门科技、立迪思、新突思科技等业界领先厂商以及iSuppli、DisplaySearch等知名分析机构的专家汇聚一堂,对移动显示技术现状和未来进行了深入分析, 从中可以管窥到移动显示技术的未来发展趋势。

一、移动显示技术:TFT依然是未来主流,OLED进展缓慢
虽然OLED技术具备低功耗、主动发光、更轻、更薄等诸多优势并获得了很多厂商的支持,例如仅主动矩阵有机发光二极体面板(AMOLED)就有包括三星电子、三星SDI、LG飞利浦这些拥趸,但是来自iSuppli的首席分析师Vinita Jakhanwal依然认为TFT还是未来的王者,其中非晶硅TFT(A-Si TFT)和低温多晶硅(Low Temperature Poly-silicon;简称LTPS)薄膜晶体管液晶显示器在未来几年将掘取大部分移动显示市场。如图1所示。
未来5年手持设备显示技术市场份额预测
图1 未来5年手持设备显示技术市场份额预测

她强调CSTN技术在未来所占份额会急剧缩小,不过对于这个说法一些专家持有异议,他们认为未来有需求的梯度差异问题,CSTN必然有需求,不会退出显示市场。
上海天马微电子有限公司市场产品部副总监刘庆全同意她对OLED市场前景分析,他认为目前产业在OLED方面的投资还不够,导致OLED供应链的成本难以降低,所以OLED的成本和TFT差异较大,他甚至断言“未来5年内,OLED成本跟TFT还是有一段差距!”

二、移动显示屏分辨率:QVGA称王
受移动电视和互联网阅读需求的拉动,移动显示向更高清晰度发展,Vinita认为未来支持QVGA格式的显示屏需求增长很快并成为主流,而WQVGA显示屏需求也很大,“在日本,WQVGA正向WVGA迁移。”
未来手机显示分辨率需求预测
图2 未来手机显示分辨率需求预测

三、移动显示人机界面:触控技术百舸争流,电容式触控一马当先

诞生于上世纪70年代的触摸屏技术,在iPhone手机酷炫应用推动下已经从最初的工业军事领域迅速普及到消费电子领域,并从小屏幕应用转向大屏幕应用,矽创电子股份有限公司副总经理钱金维认为触控技术作为一种崭新的人机交互模式必然会创新出更多的新应用来,调研机构DisplaySearch认为虽然遭遇经济危机,但全球触摸屏市场09年还将保持近20%的增长,并在未来5年保持15%的年增长!在市场的需求拉动下,触控技术突飞猛进,各种新兴技术不断涌现,据统计,全球目前已经有超过10种以上的触控屏技术,触控技术的发展呈现百舸争流的局面,不过主要的触控技术是电阻式 (resistive)、电容式(capacitive)、表面声波(surface acoustic wave)、红外线、光学、电感式等等,在市场占有率方面,电阻式依然保持龙头地位,占据超过50%的市场,而电容式紧随其后,占据了近28%的市场。
各种触控技术市场占有率
图3 各种触控技术市场占有率

不过由于电阻式触摸屏存在耗电大、敏感度不高以及透光性不好的缺陷,所以与会专家一致认为电容式多点触控技术将是未来的发展重点。“不过目前的触控技术或多或少都存在缺陷。”钱金维指出,“例如电阻式触控技术在即使不触碰的时候还在耗电,而且电阻式触控屏在布线时的挑战比较多难以实现很细的边框设计,给电子产品的外观设计带来挑战。电容式触摸由于是利用电容变化完成检测,所以必须需要人体手指触摸才能工作,如果用户带上手套或者触摸屏沾上水滴水雾等都会造成触摸精度下降。”

针对这些挑战,矽创电子首次公布了一种新颖的触控技术――压电式触控技术,“压电式在玻璃结构上与苹果的结构类似,但是差异之处是使用一个电压源,并以数字方式完成电压源信号转化,这样可以不考虑ITO阻值的变化,所以触摸屏的应用尺寸范围会很大,可以适用2寸到100寸的屏幕!”
下图显示了压电式触控技术的原理
压电式触控技术的原理
图4 压电式触控技术的原理
基于矽创电子压电式触控IC的电子音乐DJ
图5 基于矽创电子压电式触控IC的电子音乐DJ解决方案吸引了很多工程师

作为触控屏IC产业的龙头,新突思电子科技陈元总经理认为电容式触摸会成为未来的主流,他从触控屏整体解决方案角度谈了新突思的一些技术,他透露新突思目前在触控屏方面的技术重点是将PET做的更薄、研制更大触控屏例如10寸以上触控屏、实现更多识别。“目前是手指的识别包括单手指操作、双手指操作以及五指和十指方式,未来会有单点、双击、长按识别等。”他强调,“还有就是解决触控屏的扛干扰问题,例如消除ESD、EMI以及环境湿度、温度的影响。”

目前,电容式触控技术分为自电容和互电容两种,晶门科技有限公司副总裁叶兆屏博士分析了互电容式触控技术的技术特点,并指出晶门科技认为互电容方式是未来的发展方向。

触控技术的未来发展

作为一种新兴的人机互动方式,触控技术必然要保持一种可持续发展势态,未来的触控技术该是如何的?安荣邦认为要考虑触控给用户带来的真实体验,他指出“如果分析下触摸的感觉组成,它有很大部分是物理移动。如果我们要把用户感觉推向极致的话,物理移动是一定需要的。因为很简单的逻辑,我按一个东西的时候,我希望它真的被按下去。”他还表示希望触控屏能提升可靠性、抗干扰方面的问题。

对这样的需求,陈元认为是代表触控技术的未来发展,“触控屏应该然还有一个触动反馈的功能,让你按下去,真的感觉到是按到了一个东西。”他指出,“另外的触控新技术应该可以实现接近式感应,可以让用户不打开机器直接使用一些功能。”

钱金维则表示目前的触控技术基本是2D的技术,未来会诞生3D的触控技术,“3D触控就是就是可以感知你的手势的3D信息,这样你做一些手势就可以实现对屏幕的控制。”

四、移动显示挑战:需求创造机遇
随着移动通讯进入3G时代,消费者对移动显示设备所要表现的内容和显示质量提出了更高的要求,当然,移动显示也面临更加严峻的考验,作为全球手机制造的龙头,诺基亚无疑对移动显示技术有充足的话语权,来自是诺基亚中国(投资)有限公司部门经理安荣邦从整机商角度谈了对显示器件的需求,他指出:“目前有关移动显示的问题有1、LCD屏幕的功能性缺失问题,如黑屏、闪烁、污点等,2、可靠性设计问题――确保显示屏幕不受物理损伤,3、系统设计和显示模块生产;4、ESD问题;5、柔性显示的可靠性保障等。”他指出目前移动显示面临七大挑战,需要产业共同努力来克服。
1、可靠性设计变得越来越困难
2、显示组件成本比重高
3、产品集成受限于显示器件
4、和产品不良率的关联性高
5、如何实现触摸的物理感觉?
6、显示屏发展和手机功能发展失配
7、小屏幕和大手指的矛盾

五、移动显示产业链:供应量管理难度增大

刘庆全认为目前在经济危机的影响下,LCD产业链“失序”现象严重:变现为不断出现显示部件供应短缺现象,“从第一季度我们观察包括一些IC晶片缺货,甚至一些背光也在缺货,但是到了二季度,材料已经补齐,却又发现其他材料在缺货,所以如何把需求跟供给做一个很好的协调,这是一个挑战。”他强调,“在金融风暴后,整个产业链产生一个失序的状况,可能玻璃出货了、模块出货了,但是客户出不了货,因为有可能是手机套件不出货,未来这样的状况还会延续,未来在LCD产业链上,供应链响应速度、垂直整合、关键零部件掌握等都是非常重要的环节。”
上海天马微电子有限公司市场产品部副总监刘庆全
图6 上海天马微电子有限公司市场产品部副总监刘庆全

汉高技术的应用工程师周路亮和立迪思 CTO兼执行副总裁Ken Lee博士则分享了触控屏技术涉及的新材料如胶黏剂、ITO的技术发展近况。周路亮指出目前对于手机触摸屏也会用到很多胶带,并可能出现粘接不牢固的问题产,如果采用汗高的胶黏剂产品后可以很容易克服这些问题。此外,针对比如外壳、屏幕粘接,汗高还提供聚氨酯热融胶,其强度非常高,可以延长移动设备的使用寿命。

六、移动显示新技术:未来我们有什么可以期待?
多年来致力于显示技术研究的Chemlmage Corporation公司顾问李自力博士认为新的应用新的需求会不断推动移动显示技术向前发展,显示技术会在尺寸、UI和功耗折衷下完成新的突破,他指出未来我们可以期待的新兴显示技术有:
1、虚拟显示技术――即通过佩戴眼镜的方式来浏览图像。
2、可折叠显示技术――通过对叠,将小屏幕显示尺寸拉大;
3、可卷曲显示技术――这实际上柔性显示技术的一种,通过将显示屏卷曲实现了大显示屏,很多手机制造商非常看好该技术的未来。
4、投影显示技术――利用投影产生放大的显示,目前三星已经推出了具备该功能的手机产品。
5、双稳态显示技术
6、相干调制显示器(IMOD)、时序多工光学快门技术(TMOS)、DMS(Digital Micro Shutter(TM)(数码微快门))、电润显示器(EWD)和电子纸显示器(EPD)显示技术。