開啟畫面更真實的時代

2012年，堪稱是高細(xì)膩技術(shù)的改進(jìn)最重要的一年，從手機(jī)到電視，新產(chǎn)品不斷傳出“高精細(xì)”、“高PPI（Pixel Per Inch）的到來。

在手機(jī)部分，最重要的產(chǎn)品莫過于2012年9月蘋果（Appie）公司iphone5的銷售了。公司高層在新一代的iphone發(fā)布會上，就不斷的試圖傳達(dá)出iphone5在機(jī)身結(jié)構(gòu)上的更輕、更薄、以及更大、更細(xì)膩的畫面表現(xiàn)，希望吸引更多消費(fèi)者的目光，其中，蘋果公司對iphone所配備的面板，更是打出了“Retina”以326PPI的細(xì)膩度達(dá)到號稱人眼視網(wǎng)膜級別的面板標(biāo)準(zhǔn)。

而在電視部分，過去一直是新型產(chǎn)品概念的4K×2K液晶面板，在2012年時也開始嘗試導(dǎo)入市場的商業(yè)化進(jìn)程。在傳統(tǒng)的525條掃描線時代，人們對于畫面質(zhì)量的要求總是持“能看就好”的態(tài)度，對于畫面的質(zhì)量并沒有過多的選擇。而今，乘整體通信和周邊環(huán)境改革之東風(fēng)，液晶面板的開發(fā)已有了相當(dāng)程度的躍進(jìn)。

不論是中小型設(shè)備中的手機(jī)，亦或是大型設(shè)備中的電視機(jī)，其所使用的液晶面板，在去年的重要課題已進(jìn)入到如何達(dá)到更高的精細(xì)層次，來重現(xiàn)最真實的畫面。

過去電視的畫質(zhì)演變從黑白電視發(fā)展到彩色電視，而掃描線則從顯像管電視（CRD TV）時代的525條，跨入到全高清（Full HD）的高畫質(zhì)時代。許多人或許會心生疑惑，難道畫質(zhì)的發(fā)展到全高清即告停止？其實，下一階段的畫面質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)才剛剛開始。為了追求更激動人心的畫面技術(shù)，超高清技術(shù)已悄然應(yīng)運(yùn)而生。

最早推出4K×2K的LCD液晶面板產(chǎn)品為日本的廠商夏普（Sharp）公司，2007年夏普就推出同NHK電視技術(shù)研究所共同開發(fā)的4096×2160的原型產(chǎn)品。而要做到這樣近似于Reality的分辨率的顯示質(zhì)量，信號與信息的處理量勢必大增為全高清等級的4倍，因此液晶面板本身的反應(yīng)時間必須變得更快。其技術(shù)重點在于：低阻抗的配線技術(shù)與高M(jìn)obility的TFT技術(shù)，另外還必須輔以高速信息的處理技術(shù)，特別是高頻率的驅(qū)動電路設(shè)計，才能在極短的時間內(nèi)處理大量的畫面信號。

日本NHK電視臺在2006年提出超高清（Super High Vision）的概念，其主要定義為掃描線達(dá)到7680×4320超高分辨率的影像系統(tǒng)。根據(jù)計算，以往的高畫質(zhì)在掃描線為1000條等級時，觀賞時人們只要以30度角度及與畫面高度3倍的距離就行了，而當(dāng)畫面為超高清時，將可借助超高分辨率之力，達(dá)到視角100度的廣視野，卻僅需畫面高度0.75倍的觀賞距離就行了。正因為高清標(biāo)準(zhǔn)的不斷修正，讓液晶面板仍有著持續(xù)不斷的提高空間。電視和墻壁一般大小的景象不再只是夢想，倘若再配備22.2聲道多聲道音響系統(tǒng)，將使得人們體驗到前所未有的高度臨場感和立體感。

過去液晶面板因受技術(shù)限制，4K×2K是當(dāng)時能達(dá)到的最高的精細(xì)境界，但在2011年日本的FPD International展會上，NHK電視臺與夏普公司合作開發(fā)的85寸的8K×4K超高清面板一經(jīng)亮相便震驚全場。NHK非常滿意該款超高清液晶面板，認(rèn)為：“大畫面、高細(xì)膩的電視機(jī)，將能夠為家庭娛樂帶來更大的效果”，而夏普公司的常務(wù)董事水山鳥繁光先生也情不自禁的感嘆道：“這款8K×4K的超高清液晶面板，將提供電視機(jī)前所未有的臨場感與沒入感”。這次夏普公司展示的8K×4K液晶面板，工藝上是以銅導(dǎo)線的工藝為主，因為銅導(dǎo)線工藝很容易做到倍速驅(qū)動的需求，更能夠?qū)崿F(xiàn)高細(xì)膩的畫質(zhì)表現(xiàn)。NHK電視臺也計劃在2020年第32屆夏季奧林匹克運(yùn)動會在日本舉辦期間進(jìn)行8K×4K超高清電視的試播，5年后的2025年將正式開播，盡管該屆奧運(yùn)之花花落誰家至今尚八字沒有一撇，但日本志在必得，甚至已舉國選出卡通片中的機(jī)器貓作為運(yùn)動會的吉祥物。

綜上所述，在邁向超高清液晶面板的時代，因單次傳輸進(jìn)入液晶面板的信息量倍增，要使4K×2K的大尺寸液晶面板應(yīng)用到3D顯示，若未來大型液晶面板想要進(jìn)一步提高到Super Hi-vision以上，為求有效驅(qū)動液晶面板，Mobility大于10cm2/Vs將是無法避免的選擇。Oxide TFT技術(shù)最早系日本東京大學(xué)的細(xì)野秀雄教授在上世紀(jì)90年代中葉首次公開。2004年由本人帶領(lǐng)學(xué)校的研究團(tuán)隊，再推出采用IGZO（In-Ga-Zn-O）材料制作的TFT元件。

Oxide TFT的制作材料有許多選擇，如ZnO、IGZO等……。同時Oxide TFT所生產(chǎn)的TFT基板表面平整度極佳，可以進(jìn)行大面積基板的加工制造，應(yīng)用于5代線以上的基板生產(chǎn)非常有潛力。Oxide TFT技術(shù)目前多以IGZO為多，其Mobility可達(dá)到10cm2/Vs，較現(xiàn)行a-Si要高出10倍。

以IGZO方式所生產(chǎn)的TFT結(jié)構(gòu)原理主要是將原本應(yīng)用在a-Si TFT的矽材料部分置換成a-IGZO來形成TFT，其優(yōu)勢在于光罩工藝極少，可以使用現(xiàn)行a-Si Fab來進(jìn)行改裝。在設(shè)備上將a-Si所使用的CVD機(jī)置換為PVD機(jī)，絕大部分的現(xiàn)有機(jī)器都可以加以利用，較重新投資建設(shè)新的流水線要來得經(jīng)濟(jì)。由于Oxide TFT工藝光罩?jǐn)?shù)與現(xiàn)行a-Si技術(shù)相去不遠(yuǎn)，應(yīng)用時無需對現(xiàn)有的流水線作太多變動，而其芯片的體積也較過去減小，液晶面板優(yōu)良率因而得到提高，成為既超高清又節(jié)電的產(chǎn)品。

在廠商的發(fā)展進(jìn)程中，2010年韓國的SEC（Samsung Electronics）公司首次推出全球最大的70寸Oxide TFT LCD液晶面板，2011年日本的夏普公司更宣布將針對旗下的8代線進(jìn)行改造，2012年開始進(jìn)行Oxide TFT LCD產(chǎn)品的銷售。

不過以IGZO材料來進(jìn)行Oxide TFT背板生產(chǎn)目前仍有以下難題有待解決：1.如何提高IGZO Target材料的穩(wěn)定性；2.在4代以下的流水線提供TFT制作時穩(wěn)定的工藝；3.當(dāng)基板尺寸提高到8代線等級時，IGZO工藝的均勻程度的控制也是重中之重。

如果對比各項技術(shù)的優(yōu)劣，Oxide TFT無疑是新一代FPD領(lǐng)域的最佳選擇。只要電壓及電流的承受能力超過a-Si TFT的話，至少能夠足以用于液晶面板。同時確?？煽康膶嵱猛嘶饤l件得以正式確立，即能有效的應(yīng)用在大尺寸液晶面板的批量生產(chǎn)上。

在走向超高清液晶面板的時代，由于未來信號播送的改進(jìn)，Content的標(biāo)準(zhǔn)將從目前的全高清進(jìn)展到4K×2K，之后再提高到8K×4K。在電視系統(tǒng)方面，4K×2K的部分節(jié)目并未排入在世界各國的電視信號當(dāng)中，若想觀賞4K×2K的動態(tài)影像，主要方式是以藍(lán)光碟片中的全高清為基礎(chǔ)，再通過電視內(nèi)部的影像處理芯片進(jìn)行畫面模擬，將分辨率補(bǔ)償并進(jìn)一步提升到4K×2K，未來廠商將通過藍(lán)光光碟的高容量，逐步進(jìn)行4K×2K節(jié)目的制作并加以銷售，來增加消費(fèi)者觀賞content的種類。而在8K×4K部分，NHK電視臺已經(jīng)在2003年就已進(jìn)行了8K×4K的首次影像試播，在十年時間內(nèi)，NHK電視臺不斷的在拍攝系統(tǒng)、收音設(shè)備、信號編寫壓縮‘傳輸設(shè)備、終端影像處理等系統(tǒng)上進(jìn)行改進(jìn)，故才能大言不慚地夸下海口保證在2020年夏試播8K×4K超高清電視。

而今在液晶面板技術(shù)的改進(jìn)方面，高精細(xì)液晶面板所配備的TFT將從傳統(tǒng)的a-Si TFT逐步嘗試轉(zhuǎn)換到Oxide TFT?，F(xiàn)今Oxide TFT技術(shù)難點主要還是電壓漂移的問題非常難解決，不只是材料上必須要克服，工藝上也許改善其穩(wěn)定性。目前廠商遇到最大的問題在于線路蝕刻時所制作的電路，電流能否穩(wěn)定成為關(guān)鍵。Oxide TFT采用的工藝是Sputtering的工藝，當(dāng)基板尺寸擴(kuò)大時，薄膜的均勻程度控制難度就會提高，因此如何設(shè)計出適當(dāng)?shù)腡FT結(jié)構(gòu)，同時能讓工藝的難度降低以提高可靠性，將是未來研發(fā)的重點。

從眼下各廠商的產(chǎn)品流水線規(guī)劃，4K×2K會先從60寸以上的液晶面板開始，同時嘗試向下延伸到55寸～32寸之間廣受消費(fèi)者歡迎的各大系列液晶面板。在產(chǎn)品開發(fā)方面仍以高檔、高附加值為重心，先進(jìn)的工藝流程（Oxide TFT、光配向）、配備3D功能，以及高Frame Rate等特點進(jìn)行設(shè)計。

而在其它國家高細(xì)膩液晶面板的進(jìn)展方面，中國臺灣地區(qū)的廠商，在本年度里，4K×2K將作為生產(chǎn)重心，只是TFT材料多以a-Si為主，而在Oxide TFT材料上著墨較少。由于日韓廠商在高精細(xì)液晶面板的規(guī)劃幾乎都以O(shè)xide TFT為主，日本的夏普公司已經(jīng)能夠批量生產(chǎn)配備IGZO的液晶面板，韓國的三星（Samsung）公司則在2011年時就已取得IGZO的專利的授權(quán)，并嘗試用于70寸規(guī)格的液晶面板的批量生產(chǎn)。由此可見日韓廠商在Oxide TFT領(lǐng)域的發(fā)展速度起碼目前較臺灣地區(qū)廠商來得為快，未來的歲月里隨著市場的改變，后進(jìn)者必須奮起直追，方能夠在新一代的顯示器之爭中不致落伍。