彩电业:平板电视技术新技术路径

时间:2022-09-27 10:44:43

彩电业:平板电视技术新技术路径

从2005年开始,全球越来越多用于切割大尺寸面板(10英寸以上)的G5及以上世代线的大规模量产,使液晶技术在电视上的应用快速扩大,平板电视(液晶电视、等离子和OLED电视)也因此真正成为主流电视技术。其渗透率从2005年的不到15%快速提升到2008年的近58%,预估2008年平板电视出货量将有机会逼近1.2亿台;预计从2008年到2012年,液晶电视和等离子电视的年度复合成长率仍将维持在14%和7%的水平。到2012年,在出货量上,平板电视的市场份额将高达85%;在出货金额上,平板电视对于传统CRT电视的取代趋势则更为明显。预计到2009年,CRT出货金额将跌落至10%以下,而到2012年传统CRT出货产值所占份额将低于5%。

以目前的趋势预测,作为第二大主流平板电视技术的等离子电视,尽管在42英寸高清、50英寸等几乎所有尺寸上相比液晶电视都具有较大的成本优势,但在未来几年的成长却极为有限,到2012年等离子的市场份额将维持在7%左右的水平。而对于另外一种变革性的,被业界认为最有希望在未来取代TFT LCD技术的OLED电视,面对前者如此大的市场规模以及高性价比表现,其发展也存在较大障碍。目前市场上批量销售的索尼11英寸OLED电视,由于高昂的销售价格以及产能所限,每个季度仅仅维持2000台左右的销量。但从长期而言,我们仍然相信OLED电视将会快速成长,预计到2012年,OLED电视出货量将有机会达到250万台;而到2015年,OLED电视出货量将占总体电视出货量的4%以上。

总之,无论在数量和金额上,液晶和等离子电视已完全取代传统的CRT成为电视的主流技术,市场成熟度也已达到很高的水平。但目前摆在平板电视产业链厂商,尤其是面板和品牌厂商面前的最大问题是,如何赋予液晶电视更多的产品附加价值和差异化来刺激新的需求,以保持平板电视需求的持续成长;同时通过价值附加和成本降低,多方面提升液晶电视的观看质量或体验,以稳定因激烈竞争而日益降低的产业链厂商的盈利水平。

事实上,平板电视显示器件技术的发展基本上代表了电视整机的技术发展趋势。因此,笔者对2008年平板电视显示器件的主要规格发展状况,以及未来几年的主要趋势进行了梳理,以供读者把握整个平板电视产业的技术发展脉搏。

液晶电视:已成绝对主流

2008年,液晶电视在全球的平均渗透率将超过五成,在发达国家和地区则已超过九成。对于液晶电视面板而言,为满足市场更高性价比的要求,其基本技术规格也在不断提升之中。例如,厂商通过开口率和背光发光效率的提升,高端面板产品亮度甚至达到500尼特,色域也高达92%(NTSC)。但从另一个方向来看,环保和绿色成为面板产品发展的另一个重点方向,因为高亮度和广色域还同时意味着高能耗。因此,面板厂商在近期和未来的一段时间内,不会仅在更高亮度和更高色域上做文章,而是追求性能和环保之间的平衡。

1 基本技术规格

从基本技术规格上看,自2008年起的相当长一段时间,500尼特的亮度和72%的色饱和度将成为液晶电视面板的标准配置。对比度是影响面板画质最主要的一个技术规格,在2008年厂商透过动态控制技术的提升,液晶电视面板动态对比已经可以达到1200:1的水平,LGD甚至推出了百万级对比的产品。在液晶电视的响应时间方面,2008年得以持续提高,MPRT(Moving Picture ResponseTime,动画响应时间)已普遍降低为6-8毫秒,到2009年将进一步降低至4-6毫秒,甚至到2010年,厂商透过液晶表现力的提升,MPRT值可低于4毫秒。对于观看感受来讲,基本等同于传统CRT的响应速度。

2 背光技术

影响液晶面板成本、能耗和性能最为重要的背光系统,一直以来都是面板厂商和背光灯管厂商努力的方向。其中u型灯管作为降低成本最主流的方法,其使用电流已从过去的7.5mA提升到12mA;EEFL(外置电极荧光灯)以其节能、体积、发热等优势持续作为厂商发展的重点方向,在2008年已先后导入到23英寸、26英寸和32英寸面板产品中,预计在2009年至2010年之间将持续导入37英寸和42英寸面板。

同样,具有优势的LED背光由于在成本和散热等方面还存在一定障碍,因此2008年主要还是应用在高端的40-65英寸的白光LED背光系统面板产品中,预计2009年下半年之后将重点发展RGB LED背光系统。最为重要的是,LED背光系统可以帮助厂商在缩减产品厚度上实现极大的飞跃――到2009年采用LED背光的模组厚度可以降低到10mm,而且当前几乎所有的面板厂商都已经超薄面板产品。图1为2008-2010年液晶面板主要技术规格的发展趋势。

3 100/120Hz倍频技术

在诸多提升液晶电视动画图像表现的方法上,最为明显的则是100/120Hz倍频技术,在此作为重点阐述。100/120Hz为将液晶电视的讯号扫瞄频率直接由传统的50/60Hz等提升到双倍(Double Frame Rate),藉此彻底解决动态残影的问题,而让整个画面自然流畅。其中所谓的倍频,以欧洲为代表的规格为100Hz,以美国为代表的规格则为120Hz。倍频液晶电视被视为液晶电视画质的最重要的技术发展,因为它可以彻底解决液晶动态残影的问题。100/120 Hz液晶电视的成长主要集中在全球各区域37英寸及以上尺寸的全高清Full HD电视中,也有部分品牌在西欧市场销售32英寸HD型的100Hz液晶电视。

100/120Hz倍频牵涉到的技术成份较高,包括面板、影像处理芯片、电视讯号等多个方面,因此目前仍以一线品牌为主,例如索尼、夏普、三星、飞利浦、东芝、LG、JVC、日立等等。事实上,100/120Hz液晶电视出货量得以成长的转折点发生在2007年下半年,按DisplaySearch最新预测,2008年全球100/120Hz电视面板的出货量将有机会超过1200万台,到2009年将超过2000万台。以2008年第三季度该类产品在北美市场的销售来看,三星以54%的市场份额独占鳌头,索尼则以35%的市场份额处居第二,其他品牌的份额均未超过6%。但随着成本的降低以及消费者认知度的提升,其他品牌厂商也在快速进入这个高端产品领域。

目前实现100/120Hz倍频技术主要有三种:插入运动补偿帧、插入灰帧和插入黑帧。对比三种方案的优劣,目前 大部分厂商都是采取第一种方案,也是目前被认为最完美的解决运动拖尾的方法。但是透过插入运动画面补偿帧的方式也还存在一些缺点:其最大的问题就是时滞问题。由于需要事先将前后两帧画面进行存储,从而估算出中间帧。以一帧60Hz的画面耗时16.7毫秒计算,4帧将滞后至少67毫秒。因此,要想达到音视完全同步的理想状态,同时也需要事先将声音进行存储。否则,由于人的大脑对于画面滞后非常的敏感,一般超过30毫秒就会被大脑反应出来。这就对将声音进行同步存储的功能提出了同步要求。其次,对于游戏玩家而言,如果它采用100/120Hz的液晶电视去玩游戏的话,由于电视对于当前输出的画面进行了存储的动作,玩家会感觉到自己对游戏失去了控制,或者说游戏对自己控制动作响应滞后60毫秒以上。另外,对一些电影爱好者而言,也有部分反映100/120Hz面板运动画面“过于”平滑,缺乏电影运动场景的真实体验。但总而言之,100/120Hz液晶电视基本解决了困扰液晶电视在播放运动图像而产生拖影的顽疾,将在未来大尺寸高端产品中广泛采用。

特别值得注意的是,三星及其他个别面板厂商在相关平板显示展览会上已经其240Hz面板产品,预计将于2010年前后实现量产。不同面板厂商100Hz/120Hz/240Hz TFTLCD面板产品发展趋势如表1所示。

4 超薄设计

根据目前主要面板厂商和品牌厂商产品开发的趋势来看,超薄设计(一般定义厚度≤40mm)将是平板电视在未来几年高端液晶电视市场最重要的成长驱动力。在最近日本CEATEC展会上,主要品牌厂商都展示了其超薄设计的平板电视产品:日立采用传统CCFL背光系统的厚度为35mm的液晶电视、松下厚度仅为24.7mm的等离子电视、夏普采用RGB LED背光系统的厚度仅为22.8mm的液晶电视、日立采用RGB LED背光系统厚度仅为15mm的液晶电视、索尼一款采用白光LED背光系统的液晶电视厚度减至惊人的9.9mm,而最薄的当属索尼的()LED梦幻电视,厚度仅为0.3mm。对于超薄型液晶电视而言,预计2009年的出货量将超过100万,而到2012年将成长至1000万台以上,在发达国家,超薄液晶电视在30英寸以上产品中的比例将达到18%。

综合而言,未来液晶电视成长最主要的动力包括更大尺寸的发展、分辨率的提高、倍频插帧技术、超薄设计、节能绿色,以及更低成本等方面,如图2所示。

等离子电视:未来成长有限

依托50英寸和40英寸级产品,等离子电视在成本上相对液晶电视还具有一定的竞争力,并且随着32英寸标清低价等离子在中国、北美市场的推出,预计2008年等离子电视出货量仍有机会达到1380万台的规模。但DisplaySearch预测,等离子未来几年市场成长有限,仍然远远处于TFTLCD的下风。

笔者认为主要由以下几个原因造成:

(1)由于等离子产业链资源的过度集中和尺寸覆盖等因素,绝大多数整机品牌厂商押注于液晶电视;

(2)销售卖场高亮的环境使得亮度更高的液晶电视在观感上更具优势;

(3)以过去的经验来看,总是更亮的电视是更好的,传统思维有利于液晶电视;

(4)当等离子步入到全高清时代,由于全高清面板较低的良率和电路成本使得等离子面临巨大的成本挑战;

(5)TFT LCD投资远较PDP大,投资热度在未来几年未见降温;

(6)终端消费者每天都接触液晶显示器、笔记本电脑、手机等产品,习惯上认为液晶是比等离子更好的技术。

2008年等离子面板规格发展趋势可概括为以下几点:全高清等离子已逐步从50英寸以上级向42英寸级延傅能效水平已经从2007年2.0-2.5lm/W提升至2008年的2.5-3.01m/W;亮度也略微提升至250-300cd/m2;全黑环境对比提升至4000-20000:1;玻璃厚度也普遍降至1.8 mm;灰阶提升至16bits,如图3所示。

事实上,对于等离子和液晶技术优势的争论早已平息,等离子技术要在未来继续保持竞争力,最重要的一点是必须跟上液晶电视成本下降的速度,而且等离子的结构较液晶更为简单。虽然降低成本的方式包括提升光效、简化设计、Single Scan、采用LDP(LaserDirectpatterning)或DI(DirectImaging)制作流程等方式,但最根本的途径还是提升光效率。5lm/W是未来几年PDP可以持续与液晶取得竞争的中间路线,但是等离子要想在市场上取得根本性突破,还需要将光效率提升至10lm/W。

OLED电视:还有很多未知数

OLED电视被誉为当今最完美的“梦幻”显示技术,理论上,它比液晶电视有诸多优点,成本也更低;但同时也必须承受诸如背板技术、发光效率、寿命、良率等许多风险,这与所有的新科技相同:有些新科技可以变成主流,而大多数新科技却被时代快速发展的脚步所淘汰。由于液晶电视正快速地称霸电视市场,对OLED电视而言,时间成为最大的压力与风险,不过目前已有许多公司表示将投入这场OLED电视的战役。OLED电视的主要发展历程如表2所示。

未来OLED电视发展的关键将是利用非晶硅(a-si)TFT LCD做背板或者LTPS(低温多晶硅)做背板。LTPS目前常被用来做背板,但有许多TFT均一性(Uniformity)的问题,而且良率并不佳;而且LTPS也会受限于目前最大的生产线只到4.5代线(730×920ram)这个事实。因此,如果能像我们预测的那样,a-SiTFTLCD背板会成为OLED电视的主流,而且在制作流程以及材料上有许多进步,则有更大更成熟的rrFT LCD生产世代可供使用,OLED电视的发展前景会更加光明。目前已经有OLED设备厂商着手开发五代线的OLED生产机台。而目前唯一量产的只有11英寸的OLED电视。DisplaySearch预测,20英寸级的OLED电视可能会在2009年出现,2010年初则会有30英寸级产品面世。

但这仅仅是预测,在这些预测的背后代表了OLED的许多技术性与生产性的问题必须得到相当程度的解决,如果不能解决,这些预测就没有什么意义。并且需要重申的是,OLED电视面临的最大问题是,它是一个很好的技术,但存在很大的风险以及不成熟的量产方案。

目前,业界有两种OLED技术,即PMOLED(被动式)和AMOLED(主动式)。PMOLED受成本和被动式驱动方式的限制,其应用面比较狭窄;而主动式AMOLED又不得不面临成熟的、低成本的TFT LCD的正面竞争。而且从技术角度来看,AMOLED还需要同时依靠OLED技术本身,以及TFT LCD背板驱动技术的进步。因此,可以说它是TFTLCD和OLED技术融合的矛盾体,未来几年发展前景尚不明朗。

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