高分辨率的新iPad引领液晶面板技术进步

　　美国苹果公司的平板终端“iPad 2”的液晶面板为9.7英寸的XGA（1024×768像素），像素密度（分辨率）为132ppi。而其2012年第一季度上市的新iPad，其尺寸与iPad 2相同，但像素却为2048×1536的QXGA液晶面板，像素密度为264ppi。新iPad的液晶面板像素是原产品的4倍。苹果公司称其为“视网膜（Retina）显示屏”。

　　新iPad面板的供货量在迅速增加。据DisplaySearch的“大型TFT LCD供货数据库月刊”显示，2011年11月有3家知名面板厂商开始提供9.7英寸的QXGA面板：韩国三星电子、韩国LG显示器和夏普。从开始供货到2012年4月，已经供应了1110万块9.7英寸QXGA面板。预测5月份的供货量至少为400万块，6月份至少为500万块，2012年下半年也计划以月产500万～600万块的规模供货。在新iPad用面板的供货量猛增的同时，iPad 2用面板的供货量如图1所示在徐徐减少。苹果公司计划在2012年第三季度末之前逐步减少iPad 2的生产。

图1：用于iPad 2和新iPad的9.7英寸面板的月供货量（2011年5月～2012年4月）
蓝色为iPad 2，橙色为新iPad的供货量。出处：DisplaySearch，“月刊 大型TFT LCD供货数据库” 

　　尽管如此，但分辨率的提高，液晶面板的TFT阵列技术会出现巨大的课题。为实现更多的像素而缩小像素尺寸，则会影响生产的成品率。苹果公司推荐面板厂商生产采用氧化物半导体TFT技术的面板。因为氧化物半导体的电子迁移率比现有非晶硅（a-Si）高一位数，所以小像素的设计更为容易。但氧化物半导体阈值电压的稳定性和均匀性都比TFT与a-Si TFT要差。尤其是公认制程中向反应室内输送氧气的工序比较难。阈值电压的稳定性和均匀性差会导致成品率降低。截至目前只有夏普成功量产了基于氧化物半导体TFT的9.7英寸QXGA面板。三星和LG显示器尚在继续挑战，目标是2012年下半年开始量产。

　　在导入氧化物半导体TFT之外，各公司还采取了布线等改进措施以确保开口率。开口率低，背照灯通过像素之间输送的光的亮度就会降低。因此，就需要更高亮度的背照灯单元，而成本会因之上升。面板厂商最初采用的是通过在ITO像素电极和信号线之间空出垂直方向的间隔来提高开口率的技术。DisplaySearch的“TFT LCD工艺发展蓝图报告2011年版”对此做了详细分析，该技术可形成厚感光性丙烯树脂层并平坦化，在ITO像素电极和总线之间空出垂直方向的间隔，从而提高了开口率。

　　9.7英寸XGA面板和9.7英寸QXGA面板的背照灯构造比较如表1所示。比较iPad 2和新iPad发现，背照灯成本高出了80％以上。要满足新iPad高精细面板的高输出条件，需要重新构筑LED背照灯。

表1：高分辨率平板终端的LED背照灯
出处：DisplaySearch，“季刊 LED背照灯单元调查报告”

　　iPad 2和新iPad的背照灯主要有以下不同。

　　●LED光源数由36单元大幅增加至84单元，光源成本也由6.2美元上升至14.7美元。

　　●随着LED芯片数量的增加，LED光条（Light Bar）的设计由1侧/1条变成了2侧/2条。由此，从机械构造来看，散热片内的设计难度加大。

　　●为了在维持发光效率的同时不改变厚度，光学薄膜的构造与原来相同。光学薄膜由上部的扩散板、正交棱镜板（Cross Prism Sheet）及下部扩散板构成。而面板下部的偏光板为提高亮度而做了APCF/APF特殊涂布。实际上，偏光板上涂布了APCF/APF的产品一般称为带“BEF（Brightness Enhancement Film）”的偏光膜。APCF的意思是高度偏光转换薄膜（advanced polarization conversion film）。

　　另外，关于“FPD生产技术动向”以及“LED背照灯技术动向”，笔者预定在2012年7月25～26日举行的“第23届DisplaySearch论坛”上，结合最新的分析信息进行论述。