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摘取8K顯示“明珠”,TCL華星瞄準HVA技術路線
發布時間:
2020-05-07
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8K已是整個面板產業的重頭戲,參加這個市場的角逐者有“軟屏”技術(PSVA)和“硬屏”技術(FFS/ADS/IPS)。但佼佼者只有一位,在2019年8K面板出貨中,FFS等技術產品市場份額尚不足1%,而PSVA技術產品獨攬8K市場99.6%份額。


為了摘取8K顯示的“明珠”,TCL華星早在十年前就布局PSVA技術。通過自主創新,研發出HVA技術,還提出自有專利T+/VAC技術,有效提升用戶視覺體驗,并應用到3條8K顯示面板產線,為TCL華星創造了很大的價值。


PSVA技術獨攬8K市場99.6%份額


根據IHS Markit統計,2018年8K電視全球出貨量約2萬臺,而2019年需求量快速成長到43萬臺。2021年東京奧運會將率先開啟8K轉播,借助2021年東京奧運會龐大的規模,各電視品牌廠商將積極推動8K電視面向全球,預計2021年全球出貨將飆漲到200萬臺。


目前,TFT-LCD是角逐8K顯示的佼佼者,其中“軟屏”技術(PSVA)和“硬屏”技術(FFS/ADS/IPS)是TFT-LCD常見的顯示模式。那么問題來了,PSVA(Polymer Stabilization Vertical Alignment)和FFS(Fringe Field Switching)這兩種技術路線孰優孰劣,誰更有實力收割8K面板市場份額?


據Omdia《大尺寸面板出貨追蹤報告》顯示,2019年大尺寸廣視角面板出貨達成1.38億片,其中所謂“硬屏”技術(FFS/ADS/IPS)產品占比51.3%,“軟屏”技術(PSVA)產品占比27.5%。


不過,PSVA技術在高解析度面板中滲透率更占優勢。尤其自TCL華星開始擴張產能以后,PSVA技術在高解析度面板中快速提升。在2019年4K面板出貨中,FFS等技術占比為36.9%,而PSVA技術占比則為59.8%。在2019年8K面板出貨中,PSVA技術產品占據絕大多數,份額達到99.6%。


在收割8K面板市場份額上,為何PSVA技術比FFS等技術更具實力?這還得從PSVA和FFS的技術優劣談起。我們從制造成本、對比度、視野角、響應時間、畫質、顏色均勻性、刷新率等方面展開比較。


制造成本方面。PSVA是新型VA顯示技術,在TFT側采用ITO Slit結構,在CF側采用整層的ITO,通過在配向膜上生成一層聚合物質,形成預傾角。PSVA CF側不需要Protrusion或者Slit結構,簡化了CF工藝,降低了制造成本。PSVA技術采用光/電配向,意味著在制程process上不需要摩擦處理,提高了生產效率。即使在8K面板領域,PSVA顯示器的驅動陣列是5mask工藝,而FFS是6mask工藝,相比較PSVA方式光罩數量少,成本較低,更容易在相同水準下獲得更低的價格。


對比度方面。PSVA顯示模式具有更佳的黑色模式,對比度的分母非常小,可以實現更佳的對比度。FFS顯示模式的液晶分子在施加電壓后在水平面內旋轉,由于在配向膜上進行摩擦配向處理形成水平配向所需的預傾角,根據液晶雙折射的特點,線偏振光透過液晶層厚多少會形成一部分的橢圓偏振光,做不到真正的黑,會有漏光。所以,PSVA顯示模式是一種天生具備高對比度的顯示模式。


視野角方面。PSVA的液晶分子垂直玻璃基板取向排列,在加電壓后,液晶分子沿著像素ITO slit傾倒,從左右兩側觀察,液晶分子的長軸不同,透過液晶分子的線偏振光相位差存在視野依存性,通過不同疇的像素設計,可以獲得不同傾斜方向的光學補償,獲得較好的視野角特性。


響應時間方面。TCL華星光電采用的PSVA,是一種“聚合物穩定配向”的顯示技術,為液晶顯示器中,兩玻璃基板之間的液晶層內,填充負性液晶分子,同時摻入反應型單體(Reactive Monomer),混合于負性液晶分子?;宓谋砻嫱坎加芯埘啺?polyimide,PI),以作為配向基材。對基板供入特定電壓后,再照射UV使液晶樹脂形成聚合物,完成盒內液晶預傾角的成形。PSVA預傾角的結構,可以獲得更快的響應時間。


畫質方面。FFS的另一個很大劣勢是Vcom位于TFT側,與數據信號線緊鄰,與PSVA相比更容易造成串擾,引起畫質不良。在大尺寸以及8K上,數據信號線周期更小,數據信號的電容耦合尤為明顯,進一步惡化串擾。


顏色均勻性方面,由于FFS限定非COA(color filter on Array)架構,驅動基板寄生電容大,會導致充電率問題,從而影響整個畫面的均勻性,在灰色畫面或者白色畫面下,FFS 8K大屏顯示器的亮度和顏色均勻性會受到影響。


刷新率方面,由于FFS顯示器充電不足,需采用兩條數據信號線的HG2D架構而不是傳統的1G1D驅動方式,導致面板穿透率不佳,提高顯示器的功耗。更進一步地,由于寄生電容大,FFS 8K比較難以實現高刷新率,例如120Hz和240Hz的驅動頻率,VA產品更容易實現。


摘取8K顯示“明珠”,TCL華星瞄準HVA技術路線


總而言之,PSVA以其低制造成本、寬視野角、高對比度、更快的響應時間、極致的畫質、顏色均勻、高刷新率等優勢,成為大尺寸TFT-LCD的常見顯示模式。多重優勢加身的PSVA技術,也成為收割8K面板絕大部分市場份額的利器。


TCL華星十年推動HVA技術路線


正是看到PSVA技術的諸多優勢,TCL華星在10年前就展開布局。PSVA在電視領域是高端的代表,現在去看一些大品牌,高端系列產品一般都是用PSVA技術而不是FFS/ADS/IPS技術。


在2010年左右,VA技術有好幾個層次,TCL華星果斷選擇最先進的PSVA技術。當時三星PSVA技術才剛量產,友達排在第二,TCL華星沒辦法直接得到別人的經驗或材料,只能靠自己去揣摩。


2010年10月,TCL華星幾個研發代表去了默克,用他們的應用實驗室做試驗,專門針對TCL華星的PSVA材料反復做了很多試驗。在研發過程中遇到很多制程性、生產性的問題,走了很多彎路。當時遇到的最大問題是有很多碎的亮點,造成漏光現象。通過調整電壓大小,改變UV光強度和時間,不停地去做實驗,希望既讓液晶盒達到一定的對比度,有較快的響應時間,又要品質穩定、色彩均勻。光這件事TCL華星就干了好幾個月,燈光和設備換了幾輪,最后終于達到了量產的參數要求。


好事多磨,好不容易進入量產,又出了問題。在量產線試驗的時候,TCL華星發現材料的穿透力不太好。TCL華星為此采取了一種很有競爭性、很激進的設計,要求有很高的穿透率,而別家的方法比較保守,穿透率不行。


就這個問題,TCL華星又在實驗室里試了接近20種方法,最后找到一種可以把穿透率提高10%的方案,解決了量產的問題。后來TCL華星又陸續研發了新的方案,不斷優化與迭代產品。HVA技術是TCL華星的基礎技術,解決了這個問題,TCL華星的生產才算是步入正軌。

TCL華星通過自主創新,研發出了HVA技術,這是一種聚合物安定化的VA技術,“H”取自華星的首字母。這個技術的原理聽起來很簡單,它是在普通VA液晶里摻入一些單體,這些單體對UV光敏感,照UV光之后會沉積到液晶盒的上下兩側,把液晶錨定住就可以了。


后來,很多廠家來學TCL華星的HVA技術。包括TCL華星在2014年提出的自有專利的T+/VAC技術,這個技術沒有特別做宣傳,但幾個境外廠家都在學TCL華星這個技術。VA屏跟IPS相比,天生有大視角,而T+/VAC 技術能大幅提高面板穿透率,有效提升用戶視覺體驗,為TCL華星創造了很大的價值。


如今,TCL華星把PSVA技術廣泛應用到多條8K面板生產線。2019年,TCL華星采用PSVA技術,在G8.5代線進行a-Si 1G1D 65吋8K液晶顯示面板的技術研發,并在年底成功點亮,獲得良好的畫質。在同年底,TCL華星在G8.5代線進行55吋8K LCD顯示面板的投產,在G11代線同步進行65吋/75吋8K LCD顯示面板的投產。


TCL華星3條8K顯示面板產線即將投入市場,將性能優良的大尺寸VA 8K顯示器帶入普通消費者的家庭。