從LCD到OLED帶動輕薄螢幕新科技

吳加豪(3C達人) |2014.04.19
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螢幕技術推陳出新,圖為一家購物廣場以LED螢幕營造出的海底世界。圖/法新社
隨著科技日新月異,讓平板電腦和手機藉由觸碰式螢幕帶來更多使用上的便利。圖/美聯社
隨著科技日新月異,讓平板電腦和手機藉由觸碰式螢幕帶來更多使用上的便利。圖/美聯社

文/吳加豪(3C達人)

隨著科技進步,各種螢幕也充斥在我們生活週遭,從出門抬頭看到的電子廣告看板,到辨公室的電腦螢幕,甚至開會時會不時偷瞄的手機螢幕,吃飯點餐POS(結帳系統),回家躺在沙發上打開的電視螢幕,這些都是「螢幕」的統稱,正確來說應該是叫「顯示器」,屬於輸出端(Output)的設備之一。

顯示器發展歷史甚早,從早期CRT映像管,到近期LCD、LED等,未來OLED技術在研發中,顯示器未來的方向非常清楚「高解析、低耗電」,才能應付目前的需求,顯示器技術可談範圍廣泛,此文概分三個主題。

1. LCD與OLED面板差異

先從前幾年搞得大家分不清楚薄型電視LCD TV與 LED TV差異,為何要從這邊開始討論呢?主要是怕大家把LED TV和OLED當成是一樣的產品,兩者在結構上有很大差異,但 LCD TV與LED TV只差在背光模組的部份,LCD TV與LED TV在面版組件上完全一樣都是採用TFT LCD的面版,差異如前言所述LCD採用的背光模組是「冷陰極管」,而LED採用的是「發光二極體」當背光源,所以正確來說LED TV應要正名為「用LED當背光源的電視」,了解此處差異後就知道兩者並無太大差異,依喜好選擇即可。

回歸正題,從顯示技術趨勢來看,OLED技術應會漸漸取代LCD,成為前後代產品,如同20世紀LCD的發明將傳統的CRT取代,就是因為體積小、解析度高、省電等三項重要技術,而21世紀OLED的優勢技術更甚於LCD,從圖中可看見OLED的優勢,先從外觀來看,螢幕的厚薄度就因OLED少了背光模組而減輕一半體積。

為何OLED可以不用光源呢?因為OLED本身就是自發光的有機材料,在有機自發光材料內,注入電子與電洞,並利用其在有機薄膜間複合,將能量轉成可見光,並使用不同的有機材料,發出各種顏色的光,達成全彩顯示器需求。由於OLED使用的有機化合物材料會自行發光,因此不像LCD面板後方須要加上背光源,而LCD因有此受光的光學特性,所以在體積與省電性而言遠不如OLED。

OLED因光學特性上的優勢,日後應用層面更廣,如韓系廠商在2013年推出曲面電視、曲面智慧型手機,若沒有OLED的材質,這些未來性十足的產品就無法成真,後面我也會花些篇幅介紹曲面螢幕,先了解了OLED的結構與特性後,再了解曲面技術就更容易些了。

2. 觸碰裝置─電容式和電阻式

為何要將觸碰裝置放在第二個主題討論呢?主因是有了面板的認識後,再往上加疊一層「觸碰裝置」,就是我們現在常講的「觸碰型螢幕」了,觸碰裝置主流兩大類「電容式」與「電阻式」,前者目前常見於智慧型手機或筆記型電腦的應用,後者因使用者環境的關係常見於提款機或收銀檯(POS)系統的應用。

了解觸碰技術前,一定要先了解其關鍵元件ITO(Indium Tin Oxide)薄膜銦錫氧化物,具備有極佳的導電特性及可見光之透光率≧85%,一直是工業界積極研究應用物質。

以電阻式觸控面板來說,主要由ITO Film和ITO Glass組成,上下層中設有隔球(Dot Spacer)所隔開,在ITO Film和ITO Glass之間導入電壓,藉由手指或觸控筆去觸碰ITO Film 形成凹陷然後下層的ITO Glass 接觸而產生電壓的短路,再經由控制器轉換為數位訊號,讓電腦做運算處理取得(X,Y)軸位置,進而達到定位的目的。

而電容式觸控面板結構最外層通常是高硬度的二氧化矽防刮材料,第二、三層則由ITO基板所組成,原理是利用透明電極與人體之間的靜電結合產生之電容變化,從觸控位置所產生之電流來檢測其座標。其感應原理是以電壓作用在螢幕感應區的四個角落並形成一固定電場,當手指碰觸螢幕時,可令電場引發電流,藉由控制器測定,依電流距四個角落比例的不同,來計算出觸控位置。

當電容式面版觸控表面有水、油汙時,都會造成操作錯誤或無法操作,也容易受環境中的高頻低頻和其他干擾而產生錯誤動作,有趣的是因其觸碰原理是透過人體靜電,所以在冬天帶著暖呼呼手套時,是無法滑手機的喔,也造成市場上為因應使用者需求而出現「靜電式手套」產品;而電阻式面版的透光度沒有電容式表現那麼好,所以在畫質的表現上有一定限制,如前言電阻式的觸碰面板現在多應用於戶外產品或工作場合中使用。

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