一般面板耗電量佔手機系統的50%,而mirasol只佔手機系統的6%,更重要的是mirasol在強光下可閱讀,在暗室中,是用前光源來照亮螢幕,不僅讓手機使用者的使用時間更長,更能讓使用者在任何環境中使用,這個技術將改變使用者的使用習慣。
201X年的顯示情境-VisBot顯示器機器人
一個風和日麗的下午,張婆婆照例和老伴們到附近的公園散步、閒話家常,這時張婆婆的移動式機器人VisBot - 小白,走了過來,原來是張婆婆的兒子打視訊電話回來,一方面問候媽媽,另一方面說是晚上要回家裡吃飯。張婆婆看著螢幕開心地和兒子聊著,掛上電話後,就立刻回家準備晚餐,而小白則緊跟在張婆婆的後面。
這是201X的一個場景,由工研院材化所與應用劇本實驗室,在2007年合作所產生的未來生活與科技情境,顯示著2011年到2019年中間,顯示器的使用者及可能呈現的樣貌。在眾多使用情境中,VisBot,一個會移動的顯示器機器人,有著大螢幕,是高齡者與家人親密且輕鬆的連接,使新的顯示技術讓家人朋友隨時陪伴在身旁。
在這個情境下,以傳統的LCD顯示技術而言,會增加背光源的強度,以符合戶外使用的情況,然而也不可避免地增加耗電量,厚重的背光源也增加VisBot移動的困難。然而這一切問題,在高通光電的mirasol面板出現後,未來可望獲得解決-一種強光下可使用、耗電量更少、更輕的面板。
mirasol帶出Qualcomm新面貌
高通光電(Qualcomm MEMS Technologies)一個由高通所成立的子公司,專職發展自有的平面顯示技術,他們給這個全新的面板一個漂亮的名字 -- mirasol。這個由微機電技術應用於面板上的mirasol,讓Qualcomm不再只是手機晶片的代名詞,點出Qualcomm對未來4G的佈局,更帶出Qualcomm的新面貌。
高通總裁 Dr. Paul Jacobs在專訪中談到4G,他說:未來的4G不是3G的升級版,而是全新的無線介面,是現存眾多無線技術的組合,讓最好的技術去支援最適合的應用,許多人在手持式裝置上需要做大量的資料傳輸…
"大量的資料傳輸",除了意味著耗電量的增加,同時意味著消費者需要使用手機的時間也加長了。然而現在手機的設計,耗電量的增加,使得手機時間立刻減少,就像是使用手機來看電視,手機電力可能只能支援50分鐘,這個現況對於消費者來說是非常困擾的一件事。根據該公司的研究顯示,LCD面板耗電量佔手機系統的50%,為了解決這個問題,高通成立了高通光電,試圖以全新的面板技術來達成手機使用時間延長的目的。
高通光電業務開發副總裁Jim Cathy(見照片人物)在四月間於美國通訊展(CTIA)上表示:mirasol的用電量非常小,一般的面板耗電量佔手機系統的50%,而mirasol只佔手機系統的6%,更重要的是mirasol在強光下可閱讀,在暗室中,是用前光源來照亮螢幕,不僅讓手機使用者的使用時間更長,更能讓使用者在任何環境中使用,這個技術將改變使用者的使用習慣。消費者現在不會特別感受到用電量的差異,那是因為現在他們沒有其他的選擇,當他們真正使用過之後,一切就會不同。為了增加辨識度,所有採用mirasol面板的電子裝置都會印有mirasol logo。
mirasol的原理
mirasol的顯示技術是基於生物模仿學而發展出來的。也就是,mirasol顯示顏色的方法是師法自然界中,蝴蝶翅膀及孔雀羽毛在微微發光的同時,也將他們的豐富顏色展現出來的現象,蝴蝶翅膀和孔雀羽毛上的細微結構使得光線照射時會產生干擾,進而創造出亮麗的色彩。由於是利用虹彩效應來顯色,因此mirasol顯示幕的最大特點就是反射而不是傳送光源,以微機電(micro-electro-mechanical system, MEMS)來實現干擾測量調節 (Interferometic Modulation, IMOD)技術。
以單色IMOD像素的基本結構為例,這個映像點包含了一個上了薄膜(thin film)的玻璃基板,基板下則是一個反射式薄膜,基板與反射式薄膜間留有些許空間,以利光線在內部反射,當電壓通過反射式薄膜及玻璃基板的thin film時,反射式薄膜會因靜電的吸力而向玻璃基板移動,使得原有的空間塌陷,光線進入時則轉換到不可見光的紫外線光譜,進而使得該像素呈現黑色,較低的電壓可使反射式薄膜回復原狀,並顯示原來的顏色,因此一個IMOD像素可以顯示任何兩種顏色,如:紅、黑;綠、黑或是藍、黑。簡單來說,就是兩個鏡片中夾著空隙,空隙的大小則決定了顯示的顏色。
彩色的IMOD也是使用相同的呈色原理,只是一個全彩IMOD像素將包含紅、綠、藍三種顏色的小像素,小像素的顏色由空隙的深度來決定,一個全彩IMOD像素包含3 X 2 X 7個IMOD小像素,色彩的顏色及亮度由開啟單元的顏色及數量決定。
由於不需要有機材料、背光源或是彩色濾光板的特性,使得mirasol與現存顯示技術完全不同。mirasol為顯示技術發展史上開展了新的一頁,更詮釋了Qualcomm MEMS Technologies對於下一世代面板的看法 - 更輕、更省電、更可以在明亮的陽光下使用。
mirasolTM的特性
高通光電所發佈的技術白皮書內容指出,mirasolTM對於終端使用者,具有下列好處:
* 低耗能:相較於傳統顯示技術,mirasol 面板只使用了那些技術的一小部分電力,在大部分的觀看環境下,mirasol只需要一點點甚至不需要電力來照亮螢幕,只要畫面被寫上該面板,就只要非常少的電力去顯示它。
* 易讀性:mirasol的對比及反射情況與報紙非常相近,這個特性使得該面板在任何光線下,都能顯示資訊。
* 反應時間:相較於LCD技術,mirasol的反應時間要快上10 ~ 1000倍,
* mirasol的快速反應時間,可使得該面板顯示快速移動的影片及遊戲時,減少殘影產生的機會。
* 比較輕、比較薄:由於不需要使用背光源,將可使得整個顯示器模組的尺寸及重量顯著地減少,這個特性特別適用於行動式裝置,如數位相機、行動電話、遊戲機、PDA及個人導航系統。
* 面板尺寸有向上發展的空間:現階段只要mirasol可在小尺寸面板完美展現以上各個特色,mirasol就有機會邁向大尺寸面板的應用,如電視及戶外數位顯示看板等。
白皮書中也特別提及採用mirasol面板技術對於產業界的許多好處:
* 生產mirasol面板不需要修改現有機台:mirasol面板可以使用現存的平面顯示技術組裝線,並且使用相同的材料。
* 相同的產業介面,使得標準手機系統改採mirasol面板的風險降低。
* 高通光電的支持:高通光電設於美國加州聖荷西的微機電研發中心,將致力於IMOD技術的研發,以使其成為成功的平面顯示技術之一。
* 新的市場機會:由於mirasol面板的低耗能,將帶給使用者全新的使用經驗,手機製造商及內容提供者就能依此使用行為的轉變來創造新的服務,並開創商機,如新聞、娛樂資訊、手機遊戲、看影片等等。
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irasol蠶食TN/STN LCD市場效應展現
目前中小尺寸面板的主流產品是:TN/STN/CSTN-LCD/LCM,在終端市場的應用進一步邁向通訊終端及車載產品。TN/STN-LCD是目前最基本的液晶產品,因其在反應時間、視角等方面的限制,只能用於入門級的電子消費產品上,其中應用較多的是普通的電話機、遊戲機、傳真機、汽車音響、電子錶、醫療保健、健美儀器、儀表等產品上。由於TN/STN LCD在低耗電和低成本的優勢下,在1999年以前,TN/STN幾乎囊括了大部分的小尺寸市場,單色TN/STN LCD就占了50%以上,但因TFT LCD的彩色表現性能比較好,再加上TFT LCD持續大幅降價的壓力,直接限制了TN/STN的發展,但是TN/STN在可攜式電子產品仍具有競爭力,其主要的市場是每年11億支的手機,特別是新興市場的入門級手機及發達經濟體中盛行採用雙螢幕的高階手機。即使如此,TN/STN LCD的全球產值在2007卻是呈現下滑的趨勢。
憑藉著高通在手機晶片市場霸主的優勢,mirasol一上市,以其1吋、1.1吋及1.2吋的面板大小,立刻對於TN/STN原有手機市場產生蠶食效應,各家新款手機陸續採用mirasolTM這款超低耗電的顯示幕。今年二月中的全球行動通訊大會(Mobile World Congress 2008)高通光電與海信通信共同宣佈海信C108行動電話將成為首款配備mirasol顯示幕的行動電話,計劃2008年在中國及新興的行動通訊市場出貨,mirasol顯示幕是該手機的主要螢幕,顯示如文字簡訊、電話簿、時間、日期及其他重要資訊。四月初在美國拉斯維加斯所舉行的CTIA Wireless秀展中,高通光電陸續宣布與台灣OEM/ODM手機廠商的合作,如:英業達將整合mirasol顯示幕於即將推出的高階智慧型手持裝置中,作為次要顯示幕,該產品主要在歐洲及北美銷售。在新興市場中,行動裝置將成為主要通訊工具,基礎電力設施不足更是新興市場頭痛的問題之一,消費者期望行動裝置可在每次充電後擁有更長的電池續航力,針對此一需求,金仁寶集團旗下的泰金寶電通也已選用mirasol顯示幕於針對新興市場所開發的新型手機上。
Jim表示:「對於英業達智慧型手機這樣的多功能裝置而言,高通mirasol顯示幕是完美的搭配選擇。我們的低耗電功能對客戶而言是非常有價的,因為低功耗mirasol顯示幕可以分擔主顯示幕的工作量,讓手機在充電後擁有更長使用時間,並增加營運商的營收時間—電話能夠待機與觀看的時間愈長,客戶就愈有機會使用其服務與功能。與泰金寶的合作,讓我們更具策略性地進入新興市場。」
mirasolTM就像是鬼牌一樣,只要有一兩家手機廠商開始使用,該手機在市場中就會立刻造成明顯的差異,在消費者一傳十、十傳百的推薦及網路的推波助瀾下,將有助於推升搭載mirasol螢幕手機的銷量,然而這件事情的成立,必須奠定於mirasol面板的效能果真如高通光電所宣稱的前題下。
mirasol的挑戰與機會並存
雖然mirasol陸續被手機廠商採用出現樂觀氛圍,然而,以主戰埸手機市場而言,手機主螢幕沒有個彩色2.2"以上的面板,大概很難受到消費者的注意,因此,市場與媒體更注意高通光電何時可以推出較大尺寸及彩色的面板,對此,Jim依然守口如瓶,拒絕透露其具體時間表。Jim表示較大尺寸的面板是一條必走的路,面板技術都是由小尺寸做起,高通一定會朝向較大尺寸面板邁進,現階段高通的目標是先搶下手機及手機週邊的市場,然後才是彩色面板,現在彩色面板也給一些客戶看過了。
事實的確如此,按照Jim的說法,手機及其週邊市場一年就有12億美元。光是這部分就足以讓高通光電在面板領域站穩腳步,以mirasol 來說,是完全不同於TFT-LCD、PDP及OLED等技術,以MEMS技術來控制IMOD每個顯示器單元的顏色,IMOD裝置自1990年代中期,由邁爾斯(Mark Miles)及拉森 (Erik J. Larson)所成立的伊利頓公司(Iridigm)持續研發,數年後由高通完全收購,到2004年十月時成為高通光電部門。一開始的時候只有1吋,而後推出了1.1吋,現在有了1.2吋,的確是個了不起的進展。
mirasol剛問世,目前整個市場還在學習接受它,雖然採用mirasol面板可能和原來的TN/STN面板比不會比較便宜,然而手機整體的製造成本卻能下降,並帶來強光下可使用及使用時間延長等好處。這一切,筆者相信市場很快就會給出答案。
mirasol現在要克服的問題不只是要做到3.5吋及彩色的面板,更要克服單一供應商的情況。mirasol面板目前由台灣的中小尺寸面板廠元太科技獨家生產,Jim表示元太在短程、中程及長程都有擴產的計畫,以確保對客戶能準時交貨。令人擔心的正是這"獨家"生產這件事,"獨佔市場"對於高通光電及元太科技雖然有利益獨佔這件好事,同時也代表著這兩家公司將必須單打獨鬥來面對TFT LCD 這個市場巨人,有多少勝算值得仔細盤算。Jim在專訪中進一步表示:原有生產LCD及OLED的廠商都可以轉而生產mirasol,這些技術所用的機台非常相似,供應鏈也非常相似。然而台灣的LCD及OLED腦力是否轉向mirasol ,值得密切注意。
友達光電光電董事長李焜耀曾經說過:世界沒有一種面板技術能夠存活,如果它沒有許多廠商投入生產。以TFT LCD 為例,世界級的廠商在韓國有三星及LG,在日本有Sharp,在台灣有友達及奇美,這些廠商的研發能量在短短幾年內積聚,一路由三代廠、五代廠、八代廠,三星及Sharp現在甚至做到十代線。TFT LCD面板的應用大小通吃,小到手機、MP3等隨身裝置,大到家用電視,甚至向上發展50吋以上平面電視,直接壓縮原有PDP面板的市場。
身為消費者的我,當然樂見mirasol的問世,為原本安靜已久的面板市場,注入新的刺激,特別是親眼看過mirasol的"威力",光是強光下可以顯示這件事,就令筆者大為折服。然而,mirasol是否能及時克服尺寸及彩色顯示等困難,受到面板廠的支持,並在眾多面板技術中異軍突起,值得我們觀察。