8K已是整个面板产业的重头戏,参加这个市场的角逐者有“软屏”技术(PSVA)和“硬屏”技术(FFS/ADS/IPS)。但佼佼者只有一位,在2019年8K面板出货中,FFS等技术产品市场份额尚不足1%,而PSVA技术产品独揽8K市场99.6%份额。

为了摘取8K显示的“明珠”,TCL华星早在十年前就布局PSVA技术。通过自主创新,研发出HVA技术,还提出自有专利T+/VAC技术,有效提升用户视觉体验,并应用到3条8K显示面板产线,为TCL华星创造了很大的价值。

PSVA技术独揽8K市场99.6%份额

根据IHS Markit统计,2018年8K电视全球出货量约2万台,而2019年需求量快速成长到43万台。2021年东京奥运会将率先开启8K转播,借助2021年东京奥运会庞大的规模,各电视品牌厂商将积极推动8K电视面向全球,预计2021年全球出货将飙涨到200万台。

目前,TFT-LCD是角逐8K显示的佼佼者,其中“软屏”技术(PSVA)和“硬屏”技术(FFS/ADS/IPS)是TFT-LCD常见的显示模式。那么问题来了,PSVA(Polymer Stabilization Vertical Alignment)和FFS(Fringe Field Switching)这两种技术路线孰优孰劣,谁更有实力收割8K面板市场份额?

据Omdia《大尺寸面板出货追踪报告》显示,2019年大尺寸广视角面板出货达成1.38亿片,其中所谓“硬屏”技术(FFS/ADS/IPS)产品占比51.3%,“软屏”技术(PSVA)产品占比27.5%。

不过,PSVA技术在高解析度面板中渗透率更占优势。尤其自TCL华星开始扩张产能以后,PSVA技术在高解析度面板中快速提升。在2019年4K面板出货中,FFS等技术占比为36.9%,而PSVA技术占比则为59.8%。在2019年8K面板出货中,PSVA技术产品占据绝大多数,份额达到99.6%。

在收割8K面板市场份额上,为何PSVA技术比FFS等技术更具实力?这还得从PSVA和FFS的技术优劣谈起。我们从制造成本、对比度、视野角、响应时间、画质、颜色均匀性、刷新率等方面展开比较。

制造成本方面。PSVA是新型VA显示技术,在TFT侧采用ITO Slit结构,在CF侧采用整层的ITO,通过在配向膜上生成一层聚合物质,形成预倾角。PSVA CF侧不需要Protrusion或者Slit结构,简化了CF工艺,降低了制造成本。PSVA技术采用光/电配向,意味着在制程process上不需要摩擦处理,提高了生产效率。即使在8K面板领域,PSVA显示器的驱动阵列是5mask工艺,而FFS是6mask工艺,相比较PSVA方式光罩数量少,成本较低,更容易在相同水准下获得更低的价格。

对比度方面。PSVA显示模式具有更佳的黑色模式,对比度的分母非常小,可以实现更佳的对比度。FFS显示模式的液晶分子在施加电压后在水平面内旋转,由于在配向膜上进行摩擦配向处理形成水平配向所需的预倾角,根据液晶双折射的特点,线偏振光透过液晶层厚多少会形成一部分的椭圆偏振光,做不到真正的黑,会有漏光。所以,PSVA显示模式是一种天生具备高对比度的显示模式。

视野角方面。PSVA的液晶分子垂直玻璃基板取向排列,在加电压后,液晶分子沿着像素ITO slit倾倒,从左右两侧观察,液晶分子的长轴不同,透过液晶分子的线偏振光相位差存在视野依存性,通过不同畴的像素设计,可以获得不同倾斜方向的光学补偿,获得较好的视野角特性。

响应时间方面。TCL华星光电采用的PSVA,是一种“聚合物稳定配向”的显示技术,为液晶显示器中,两玻璃基板之间的液晶层内,填充负性液晶分子,同时掺入反应型单体(Reactive Monomer),混合于负性液晶分子。基板的表面涂布有聚酰亚胺(polyimide,PI),以作为配向基材。对基板供入特定电压后,再照射UV使液晶树脂形成聚合物,完成盒内液晶预倾角的成形。PSVA预倾角的结构,可以获得更快的响应时间。

画质方面。FFS的另一个很大劣势是Vcom位于TFT侧,与数据信号线紧邻,与PSVA相比更容易造成串扰,引起画质不良。在大尺寸以及8K上,数据信号线周期更小,数据信号的电容耦合尤为明显,进一步恶化串扰。

颜色均匀性方面,由于FFS限定非COA(color filter on Array)架构,驱动基板寄生电容大,会导致充电率问题,从而影响整个画面的均匀性,在灰色画面或者白色画面下,FFS 8K大屏显示器的亮度和颜色均匀性会受到影响。

刷新率方面,由于FFS显示器充电不足,需采用两条数据信号线的HG2D架构而不是传统的1G1D驱动方式,导致面板穿透率不佳,提高显示器的功耗。更进一步地,由于寄生电容大,FFS 8K比较难以实现高刷新率,例如120Hz和240Hz的驱动频率,VA产品更容易实现。

总而言之,PSVA以其低制造成本、宽视野角、高对比度、更快的响应时间、极致的画质、颜色均匀、高刷新率等优势,成为大尺寸TFT-LCD的常见显示模式。多重优势加身的PSVA技术,也成为收割8K面板绝大部分市场份额的利器。

TCL华星十年推动HVA技术路线

正是看到PSVA技术的诸多优势,TCL华星在10年前就展开布局。PSVA在电视领域是高端的代表,现在去看一些大品牌,高端系列产品一般都是用PSVA技术而不是FFS/ADS/IPS技术。

在2010年左右,VA技术有好几个层次,TCL华星果断选择最先进的PSVA技术。当时三星PSVA技术才刚量产,友达排在第二,TCL华星没办法直接得到别人的经验或材料,只能靠自己去揣摩。

2010年10月,TCL华星几个研发代表去了默克,用他们的应用实验室做试验,专门针对TCL华星的PSVA材料反复做了很多试验。在研发过程中遇到很多制程性、生产性的问题,走了很多弯路。当时遇到的最大问题是有很多碎的亮点,造成漏光现象。通过调整电压大小,改变UV光强度和时间,不停地去做实验,希望既让液晶盒达到一定的对比度,有较快的响应时间,又要品质稳定、色彩均匀。光这件事TCL华星就干了好几个月,灯光和设备换了几轮,最后终于达到了量产的参数要求。

好事多磨,好不容易进入量产,又出了问题。在量产线试验的时候,TCL华星发现材料的穿透力不太好。TCL华星为此采取了一种很有竞争性、很激进的设计,要求有很高的穿透率,而别家的方法比较保守,穿透率不行。

就这个问题,TCL华星又在实验室里试了接近20种方法,最后找到一种可以把穿透率提高10%的方案,解决了量产的问题。后来TCL华星又陆续研发了新的方案,不断优化与迭代产品。HVA技术是TCL华星的基础技术,解决了这个问题,TCL华星的生产才算是步入正轨。

TCL华星通过自主创新,研发出了HVA技术,这是一种聚合物安定化的VA技术,“H”取自华星的首字母。这个技术的原理听起来很简单,它是在普通VA液晶里掺入一些单体,这些单体对UV光敏感,照UV光之后会沉积到液晶盒的上下两侧,把液晶锚定住就可以了。

后来,很多厂家来学TCL华星的HVA技术。包括TCL华星在2014年提出的自有专利的T+/VAC技术,这个技术没有特别做宣传,但几个境外厂家都在学TCL华星这个技术。VA屏跟IPS相比,天生有大视角,而T+/VAC 技术能大幅提高面板穿透率,有效提升用户视觉体验,为TCL华星创造了很大的价值。

如今,TCL华星把PSVA技术广泛应用到多条8K面板生产线。2019年,TCL华星采用PSVA技术,在G8.5代线进行a-Si 1G1D 65吋8K液晶显示面板的技术研发,并在年底成功点亮,获得良好的画质。在同年底,TCL华星在G8.5代线进行55吋8K LCD显示面板的投产,在G11代线同步进行65吋/75吋8K LCD显示面板的投产。

TCL华星3条8K显示面板产线即将投入市场,将性能优良的大尺寸VA 8K显示器带入普通消费者的家庭。