显示屏是我们与电子设备交互的最古老方式之一。几十年来,显示屏技术发生了翻天覆地的变化,以适应新的应用并提升性能。在解决了大屏幕问题之后,新的技术正将高分辨率和鲜艳色彩带到迄今为止最小的设备中。
最令人兴奋的显示技术发展包括有机发光二极管(OLED)及其在有源矩阵(AMOLED)显示屏中的应用。这项新技术正逐步应用于高端智能手机和电视,同时也在不断发展,以适应智能手表和AR/VR眼镜等小型显示屏的需求。
显示器离不开显示驱动芯片(DDIC)。DDIC 是至关重要的控制器和图形处理器接口,负责将图像数据转换为像素驱动信号。这些芯片直接影响视觉质量、设备电池续航时间和触控响应速度(对于触控设备而言)。除了传统的 LCD 和 OLED 显示器之外,微型 OLED 技术正在迅速发展,应用于 AR/VR 头显、智能眼镜以及汽车和医疗等领域。
AMOLED显示屏市场份额正在不断扩大。 目前市场上的OLED主要分为两大类。较早的被动矩阵OLED(PMOLED)显示屏由玻璃面板上的像素矩阵构成。它们的分辨率有限,通常用于5英寸或更小的显示屏。与主动矩阵OLED相比,它们价格更低,能耗也更低。
AM OLED 的特点是每个像素下方都有一个薄膜控制晶体管。这项技术可用于更大尺寸的显示屏,并可实现全高清 (FHD) 或更高分辨率。
AMOLED像素需要高达8V的电压才能激活,因此控制器最好采用嵌入式高压(eHV)工艺实现,即将高压电路集成在标准CMOS芯片上。这种单片集成方案可实现更低的功耗、更小的尺寸以及更优异的色彩和亮度。
由于AMOLED技术能够在各种尺寸的显示屏上呈现丰富的色彩和深邃的黑色,其市场份额持续增长,预计到2032年,智能手机市场的AMOLED份额将达到70% 。届时,笔记本电脑市场的AMOLED份额接近30%,而显示器市场的AMOLED份额则为5%。

2013-2025年联电液晶显示器和AMOLED显示器出货量占比
用于 AMOLED 显示屏的 DDIC 比早期 LED 技术的 DDIC 复杂得多。旧系统主要只需要管理背光,而 AMOLED 控制器必须管理每个像素晶体管的电压,以控制其亮度和颜色。因此,DDIC 的设计和制造必须随着显示技术本身的发展而不断演进。
联电本身并不生产显示屏,但我们是OLED DDIC的主要供应商,而新型DDIC的制造工艺十分复杂。DDIC制造完成后,我们会将其送至组装厂进行显示屏的组装。
即使在高电压下,DDIC 的功耗也必须持续下降,这就需要更先进的制程工艺。DDIC 也是一种混合信号芯片:数字信号用于数据接口、存储和控制;模拟信号用于显示接口。
联电 (UMC) 利用其 eHV 工艺应对这些挑战,该工艺涵盖了从成熟的 8 英寸晶圆版本到用于制造 AMOLED 小型显示驱动器的 40 至 22 纳米(联电首创)工艺。我们近期发布了最新的 14 纳米 eHV 平台,并已向客户提供工艺设计套件 (PDK)。通过采用更高性能的 FinFET 晶体管,与 22 纳米解决方案相比,14 纳米平台可将功耗降低高达 40%,面积减少高达 35%。

UMC的小型显示驱动器布局
智能手表和AR/VR眼镜都是小型显示屏的例子,我们观看它们的距离比观看显示器甚至智能手机的距离要近得多。标准显示屏的像素密度较低,在这种应用中会显得不够用,导致图像出现锯齿状。
在玻璃或柔性基板上制造显示屏时,要制造更小、更密集的像素非常困难。因此,业界正在转向硅基板,由此产生了 OLEDoS(硅基 OLED)技术和 µOLED。这些显示屏的像素密度几乎是以往产品的八倍。
硅衬底使得将数字显示集成电路(DDIC)和显示屏集成在单个芯片上成为可能,尽管业界尚未就单芯片或双芯片方案达成一致。我们同时生产DDIC和微型显示屏——既可以集成在单个芯片上,也可以分开生产。这使我们处于蓬勃发展的显示屏市场的核心地位,将我们在DDIC方面的专业知识与制造像素的新能力相结合。
如今,技术格局正逐步发生变化,同时涌现出许多改进显示器制造工艺的新理念。除了接口或电压方面的更新外,这些变化对UMC没有其他影响。
新型显示技术并非必然取代旧技术,而是为应对更具挑战性的环境和外形尺寸的新型系统提供显示解决方案。所有显示技术都将发展壮大,随着显示市场规模的扩大,每个人都能从中受益。随着新型显示技术的出现,我们将为其开发数字显示集成电路(DDIC)。
即使业界关注人工智能等最新热门技术,显示架构仍将朝着高分辨率、低功耗和更具沉浸感的方向发展。先进的数字数字集成电路(DDIC)和硅集成技术将变得日益关键。凭借联电在开发领先的高压电子(eHV)工艺方面的长期领先地位,我们完全有能力为下一代显示技术提供支持。
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