觀察LCD產業如何在競爭中不斷改造，令人感到著迷。最新的一例是所謂的「雙單元」(Dual Cell)LCD電視的問世，它在對比度能夠匹敵OLED電視。大多數LCD電視的對比度約為1,000：1，而OLED電視提供幾近無限大的對比度，雖然共有目標大約是100,000：1，如果高於該對比度，人眼便很難分辨優劣。
「雙單元」一詞是指在顯示和背光照明之間置入一個額外單元來調節光的創新技術，也就是從以下開始會提及的「調節光單元」(Modulation Cell)。
除了可實現高對比度之外，雙單元顯示是能充分利用現有LCD製造廠可用產能的機會，製造商能以比OLED還低的成本來生產高價值的高階顯示器。OLED電視顯示器的製造成本實在太高，而雙單元方法給供應商更具吸引力的價格提案。
雙單元LCD的利與弊
已有很多報告指出了雙單元LCD的性能優勢。它們提供非常高的動態範圍、12位元深度，同時保持了LCD現有的性能優勢，例如高亮度、長壽命、而且不會出現永久性殘像。
可是，它就像所有的新技術一樣有利有弊。LCD的雙單元顯示設計最大的缺陷是厚度和重量，也有一些光學問題需要進行補償，包括由於視差而導致的疊紋/雲紋及廣角亮度降低，而且，玻璃的雙單元設計不像OLED電視可以提供真正的像素級調光。
這裡的關鍵問題在於：由於顯示玻璃的厚度，使得從調節光單元跨到顯示單元所形成的間距太大。現今的雙單元LCD電視由兩個獨立組裝的單元組成，每個單元包括兩片400µm或更厚的玻璃基板(總共四個基板)。如果未經處理，會形成很大的跨單元間距，進而引起不良的疊紋。
在兩個單元之間加入光學補償膜，也就是一個擴散層，就可以去除這些條紋。然而，使用擴散膜後，光則去極化，整個雙單元結構就需要四個偏光片，其中每單元有兩個偏光片，因為這兩個單元扮演著獨立的光開關角色。擴散膜和偏光片的加入，不僅直接增加了物料清單(BOM)成本，而且由於這些額外膜層產生的穿透損耗，因此需要使用更亮的背光照明，同時也間接地進一步增加了BOM成本。
從調節光單元跨到顯示單元所形成的間距非常大，通常為幾毫米，遠大於電視畫素間距(例如55吋4K電視的畫素間距為0.314毫米)，而跨單元間距達到數個畫素般大，還會造成嚴重的視差問題。
加入補償膜後，調節光單元中的一個像素點的光可擴散到顯示單元的多個像素點上，以消除視差；但由於需要四個偏光片來「重新調整」擴散後的偏光，因此直接及間接地降低了穿透率。這解釋了為何LCD電視無法提供真正的像素級調光，原因在於即使兩個單元的解析度相同，調節光單元上一個點亮的像素，也會點亮顯示單元上的幾個像素。這項技術較全陣列局部調光(FALD)大有改進，但在像素級調光方面尚無法與OLED競爭。
無玻璃OLCD
業者如FlexEnable開發的OLCD技術，本質上是採用有機薄膜電晶體(Organic TFT, OTFT)製造LCD，而不是非晶矽(amorphous Silicon, a-Si)電晶體(圖1)。這些以FlexEnable FlexiOM材料製成的OTFT具有比非晶矽更好的性能，優點在於流程溫度可以保持在100℃以下，而且幾乎可以使用任何可撓性塑膠為基板。LCD顯示器如成本和性能等的所有優勢，都得以保留，只不過是改成保留在塑膠上。
OTFT通常使用40µm的三乙醯纖維素(TAC)作為基板，它比平面顯示玻璃薄了十倍，容易取得且價格低廉，使顯示器變得輕薄且可彎曲。這滿足了大量需要可撓性顯示器的應用需求。與OLED相比，可撓性顯示器保留了LCD的單位成本優勢、亮度和使用壽命等有利的特性(圖2)。
以雙單元設計的OLCD優勢
對諸如智慧家庭及汽車等許多應用來說，能順應表面設計的柔韌性是一個重點，但是對於其他應用來說，OLCD提供的極薄厚度才是關鍵，雙單元設計就是一個例子。當使用OLCD技術，兩個單元能以不同的方式耦合在一起，跨單元間隔遠小於像素間距。實際上，兩個單元可以彼此十分靠近，便不需要補償膜，而且不用到四個偏光片，只要三個就夠—如此極度接近的程度，意謂著可以實現真正的像素級調光，也代表調節光單元上一個點亮的像素只會點亮顯示單元上的一個像素，進而在單個像素上實現1,000,000：1的對比度。此外，堆疊更簡單且厚度更薄的光學膜則可降低成本和穿透損耗，以較低功率實現更高的亮度。
事實上，整個雙單元的堆疊比單片平面顯示玻璃還薄，因此雙單元OLCD所有優點全可實現，同時能順應多變的表面形狀設計，這一點成為汽車、電視及螢幕等應用的關鍵。
該公司在第一次展示中實現了250,000：1的對比度，含偏光片在內的雙單元厚度小於一個像素間距(小於300µm)。但仍然有許多空間可以進步。在SID 2020上，他們證明了可以將電晶體直接鑲嵌在偏光片上，這是OTFT低溫製程才可實現的優點，因此令人感到興奮，因為它意謂著從此可以不需要基板，各單元彼此能更為貼近(僅以25µm的偏光片將它們分隔)，也就是說，這樣已近似一個單元顯示的單元間距。
OLED開始受到威脅？
OLED顯示器和最新的雙單元製造方法的另一個戰場，就是稱作「高動態範圍」(High Dynamic Range, HDR)的性能。HDR是用來描述可提供更高對比度、色彩豔麗和影像明亮的電視。
除了畫面品質，價格是具備HDR和不具備HDR電視之間的另一個顯著差異。本文以65吋4K電視為例，藉此來比較具備HDR及不具備HDR的情況。在現今價格範圍的低點，只要不到500美元就能買到65吋不具備HDR性能的LCD電視。價格之所以如此低廉，是因為過去兩、三年來電視產量持續大幅(過度)成長的結果。在這段期間內價格下降的幅度很大，消費者獲得了超值優惠，但顯示器製造商卻苦於難以支持利潤。
而在價格範圍的高點，則有要價將近4,000美元的65吋具備HDR性能的OLED電視選擇。這類顯示器能提供極高的對比差異，製造成本比LCD更加昂貴，如顯示器品牌LG Display一時之間幾乎壟斷了這類顯示器的生產，因此價格也定得很高。
OLED電視是一個成長中的高階電視市場領域，因為可提供極高的對比性能而備受青睞。當像素處於「關閉」狀態時，它基本上不發光，表示其對比度(像素在完全開啟時的亮度除以完全關閉時的亮度)大於百萬比一。而且，每個像素都可以獨立實現這個對比度，不會受到相鄰像素的狀態影響。在主動陣列OLED(AMOLED)顯示上，每個像素都有獨立定址和供電。
高昂的材料成本和較低良率等原因導致OLED顯示器的製造成本居高不下，其複雜製程也令人想到這點。它們也容易老化，使用壽命比LCD顯示器還短。對一般消費者而言，OLED電視價格高昂這一點仍然是入手的最大障礙。
就如本文所提到的，雙單元顯示技術在電視市場已經開始匹敵OLED技術，文中提供的OLCD雙單元生產方法尤其如此，它在光學性能和成本方面均具備許多優勢。雙單元OLCD技術還保留了其可撓性，因此除了電視以外，還有更多其他市場受益，例如對於汽車，人們強烈希望螢幕兼具更暗的黑色及完美的設計貼合，同時還要求長壽命和高亮度。
隨著時間過去，人們將會看到各種應用將會由哪種技術占主導地位，但是正由於有如此多的創新誕生，未來的電視必定會有更好的性能表現。
(本文作者為FlexEnable策略總監)
