产业科普LCDOLED等傻傻分不清楚带
液晶显示技术LCD基本上是目前人类最主流的人机交流界面,尽管新兴技术频出,但其实如最新的Mini-LED等技术其实都还是属于LCD范畴,这些技术本质上又该如何区别,与旧有技术又有何不同?
液晶,指的是液态晶体(LiquidCrystal,LC),是一种物理形态,因其具有特殊的理化与光电特性,被广泛应用在显示技术上,且大大的改善了设备的轻薄程度,成为当代最普遍的显示技术。所以基本上目前被广泛谈论的各种液晶屏幕都在LCD(Liquid-crystalDisplay)的范畴内。只不过目前市场上所指的LCD,已代指主动矩阵式TFT-LCD技术,其他如被动矩阵式STNLCD技术都已被淘汰。
TFT-LCD全称为薄膜晶体管液晶显示器,是指液晶显示器上的每一个液晶像素点都是由集成在后的薄膜晶体管来驱动,并独立控制,不仅提高了反应速度,还可精确控制色阶。这是目前消费产品的基础,其不仅技术已相当成熟,且成本低廉。
液晶的种类
▲LCD面板结构。
TFT-LCD主要工作原理,是由两片玻璃基板中间夹着一层液晶,上层玻璃基板是彩色滤光片、而下层玻璃则镶嵌着电晶体,当电流通过电晶体所产生的电场变化,将造成液晶分子偏转,并改变光线,再利用电压来决定像素明暗,且每个像素各包含红绿蓝三原色,来构成影像输出。虽然其电路布置方式很类似于DRAM,只不过是建构在玻璃上,但其制程主要是造出非晶矽层或多晶矽层,而不是需要磊晶的高级电晶体。
在此技术之上,发展出了品质及成本差异化的产品。目前主要分为三种,TN、VA及IPS面板,差异主要在于液晶层的不同。其中扭曲向列液晶(TwistedNematicliquidcrystal),又称TN液晶,是成本最低的LCD面板类型,不过基本上其像素反应已经相当快了,足以满足大部分的需求。且如三星还更进一步发展了反应更快、色彩更饱满的B-TN技术。
▲左图为未通电状态,光线能通过TN液晶,右图施加电压后,光线无法通过。
不过TN液晶的可视角是很严重的问题,到了VA液晶面板才算是进一步的解决方案,就算不用特殊补偿膜,仍能获得近°的可视角。这是由于把TN液晶改为使用垂直排列液晶(VerticalAlignmentliquidcrystal),且可以达到更高的对比度,但比起TN反应较慢,成本也更高,属于中端产品。
而目前最高档的TFT-LCD是IPS,采用横向电场效应显示技术(In-Plane-Switching)能有效改善视角差及各种传统TN的面板问题,且可视角度极佳,耗电也比VA面板更低,非常适合应用在触控式屏幕上。苹果公司早期的iPhone和iPad等产品都是使用IPS液晶,但当然也更昂贵。
由于TFT-LCD制程的发展,在新兴LED技术出现前,基本上在谈论面板时,都主要讨论的是这三大类。当然还有其他如三星的PLS、PVA面板及MVA面板等新品种,不过基本上就是在广视角的基础上维持性能,并尽力压低成本的结果。至此,传统的窄视角TN面板就逐渐被淘汰。
成败皆在OpenCell
虽然目前已陷入红海,但面板也曾经是红极一时的产业。TFT-LCD面板零组件主要包括玻璃基板、背光模组、偏光板、彩色滤光片以及光学膜等相关材料。
TFT-LCD的OpenCell制程一般分为前、中、后三段,前段主要是指TFT玻璃的制作,其制程与半导体制程类似,都是通过蚀刻来令薄膜电晶体镶嵌在基板玻璃之上。中段则是将TFT玻璃与彩色滤光片贴合,并且加上偏光板,而后段就是把驱动IC和印刷电路板压合,就完成所谓的OpenCell,但这其实只算半成品。
值得一提的是,虽然还要加上背光板才能使用,但不少终端业者会选择直接购买OpenCell,来实现面板封装与产品封装的一体化,让设计更有弹性。尤其是有全球过半产能的中国电视组装厂,相当盛行BMS模式(BacklightModuleSystem),早在数年前,如友达及群创等面板厂就开始转向为出货OpenCell。虽然直接出货OpenCell的确会比模组利润更高,替面板厂省去了不少物料管理等成本。但必须注意的是,这也是两面刃。
若面板厂只专注在生产半成品,但由于其高度标准化,也就难以针对不同功能的需求来发展产品组合,容易造成供过于求的局面,最终失去对市场的话语权。所以也有研究认为,就是因为面板厂转采OpenCell的出货方式反而导致价格迅速下滑,长期来讲对资本规模庞大的面板业不利,也是中国厂商以价格补贴就轻易突破老牌大厂的原因之一。
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