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“ 使用液晶可以制造超薄顯示屏”。40多年前的1968年5 月，美國RCA公司在紐約召開(kāi)的液晶顯示屏新聞發(fā)布會(huì )上的發(fā)言震驚了全世界。發(fā)現液晶可用于顯示的是RCA公司的George Heilmeier，他甚至還表示，“夢(mèng)想中的壁掛式電視只需數年即可實(shí)現”。自那之后，日本、英國、瑞士、德國的顯示屏研發(fā)人員都開(kāi)始參與液晶面板的開(kāi)發(fā)工作，全球性開(kāi)發(fā)的帷幕正式拉開(kāi)。 經(jīng)歷4個(gè)階段發(fā)展為液晶電視 但是，液晶顯示屏的實(shí)用化并不容易。當時(shí)，液晶的使用壽命和可靠性等基本問(wèn)題都未能解決，使用不到1個(gè)小時(shí)顯示就會(huì )消失，更別提要用液晶制造電視了。 之所以會(huì )存在使用壽命和可靠性方面的問(wèn)題，主要是因為將直流電壓加載到液晶上時(shí)，液晶材料及電極會(huì )發(fā)生氧化還原反應而變質(zhì)。雖然也可以采用交流電來(lái)驅動(dòng)液晶，但是顯示性能較差。最終解決這一問(wèn)題的是夏普公司。該公司發(fā)現，如果在液晶材料中加入離子性雜質(zhì)，使其導電率升高，就可以采用交流驅動(dòng)獲得良好的顯示特性。利用這項技術(shù)，1973年5 月，夏普公司推出全球首款液晶應用產(chǎn)品—— 使用液晶顯示屏作為顯示部件的小型計算器EL-805。 夏普公司的液晶計算器上采用的液晶顯示屏是由RCA公司生產(chǎn)的DSM(動(dòng)態(tài)散射模式) 液晶，而不是目前常見(jiàn)的TN(扭曲向列)模式液晶。但是，要采用DSM制造液晶電視是很困難的，這是因為DSM的點(diǎn)陣顯示掃描線(xiàn)在數量方面存在一定的限制。1971年出現的TN 模式解決了這個(gè)問(wèn)題。TN液晶能起到快門(mén)的作用，通過(guò)使液晶分子在電場(chǎng)中移動(dòng)，就可以控制光的開(kāi)/關(guān)。目前，幾乎所有液晶顯示屏都在采用這個(gè)工作原理。 雖然TN模式可使點(diǎn)陣顯示的掃描線(xiàn)數量大為增加，但當掃描線(xiàn)增加到60條左右時(shí)，圖像就會(huì )發(fā)生變形。對于這個(gè)問(wèn)題，最初找出原因并提出解決方案的是日立制作所的川上英昭。他發(fā)現，掃描線(xiàn)的最大數量取決于電壓-透過(guò)率曲線(xiàn)的上升沿。于是，各機構開(kāi)始競相研究如何提高電壓-透過(guò)率曲線(xiàn)的上升沿。隨之出現了將液晶的扭曲角從TN模式下的90度增大到270度的STN(超扭曲向列) 模式。1982年，英國皇家信號與雷達研究院(RSRE)發(fā)明了STN液晶。1985年，瑞士Brown Boveri公司(BBC)試制出掃描線(xiàn)數量達到135條的STN液晶顯示屏。 然而，即使引入STN模式，還是很難制造液晶電視，這是因為STN液晶仍然存在對比度較低、很難顯示細微灰階的問(wèn)題。突破這一壁壘的，是通過(guò)TFT(薄膜場(chǎng)效應晶體管)來(lái)控制各像素的有源矩陣驅動(dòng)技術(shù)。與以往的單純矩陣驅動(dòng)不同，有源矩陣驅動(dòng)技術(shù)可以獨立控制各像素，從而防止因受到周?chē)袼氐挠绊懚a(chǎn)生的交調失真，因此可以顯示高對比度與細微灰階。 與彩色CRT競爭的時(shí)代 要想制造TFT液晶電視，在大面積玻璃基板上形成硅膜的技術(shù)和彩色顯示技術(shù)都不可或缺。 在硅膜的形成技術(shù)方面，為太陽(yáng)能電池開(kāi)發(fā)的非晶硅(a-Si)在當時(shí)已經(jīng)實(shí)用化。那時(shí)，石油危機將導致能源危機的說(shuō)法十分流行，所以太陽(yáng)能電池作為能源電池備受關(guān)注，非晶硅的開(kāi)發(fā)非�；钴S。繼英國鄧迪大學(xué)于1979年宣布試制出非晶硅TFT 之后，日本及歐洲的企業(yè)及研究機構紛紛發(fā)布了非晶硅TFT驅動(dòng)顯示屏的開(kāi)發(fā)成果。 在彩色顯示技術(shù)方面，日本東北大學(xué)的內田龍男于1981年發(fā)布了并置加法混色法，通過(guò)有序排列的三色濾光片來(lái)實(shí)現彩色顯示，也就是彩色濾光片方式。在這些開(kāi)發(fā)成果的推動(dòng)下，1986年，3英寸非晶硅TFT彩色液晶電視上市，1988年，業(yè)界開(kāi)始開(kāi)發(fā)用于14英寸電視的非晶硅TFT彩色液晶顯示屏。特別是夏普公司推出的14英寸液晶屏，實(shí)際驗證了實(shí)現大屏幕非晶硅TFT液晶屏的可能性，引起眾多廠(chǎng)商紛紛對此進(jìn)行投資。 如上所述，雖然TFT液晶已經(jīng)開(kāi)始朝著(zhù)“夢(mèng)想的壁掛式電視”邁進(jìn)，但它的全面應用卻是從PC的彩色顯示器開(kāi)始起步的。1988 年出現了用于IBM公司與東芝公司的PC產(chǎn)品的10.4英寸TFT液晶屏。1991 年，第1代320mm×400mm基板生產(chǎn)線(xiàn)投產(chǎn)，夏普公司在這種第1代基板上切割出4片8.4 英寸面板。 基板的大型化推動(dòng)了液晶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 玻璃基板的大型化對之后液晶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展做出了重大貢獻。隨著(zhù)基板的大型化，TFT 液晶面板的種類(lèi)出現飛躍性的增長(cháng)，應用范圍也不斷擴大。 1993年，NEC、東芝、夏普三家公司開(kāi)始采用第2代的360mm×465mm基板。在這種尺寸的基板上可以切割出4張9.4英寸的面板。緊隨其后進(jìn)入該產(chǎn)業(yè)的日立制作所、松下電器產(chǎn)業(yè)及三星電子等廠(chǎng)商則采用了370mm×470mm基板，可以切割出4張更大的10.4英寸面板。 對“后第2代”的摸索從1994年就已經(jīng)開(kāi)始。1995年，可切割出4張11.3英寸面板的400mm×500mm基板生產(chǎn)線(xiàn)(第2.5代)投產(chǎn)。 1995年底~1996年，廠(chǎng)商們紛紛開(kāi)始采用可切割出6張12.1英寸面板的550mm×650mm左右的基板(第3代)。1997年，可獲得6張 13.3英寸面板的590mm×670mm基板生產(chǎn)線(xiàn)投產(chǎn)。1998年，可切割出6張14.1英寸面板的600mm ×720mm基板生產(chǎn)線(xiàn)投產(chǎn)。 1998年，液晶顯示器的實(shí)際售價(jià)已跌破10 萬(wàn)日元(約合7000元人民幣)，液晶顯示器獲得市場(chǎng)普及的大幕拉開(kāi)。1999年，三星公司開(kāi)始采用600mm×720mm基板制造用于顯示器的17英寸液晶屏。2000年~2001年，隨著(zhù)680mm ×880mm與730mm×920mm第4代基板的出現，用于大屏幕顯示器的液晶面板的生產(chǎn)效率得到大幅提高。在這樣的發(fā)展態(tài)勢下，顯示器的成本不斷降低。1998年，液晶顯示器的出貨量約為100萬(wàn)臺，到2001年已增至1000萬(wàn)臺， 2005年甚至突破了1億臺。 技術(shù)競爭白熱化 在液晶顯示器市場(chǎng)剛開(kāi)始啟動(dòng)的1998年，當時(shí)的夏普公司社長(cháng)(現任董事長(cháng))町田勝彥的發(fā)言震驚了整個(gè)行業(yè)。他表示： “到2005年，夏普在日本國內銷(xiāo)售的電視將全部采用液晶屏�！� 當時(shí)，液晶電視并未普及，在夏普公司內部對于彩色液晶屏也并沒(méi)有十足的把握。但是，這一句話(huà)成為液晶電視掃蕩市場(chǎng)的導火索，那以后，液晶電視以超乎町田勝彥預想的驚人速度推廣開(kāi)來(lái)。在此過(guò)程中，液晶與PDP(等離子)、SED(表面傳導電子發(fā)射顯示)等技術(shù)展開(kāi)了激烈的競爭。 制造壁掛式電視的挑戰變得具體化，TFT 液晶面板與PDP面板的開(kāi)發(fā)競爭可以追溯到“町田發(fā)言”3年之前的1995年。當時(shí)，上世紀80年代后期從PC市場(chǎng)撤出的PDP廠(chǎng)商紛紛宣布將涉足壁掛式電視業(yè)務(wù)。30英寸~40英寸面板的開(kāi)發(fā)成果在那時(shí)也相繼發(fā)布。PDP陣營(yíng)主張“液晶面板的尺寸應在20英寸以下”， TFT液晶面板陣營(yíng)則對此表示堅決反對。例如，夏普于1995年將兩張21英寸面板接在一起，開(kāi)發(fā)出相當于28英寸的TFT液晶面板，表示出欲制造壁掛式電視的意圖。但在當時(shí)，無(wú)論是PDP面板還是TFT液晶面板，在顯示性能上都明顯不如CRT，制造成本也過(guò)高。因此，兩大陣營(yíng)的初期目標都是要改善顯示性能，力爭接近CRT的水平。 TFT液晶面板與PDP的第二次交鋒發(fā)生在2001年。日立制作所推出了大大低于100萬(wàn)日元(約合7萬(wàn)元人民幣)、實(shí)際售價(jià)為60多萬(wàn)日元(約合 42000元人民幣)的32英寸PDP電視，當時(shí)這款電視在市場(chǎng)上成為熱銷(xiāo)產(chǎn)品。TFT液晶面板陣營(yíng)則致力于繼續擴大面板尺寸，夏普公司推出30英寸的液晶電視。在面板開(kāi)發(fā)上，三星公司也發(fā)布了40 英寸的試制面板。但是，PDP與TFT液晶仍然無(wú)法完全取代CRT 電視。PDP在支持全高清與低功耗方面、TFT 液晶面板在響應速度等視頻顯示性能上都存在很大的挑戰。 之后，兩大陣營(yíng)為了解決各自的問(wèn)題而繼續進(jìn)行開(kāi)發(fā)。到2005年~2006年，又發(fā)生了第三次交鋒。這時(shí)兩大陣營(yíng)的電視畫(huà)質(zhì)都已得到大幅改善，各廠(chǎng)商紛紛開(kāi)始加大投資。2005 年，在全球同步推出PDP電視的松下電器產(chǎn)業(yè)宣布將繼續投資尼崎生產(chǎn)工廠(chǎng)(兵庫縣)。TFT 液晶面板陣營(yíng)方面，夏普、三星以及中國臺灣地區的廠(chǎng)商開(kāi)始投資建設第7代與第8代工廠(chǎng)，擴大了電視面板的產(chǎn)量。經(jīng)過(guò)激烈的投資競爭之后，PDP陣營(yíng)的廠(chǎng)商開(kāi)始陸續撤退，到2008 年只剩下三家公司。自此，TFT液晶面板確立了電視領(lǐng)域的核心地位。 參與壁掛式電視開(kāi)發(fā)競爭的不光是TFT液晶面板與PDP。2004年，SED面板高調宣布參與競爭。佳能與東芝公司合資成立了SED公司，并發(fā)布了SED 電視業(yè)務(wù)計劃。但在2006 年，SED電視的投產(chǎn)日期從最初計劃的2006年春推遲到2007年第4季度。到2007年，又由于專(zhuān)利許可的問(wèn)題，公司宣布再次推遲SED電視的上市時(shí)間。 2007年，OLED取代SED加入開(kāi)發(fā)競爭。索尼公司推出11英寸的OLED電視。不過(guò)，由于大屏幕技術(shù)不夠成熟，所以目前OLED電視尚處于開(kāi)發(fā)之中。OLED面板的量產(chǎn)始于1997 年的小屏幕單色產(chǎn)品。CRT與液晶面板從開(kāi)始研發(fā)到市場(chǎng)正式啟動(dòng)為止都花了20年～30年的時(shí)間，所以，OLED面板能否形成氣候還將取決于今后的開(kāi)發(fā)情況。 壁掛式電視的后繼者 顯示器領(lǐng)域的技術(shù)人員一直以來(lái)都有三個(gè)夢(mèng)想：壁掛式電視、3D顯示器及電子紙。 壁掛式電視目前已經(jīng)實(shí)現，松下等廠(chǎng)商已公布了下一步的開(kāi)發(fā)方向，即嵌入墻壁的“墻面電視”。今后，為了開(kāi)發(fā)出更大的屏幕，必須進(jìn)一步降低耗電量。因此需要開(kāi)發(fā)全新的顯示原理，如不再采用導致光利用效率低下的偏光板與彩色濾光片。 3D顯示器的關(guān)鍵在于開(kāi)拓殺手級應用。目前，在家庭影院及數字標牌(digital signage) 領(lǐng)域已經(jīng)出現了完全不同于現有2D顯示器的全新收視方案。 電子紙方面則需要徹底改變此前以CRT 為目標的開(kāi)發(fā)策略。紙的特點(diǎn)是薄、輕、可彎曲、可書(shū)寫(xiě)、視認性較好。在進(jìn)行開(kāi)發(fā)之前，需要根據目標應用制定相應的開(kāi)發(fā)策略。 |
