液晶技术全面解析及发展
2016/8/11 浏览：1913
液晶是一种几乎完全透明的物质，同时呈现固体与液体的某些特征。它从形状和外观看都是一种液体，但它的水晶式分子结构又表现出固体的形态。光线穿透液晶的路径由构成它的分子排列决定，这是固体的一种特征。到20世纪60年代，人们发现给液晶充电会改变它的分子排列，继而造成光线的扭曲或折射，这又属于液体的特征。
液晶显示器，简称LCD(Liquid Crystal Display)，世界上第一台液晶显示媒体出现在70年代初，被称之为TN(Twisted Nematic)-LCD(扭曲向列)显示器。尽管是单色显示，它仍被推广到了电子表、计算器等领域。80年代，STN(Super Twisted Nematic)-LCD(超扭曲向列)出现，同时TFT-LCD(薄膜晶体管)技术被提出，但液晶技术仍未成熟，难以普及。80年代末90年代初，日本掌握了STN-LCD及TFT-LCD生产技术，LCD工业开始高速发展。
TFT(Thin Film Transistor)LCD即薄膜场效应晶体管LCD，是有源矩阵类型液晶显示器(AM-LCD)中的一种，和TN技术有所不同的是，TFT的显示采用“背透式”照射方式，即假想的光源路径不是像TN液晶那样的从上至下，而是从下向上，这样的作法是在液晶的背部设置特殊光管，光源照射时先通过下偏光板向上透出，它也借助液晶分子来传导光线。由于上下夹层的电极改成FET电极和共通电极，在FET电极导通时，液晶分子的表现也会发生改变，可以通过遮光和透光来达到显示的目的，反应时间大大提高到80ms左右。因其具有TN-LCD更高的对比度和更丰富的色彩，荧屏更新频率也更快，俗称“真彩”。相对于DSTN而言，TFT-LCD的主要特点是为每个像素配置一个半导体开关器件，其加工工艺类似于大规模集成电路。由于每个像素都可以通过点脉冲直接控制，因而，每个节点都相对独立，并可以进行连续控制，这样设计方法不仅提高了显示屏的反应速度，同时可以精确控制显示灰度，这就是TFT色彩较DSTN更为逼真的原因。目前，绝大部分笔记本电脑厂商的产品都采用TFT真彩LCD。早期的TFT-LCD主要用于笔记本制造，尽管在当时TFT相对于DSTN具有极大的优势，但是由于技术上的问题，TFT-LCD在响应时间、亮度及可视角度上与传统的CRT显示器还有很大的差距，加上极低的成品率导致其高昂的价格，使得桌面型的TFT-LCD成为遥不可及的尤物。不过，随着技术的不断发展，良品率不断提高，加上一些新技术的出现，使得TFT-LCD在响应时间、对比度、亮度、可视角度方面有了很大的进步，拉近了与传统CRT显示器的差距。比如几年前，TFT-LCD的响应时间大都在80ms以下，如今，大多数主流LCD显示器的响应时间都提高到50ms以下，这些都为LCD走向主流铺平了道路。
LCD的应用市场应该说是潜力巨大，前景广阔，但就其面板生产能力而言，全世界的LCD主要集中在中国台湾、韩国和日本三个主要生产地。亚洲是LCD面板研发及生产制造的中心，而台、日、韩三大产地的发展情况各有不同。
目前主流TFT面板有a-Si(非晶硅薄膜晶体管) TFT技术及LTPS -TFT(低温复晶硅)TFT技术。在a-Si方面，台、日、韩各有千秋。日本厂商曾经研制出分辨率高达2560×2048的LCD产品，因此有些公司认为a-Si TFT技术完全可满足高分辨率的产品需要，但是，由于技术的不成熟，它还不能满足高速视频影像或动画等的需要。LTPS TFT相对可以节约成本，这对于TFT-LCD的推广有着重要意义。目前，日本厂商已经有量产12.1寸LTPS-TFT-LCD的能力，而台湾已开发完成LTPS组件制造技术与LTPS SXGA面板技术，韩国在这方面缺少专门的设计和研发专家，但像三星等大厂已经推出了LTPS产品，显示出韩国厂商的实力，不过目前LTPS技术尚不成熟，产品集中在小屏幕，而且良品率低，成本优势无从谈起。
与LTPS相比，a-Si无疑是目前TFT-LCD的主流。日本公司的a-Si TFT投资策略上几乎都以第三代LCD产品为主，通过制造技术及良品率的改善来提高产量，降低成本。日本一直走高端路线，其技术无疑是最先进的。由于研发力量有限，台湾的a-Si TFT技术主要来自日本厂商的转让，但由于台湾企业一般属于劳动密集型，技术含量价低，以生产低端产品为主。韩国在a-Si方面有着强大的研发实力，比如三星公司就量产了全球第一台24英寸a-Si TFT-LCD—240T，它的响应时间小于25ms，可以满足一般应用需要；而可视角度达到了160度，使得LCD在传统弱项上不输给CRT。三星240T标志着大屏TFT-LCD技术走向成熟，也向世人展示了韩国厂商的实力不容置疑。
除了以上两种TFT技术之间的竞争，SED将会成为TFT-LCD的强大敌人。但是，SED目前仍属于概念型产品，其技术还存在较大缺陷，短时间内难以进入主流市场，不过假以时日，或许SED会一鸣惊人。
虽然目前LCD已经大幅降价，但相对于CRT仍然价格较高，所以成本问题是大家关注的焦点。实际上，TFT的生产成本与CRT不相上下，但良品率极低造成了TFT面板成本居高不下的情况。如同生产CPU的硅晶元一样，TFT面板也是由一块较大的基板切割而成。而LCD产品还要有大量的晶体管阵列来控制三原色，现在的制造技术很难保证在一大块基板上数千万甚至上亿的晶体管不出一个问题。如果有一个晶体管出现问题那么那个晶体管对应的点的对应色彩就会出问题(只能显示某种固定色彩)，那么这个点就是通常称的“坏点”。坏点出现的几率于位置是不固定的，所以一块基板很有可能会被浪费很多。目前一般LCD要求坏点在5个以下，而一些大厂把这个标准缩小到了3个，甚至为0，这就会使良品率降低。而一些小厂则将坏点数扩大，这样一来，成本自然大幅下降，而产品品质随之下降，这也是某些厂商为何可以大幅降低LCD售价的原因之一。
虽然目前有能力生产液晶显示器的厂家不少，但真正有制造TFT面板能力的厂家屈指可数。ACER作为IT业内知名企业，实力相当雄厚，他们虽然没有自己生产TFT面板的能力，但与台湾达基关系密切，在技术配合上有一定优势。不过，限于台湾企业的技术实力，ACER LCD产品主要集中在中低端，产品线不够丰富。PHILIPS作为世界知名的显示设备制造厂，其显示器销量在国内一直名列前茅，而且于韩国LG达成同盟，共同研发、制造TFT面板。同样由于技术原因，以及市场定位问题，PHILIPS目前的产品主要集中在中端，而且在零售市场PHILIPS动作一直不很明显，而且在接受联想订单后，生产能力受到怀疑。三星作为世界上最大的显示设备研发、制造厂商，在LCD方面投入了较大精力，致力于不断丰富产品线，目前三星产品涵盖了高中低端市场。前文提到三星生产世界第一台24英寸LCD，显示了它的技术实力，而三星又将新技术不断融入到各层次产品上，主要以新技术、高品质新技术、高品质迎接市场竞争。
LCD技术仍处在不断发展、完善的阶段，台、日、韩三大产地的发展方向各有不同，它们之间既存在竞争，又有着合作，正是这些因素促使了LCD向前发展。目前，在a-Si技术方面，日、韩各有千秋，而以三星为首的韩国厂商正在逐步缩小与日本的差距，甚至在许多方面已经超越了日本，随着日本厂商研究重点的转移，三星等厂商已经逐渐成为主流TFT技术的佼佼者。在高新技术发展日新月异的今天，只有站在技术阵地的最前沿，才能够使自己立于不败之地。我们期待着LCD技术的不断发展，期待着我们的国货能够走出国门与其他大牌在世界的大舞台上一争高下！
液晶显示器，简称LCD(Liquid Crystal Display)，世界上第一台液晶显示媒体出现在70年代初，被称之为TN(Twisted Nematic)-LCD(扭曲向列)显示器。尽管是单色显示，它仍被推广到了电子表、计算器等领域。80年代，STN(Super Twisted Nematic)-LCD(超扭曲向列)出现，同时TFT-LCD(薄膜晶体管)技术被提出，但液晶技术仍未成熟，难以普及。80年代末90年代初，日本掌握了STN-LCD及TFT-LCD生产技术，LCD工业开始高速发展。
TFT(Thin Film Transistor)LCD即薄膜场效应晶体管LCD，是有源矩阵类型液晶显示器(AM-LCD)中的一种，和TN技术有所不同的是，TFT的显示采用“背透式”照射方式，即假想的光源路径不是像TN液晶那样的从上至下，而是从下向上，这样的作法是在液晶的背部设置特殊光管，光源照射时先通过下偏光板向上透出，它也借助液晶分子来传导光线。由于上下夹层的电极改成FET电极和共通电极，在FET电极导通时，液晶分子的表现也会发生改变，可以通过遮光和透光来达到显示的目的，反应时间大大提高到80ms左右。因其具有TN-LCD更高的对比度和更丰富的色彩，荧屏更新频率也更快，俗称“真彩”。相对于DSTN而言，TFT-LCD的主要特点是为每个像素配置一个半导体开关器件，其加工工艺类似于大规模集成电路。由于每个像素都可以通过点脉冲直接控制，因而，每个节点都相对独立，并可以进行连续控制，这样设计方法不仅提高了显示屏的反应速度，同时可以精确控制显示灰度，这就是TFT色彩较DSTN更为逼真的原因。目前，绝大部分笔记本电脑厂商的产品都采用TFT真彩LCD。早期的TFT-LCD主要用于笔记本制造，尽管在当时TFT相对于DSTN具有极大的优势，但是由于技术上的问题，TFT-LCD在响应时间、亮度及可视角度上与传统的CRT显示器还有很大的差距，加上极低的成品率导致其高昂的价格，使得桌面型的TFT-LCD成为遥不可及的尤物。不过，随着技术的不断发展，良品率不断提高，加上一些新技术的出现，使得TFT-LCD在响应时间、对比度、亮度、可视角度方面有了很大的进步，拉近了与传统CRT显示器的差距。比如几年前，TFT-LCD的响应时间大都在80ms以下，如今，大多数主流LCD显示器的响应时间都提高到50ms以下，这些都为LCD走向主流铺平了道路。
LCD的应用市场应该说是潜力巨大，前景广阔，但就其面板生产能力而言，全世界的LCD主要集中在中国台湾、韩国和日本三个主要生产地。亚洲是LCD面板研发及生产制造的中心，而台、日、韩三大产地的发展情况各有不同。
目前主流TFT面板有a-Si(非晶硅薄膜晶体管) TFT技术及LTPS -TFT(低温复晶硅)TFT技术。在a-Si方面，台、日、韩各有千秋。日本厂商曾经研制出分辨率高达2560×2048的LCD产品，因此有些公司认为a-Si TFT技术完全可满足高分辨率的产品需要，但是，由于技术的不成熟，它还不能满足高速视频影像或动画等的需要。LTPS TFT相对可以节约成本，这对于TFT-LCD的推广有着重要意义。目前，日本厂商已经有量产12.1寸LTPS-TFT-LCD的能力，而台湾已开发完成LTPS组件制造技术与LTPS SXGA面板技术，韩国在这方面缺少专门的设计和研发专家，但像三星等大厂已经推出了LTPS产品，显示出韩国厂商的实力，不过目前LTPS技术尚不成熟，产品集中在小屏幕，而且良品率低，成本优势无从谈起。
与LTPS相比，a-Si无疑是目前TFT-LCD的主流。日本公司的a-Si TFT投资策略上几乎都以第三代LCD产品为主，通过制造技术及良品率的改善来提高产量，降低成本。日本一直走高端路线，其技术无疑是最先进的。由于研发力量有限，台湾的a-Si TFT技术主要来自日本厂商的转让，但由于台湾企业一般属于劳动密集型，技术含量价低，以生产低端产品为主。韩国在a-Si方面有着强大的研发实力，比如三星公司就量产了全球第一台24英寸a-Si TFT-LCD—240T，它的响应时间小于25ms，可以满足一般应用需要；而可视角度达到了160度，使得LCD在传统弱项上不输给CRT。三星240T标志着大屏TFT-LCD技术走向成熟，也向世人展示了韩国厂商的实力不容置疑。
除了以上两种TFT技术之间的竞争，SED将会成为TFT-LCD的强大敌人。但是，SED目前仍属于概念型产品，其技术还存在较大缺陷，短时间内难以进入主流市场，不过假以时日，或许SED会一鸣惊人。
虽然目前LCD已经大幅降价，但相对于CRT仍然价格较高，所以成本问题是大家关注的焦点。实际上，TFT的生产成本与CRT不相上下，但良品率极低造成了TFT面板成本居高不下的情况。如同生产CPU的硅晶元一样，TFT面板也是由一块较大的基板切割而成。而LCD产品还要有大量的晶体管阵列来控制三原色，现在的制造技术很难保证在一大块基板上数千万甚至上亿的晶体管不出一个问题。如果有一个晶体管出现问题那么那个晶体管对应的点的对应色彩就会出问题(只能显示某种固定色彩)，那么这个点就是通常称的“坏点”。坏点出现的几率于位置是不固定的，所以一块基板很有可能会被浪费很多。目前一般LCD要求坏点在5个以下，而一些大厂把这个标准缩小到了3个，甚至为0，这就会使良品率降低。而一些小厂则将坏点数扩大，这样一来，成本自然大幅下降，而产品品质随之下降，这也是某些厂商为何可以大幅降低LCD售价的原因之一。
虽然目前有能力生产液晶显示器的厂家不少，但真正有制造TFT面板能力的厂家屈指可数。ACER作为IT业内知名企业，实力相当雄厚，他们虽然没有自己生产TFT面板的能力，但与台湾达基关系密切，在技术配合上有一定优势。不过，限于台湾企业的技术实力，ACER LCD产品主要集中在中低端，产品线不够丰富。PHILIPS作为世界知名的显示设备制造厂，其显示器销量在国内一直名列前茅，而且于韩国LG达成同盟，共同研发、制造TFT面板。同样由于技术原因，以及市场定位问题，PHILIPS目前的产品主要集中在中端，而且在零售市场PHILIPS动作一直不很明显，而且在接受联想订单后，生产能力受到怀疑。三星作为世界上最大的显示设备研发、制造厂商，在LCD方面投入了较大精力，致力于不断丰富产品线，目前三星产品涵盖了高中低端市场。前文提到三星生产世界第一台24英寸LCD，显示了它的技术实力，而三星又将新技术不断融入到各层次产品上，主要以新技术、高品质新技术、高品质迎接市场竞争。
LCD技术仍处在不断发展、完善的阶段，台、日、韩三大产地的发展方向各有不同，它们之间既存在竞争，又有着合作，正是这些因素促使了LCD向前发展。目前，在a-Si技术方面，日、韩各有千秋，而以三星为首的韩国厂商正在逐步缩小与日本的差距，甚至在许多方面已经超越了日本，随着日本厂商研究重点的转移，三星等厂商已经逐渐成为主流TFT技术的佼佼者。在高新技术发展日新月异的今天，只有站在技术阵地的最前沿，才能够使自己立于不败之地。我们期待着LCD技术的不断发展，期待着我们的国货能够走出国门与其他大牌在世界的大舞台上一争高下！