显示技术的百年演变 从LCD到IGZO
发布时间：2012-3-26 22:24
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1968年，美国RCA公司研发出了世界上第一块液晶显示屏，这成为了液晶显示屏的历史开端，从此拉开了液晶显示器发展的大幕。那么，何为液晶呢？其实，液晶是一种介于固体和液体之间、具有规则性分子排列的有机化合物。在不同的电流电场作用下，液晶分子会做规则旋转90°排列，从而产生透光度的差别。 液晶的发光原理不算复杂，而它的发现，则更是要出乎我们的意料了。十九世纪末，布拉格有一位奥地利的植物学家莱尼泽，他经常从从胡萝卜中萃取出胆固醇。有一天他注意到，在加热一种苯甲酸胆固醇时，胆固醇会产生不同颜色的变化：当摄氏145度时，固态化合物会慢慢熔化呈白云状液体。而温度到了摄氏179度时，白云状会消失，成为清澈透明的液体。当该苯甲酸胆固醇冷却时，颜色的状态则会逆转，最终冷却成为固态结晶体。 这个实验，直接将“液晶”呈现在了世人面前，也让液晶和胆固醇之间产生了密不可分的联系。液晶分子很小，运用在显示屏中不会增加设备的重量，同时液晶这种介质自身是不会发光的，只能利用外部光线形成影像，因此在功耗量的控制上优势很大。这两个特点，足以证明液晶完全可以应用在显示领域，从而改写该领域的发展轨迹！ CRT的成像原理和衰落 说到显示器的演变，CRT这个名字是肯定不能忽视的。CRT（阴极射线管）这种技术最早是1897年由德国人布朗发明。CRT显像管使用电子枪发射高速电子，经过垂直和水平的偏转线圈控制 高速电子的偏转角度，最后高速电子击打屏幕上的磷光物质使 其发光，通过电压来调节电子束的功率，就会在屏幕上形成明暗不同的光点形成各种图案和文字。 CRT显示器是一种使用阴极射线管（Cathode Ray Tube）的 显示器，阴极射线管主要有五部分组成：电子枪（Electron Gun），偏转线圈（Deflection coils），荫罩(Shadow mask) 高压石墨电极和荧光粉涂层(Phosphor)及玻璃外壳。而彩色显像管屏幕上的每一个像素点都由红、绿、蓝三种涂料组合而成，由三束电子束分别激活这三种颜色的磷光涂料，以不同强度的电子束调节三种颜色的明暗程度就可得到所需的颜色，这非常类似于绘画时的调色过程。 CRT显示器具有可视角度大、无坏点、色彩还原度高、色度均匀、可调节的多分辨率模式、响应时间极短等等优点。不过，由于CRT自身体积大，功耗值较大，以及对人体辐射较高 的种种缺点，在追求健康生活理念的消费者心中地位日益下降 。再加上LCD在此时的横空出世，使得CRT显示器在市场上所占的份额急剧减少。 夏普推动LCD发展 前文提到，世界上第一块液晶屏生产与1968年。不过，早期的液晶作为添加在显示屏中的一种材料，表现并不如人意，十分的不稳定，无法体现出来它任何可以商用的价值。而此时，就需要一个技术十分稳健的厂商来给予液晶显示屏足够的研发支持。就这样，日本知名电子厂商夏普成为了促进液晶显示屏技术发展和商用推手的关键一环。 夏普（SHARP）是一家日本的电器及电子公司，创业于1912年，总公司设于日本大阪。作为日本乃至全球知名的大型综合性电子信息公司，液晶发展史上的许多项重要内容都与之有关。在液晶显示器量产初期，许多面板制造厂商都不看好液晶。不仅它的色彩表现与CRT相差甚多，过于大的尺寸也挑战着市场的接受程度。因此，夏普公司抓住了这个契机，在液晶面板的发展史上成为了绝对的领跑者。 作为液晶显示屏制造的先驱者，夏普公司在液晶显示器的生产上可谓不遗余力。1988年，夏普研制成功了14英寸TFT彩色液晶显示器，开创了LCD的新时代；1992年发明了16.5英寸多媒体显示器；1995年，夏普成功开发世界最大的28英寸的TFT薄膜半导体液晶显示器；而在1997年它发布20.1英寸 “Super-View” 液晶屏……至今，夏普品牌旗下的液晶显示器已有几十款。 
20世纪LED的诞生与兴起 就在LCD轰轰烈烈的发展之时，20世纪50年代，英国科学家在电致发光的实验中使用砷化镓的半导体发明了第一枚具有现代意义的LED。而到了20世纪70年代，随着黄色和绿色LED发光器的诞生，人们开始使用LED来作为点阵文字的显示，正式成为了显示设备的一种。此后，LED正式进入了液晶显示器的领域，开始了它快速发展的时代。 LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电能转化为光能。它相比于LCD的特点非常明显：寿命长、光效高、无辐射与低功耗，因此更适合当下消费者对于液晶显示器的需求。而1997年，与液晶显示器、液晶电视以及笔记本电脑产品中关联最紧密的白光LED的诞生，大大加速了LED在民用显示器中的推进。 时至今日，LED横扫整个液晶显示器市场，并且与广视角面板、3D等技术的结合也越来越紧密。产品数量和规格不断在扩充，成为了当下消费者在购买液晶显示器时候的首选。经过了几十年的时间，从胆固醇到LED，显示器完成了一次绝对质变的历史演变。 New iPad助力IGZO面板 不久前，苹果旗下最新产品New iPad正式登陆中国市场。 在这款产品还没有上市的时候，市场上关于这款新产品的猜测络绎不绝。而关注点最大的无非就是它究竟采用什么样子的显示屏，性能又是如何。而它上市之后，也印证了之前的传言——The New iPad采用的是全新的IGZO面板。IGZO为铟镓锌氧化物的缩写，是一种薄膜晶体管技术。在TFT-LCD主动层之上，打上一层金属氧化物。夏普、三星和LGD都具备生产这种面板的能力。 IGZO技术由夏普(Sharp)掌握，是与日本半导体能源研究所共同开发的产品。夏普的IGZO技术可让苹果提供更高分辨率的屏幕。而且避免了小尺寸屏幕带来的两个像素之间，电信号由于像素分布过于密集从而非常容易产生干扰现象。从而在小尺寸液晶面板上实现超高的分辨率，同时保证高质量的显示效果。从实际测试来看，这种 IGZO面板的性能已经全面超越了之前iPad 2所使用的IPS面板。可谓是液晶显示屏继LED、IPS之后又一巨大突破。 从LCD、LED、IPS、OLED到最新的能够小尺寸液晶屏高分辨率化 更加流畅的IGZO面板，它们的性能原理无不是与最初从胡萝卜 中提取出来的胆固醇有着密不可分的关系。因此，IGZO面板， 也可以说是从胆固醇中演变来的。 
液晶真正的演变史 从胆固醇到液晶显示器其实，胆固醇与液晶显示器的关系，在科技界创新大奖上已经被点明。在创新大奖上名列榜首的、来自台湾工业技术研究院(ITRI)研发的薄如纸张的可折叠显示面板的原材料就是今天我们所提到的胆固醇！至此，胆固醇，这个在医学上和生活中备受非议的名词终于走上了高科技的舞台。 薄如纸张的可折叠显示面板而胆固醇液晶显示屏可以应用于多种显示器。除了目前我们常见的LCD、LED显示器之外，它还适用于下一代OLED显示器，在与显示器和关系还可以无限的深入挖掘。在此之前，谁能想到胆固醇竟然会是液晶显示器原材料的发现之处呢？看过这篇文章之后，就让我们带着对胡萝卜和胆固醇的一种“崇敬之情”打开自己的液晶显示器，享受科技带给我们生活的无限美好吧！ 显示器的起源令人意想不到的追溯到了胆固醇。科学技术将似毫不相干的事物紧紧的关联在一起，并演绎了一场让人惊叹的蜕变。而在这长达百年的演变史中，CRT、LCD、LED直到最新的IGZO面板，这些胆固醇的子孙们，见证了这股最为神奇的力量。这就是科学技术的伟大之处，这就是液晶真正的演变史。 OLED的跳跃攻势引发LCD产业的危机 对于构建一个超级LCD面板供应商这样一个计划，最可能导致担心的理由是OLED对LCD的替代作用。 在技术方面，OLED和LCD在面板阶段（不包括LCD的后段模组工艺）是非常的相似：以至于任何一条LCD生产线都可以经济的改造、转产OLED面板。这种转产的投资只是兴建新生产线的不足一半，甚至可能更低。换句话说，今天的液晶之王，则很可能就是明天的OLED之王——这恰恰也是三星“阳谋”的重要部分。 更为恐怖的是，目前全球面板行业处于亏损的主要原因在于以下：金融危机对需求的打击、投资短暂性的过剩、大尺寸电视普及度还较低、以及多家供应商的无序竞争。这些问题随着全球经济的好转，以及三星这个“计划”中的霸主地位的巩固，都会改变。如果从一个3-5年的中长期规划来看，盈利预期不应该成为阻止LCD或者是OLED面板投资的绊脚石。 真正在阻挠三星竞争对手扩大投资的不是现在的“亏损”，而是金融危机的泥潭。日系企业在金融危机中受到日元升值（韩元则在贬值）的影响，效益不佳、亏损巨大。索尼、夏普、松下，三大彩电龙头短期都无力开始新的面板投资计划。台湾面板企业则由于一系列经营性原因（例如没有品牌依托、没有整机利润依托、向来处于供应价的低端位置，以及亏损等）影响，短期内大规模投资新面板线的可能性和资金能力都不强。 另一方面，如果三星苏州工厂投产，其必然具有大陆制造的低成本优势，结合三星的高端OLED战略，其彩电产品线将全面超过日系企业——他们没有大陆面板的低价支持、也没有OLED大尺寸线的技术支持——三星这样的优势至少能领先一年以上。 而随着三星这种竞争优势的确立，全球液晶面板亏损局面即便是在“金融危机”全面好转之后也会依然难以扭转——全球面板业深陷亏损泥潭，尤其是所有竞争者都比三星亏损的厉害得多的情况下，竞争者会不会被彻底甩开、或者干脆踢出竞争阵营呢？——这种可能性绝对不小，这也是三星对“面板阳谋”的最期待结局！ 因此，三星在这个时候、在亏损阴霾之下，发动了LCD的新规模攻势，以及OLED的高世代跨越性技术跳跃攻势，妄图以这两个为依托，彻底甩开竞争者，并成为全球真正的彩电“全产业链”主要核心环节全面领先，尤其是面板这个最核心制造环节、品牌（主要依托先进的OLED电视）这个最核心销售环节全面领先的的彩电企业。 事实上，与三星策略一致的还有全球面板业的二号人物LG。LG旗下的面板公司LGD在广州的一条8.5代线也已经获得国家发改委批准，开工需要的只是市场窗口。另一方面，LG也已经展示过55寸OLED液晶电视，并雄心勃勃的表示“即将上市”。在亏损泥潭中，“加大LCD投资”、“加大OLED投资”、用庞大的帝国身躯和资金链优势彻底甩开竞争者：LG和三星正在走同样的道路。 但是，这条路不仅收益巨大、而且也风险巨大、投资巨大，最终三星、LG能否如愿以偿，还需要时间的检验。 欧司朗全新LED平板玻璃窗 小巧高效能效果惊人 全新 OSRAM Ostar Stage LED 的外形更扁平，其极窄光束和极高亮度是提供紧凑型聚光的基石。这款 LED 是可移动舞台灯（即摇头灯）的理想选择，为摇滚演唱会和其他令人印象深刻的照明布局提供强大的光束。 OSRAM Ostar Stage LED 采用一块涂有防反射涂层的平板玻璃代替普通透镜，使得 LED 的外形更扁平。它的高度仅为 1.23 mm，是平常高度的四分之一，因此可以让聚光灯更加紧凑。 这款全新 LED 的玻璃盖经过优化，能够更出色地将光射入透镜系统。它的光学扩展量（发光面与投射面的发射角/面积比）结合客户光学元件，可产生+/- 9° 的极窄光束，比搭载塑料封装 LED 的聚光灯所产生的光束细了一半，而聚光灯的亮度却因此得以提升到原来的两倍。 采用薄膜技术的表面发射器 这些强大的光源基于 OSRAM Ostar SMT ，同时包含有红、绿、蓝、白四颗不同的芯片。这意味着它基本上能够生成任何色彩。四颗芯片均采用高效薄膜技术制造而成，因此几乎所有的内部生成光都是从顶部发射，使得更多的光得以集中到客户的光学系统中。在脉冲模式下，单个芯片可以在高达 2 安培 (A) 的电流下工作，连续模式下则可以在 1 A 电流下工作，因此达到的最大亮度值分别为：红光 146 流明 (lm)、绿光 234 lm、蓝光 1.3 W 和白光 286 lm。在 10 W 的典型输出下，一颗 LED 的整体亮度可高达 700 lm。这款 LED 的大小适当，外形尺寸小至 5.9 mm x 4.8 mm。在 3.1 K/W 功率下，热阻非常低，而且不存在任何散热问题。持续使用时，能坚持 50,000 小时以上，从而大大延长了摇头灯的使用寿命。 应用范围广 这款 LED 可用在任何尺寸的聚光灯中，从小巧的舞台聚光灯到大型摇头灯均可。欧司朗光电半导体德国总部的 LED 市场经理 Volker Mertens 解释道：“OSRAM Ostar Stage 具有多种色彩和配置，应用范围十分广泛，是灯具设计师的佳音。Ostar 平台还有更多色彩组合正在筹备中。通过混合不同类型的 OSRAM Ostar，能够创造出缤纷色彩，包括柔和色调。” 技术数据 
全新 OSRAM Ostar Stage LED 适用于明亮的颜色混合聚光灯 |
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