大話液晶——歷史背景篇（下）

知識點三

VA（Vertical Alignment） 屏和 TN 剛好相反，它是由豎直向水平方向旋轉。並且不同於 TN 的水平摩擦取向，它的液晶分子是豎直掛靠在配向膜的側基上的，不需要摩擦取向，這樣也使得其工藝相對簡單，更適合電視類大型屏幕的製作。對於VA 屏幕來說：不通電的時候，光是透不過的，屏幕顯示為黑色；通電時液晶分子扭轉，光線被引導而通過，屏幕顯示為白色。但是和 TN 一樣，液晶分子的扭轉過程中動作幅度都比較大，一個由水平變豎直，一個由豎直變水平。

所以同理，VA 在視角方面也稍顯不足，這也是為什麼後來衍生出 MVA 和 PVA 等系列產品的原因。另外，VA 的響應時間比較慢，3.8V 的驅動下響應時間一般為 30ms。由於 TN 和 VA 顯示屏中的液晶分子都是在垂直和水平之間相互切換，所以人手按上去之後，液晶分子的排列均會發生比較大的形變，導致光線的透過受到阻隔，相應的屏幕顯示也會發生一些變化，這就是我們經常提到的水波紋的來歷了。

IPS （In-Plane Switching，平面轉換）技術的出現足足比 TN 晚了20年。但是出來之後最開始卻無人問津，直到後來在 iPhone 上的使用，「硬屏」的概念才真正走進人們的視野。

其實所有液晶顯示屏的顯示原理都是相通的，光線都要通過液晶分子的引導才能穿透頂層的偏振片，進而達到顯示的效果。

IPS不同於 TN 和 VA，它的兩層配向膜為平行排列，液晶分子在溝槽上誘導取向後，也是水平平行排列，這時候液晶形態規整，也沒有發生扭轉，所以光是透不過的，屏幕為常黑狀態。電極的排布也不是上下兩端，而是在底層玻璃的兩邊。於是通電後，液晶分子不需要由水平變為垂直，只需在水平方向上進行扭轉即可引導光線通過。

而正是由於液晶分子始終是水平排列，所以手指按上去時液晶分子形變較小，對屏幕顯示的影響也較小，這就是所謂「硬屏」的來歷了。但是由於電場較弱的原因，液晶分子的扭轉需要依靠相鄰液晶分子的扭轉來一層層帶動，所以如果想要得到更快更好的顯示效果，就需要增大驅動電壓，由此也帶來更高的能耗；不增大驅動電壓就會使響應時間變慢，4.5V 的驅動下響應時間為 20ms，4V 的驅動下響應時間為 25ms。所以大多 IPS 廠商都選擇在這兩者之間找一個平衡點。但是 IPS 也有它的優勢，一方面就是大家都知道的寬視角了，這是因為它內部的液晶分子始終為水平排列，所以不管你從任何角度看到的液晶分子排列狀態幾乎都是一樣的，同理也就是，你從任何角度看到屏幕的顯示效果都是一樣的。

另外 IPS 在色彩還原方面也表現出眾，顏色還原準確且真實。因為液晶分子只在水平方向上旋轉，稍微一動就是一個灰階，這方面的表現大家就可想而知了。還有就是硬屏的結構可使 IPS 做到更輕薄，這也非常符合目前顯示行業發展的需求，所以現如今推出的新款手機大都搭配 IPS 屏幕。

好了，視角問題好不容易解決了。但新的問題又出現了，隨著人們對屏幕解析度、響應速度和顯示色彩等要求越來越高，非晶硅的工藝就開始有些捉襟見肘了。於是科學家們就把視線轉移到了多晶硅上，多晶硅的電子遷移率相比非晶硅足足提高兩個數量級，很容易實現大型化和彩色化，在顯示領域有著得天獨厚的優勢。

但多晶硅的開發之路卻頗為坎坷，起步雖然和非晶硅差不多，但它的難點在於需要經過一個高溫熱處理的過程，溫度大約在1000℃左右，普通的玻璃基板根本承受不了這樣的溫度，石英玻璃倒是可以，但售價也是不菲。所以LTPS（低溫多晶硅）的工藝開發就成了決定成敗的關鍵。經過反覆地研究和論證，最終將溫度控制在600℃以下。並且隨著玻璃面板技術的不斷增強，終於在1996年日本三洋率先推出2.5寸的低溫多晶硅液晶面板，為LTPS-LCD 的開始畫上了濃墨重彩的一筆。隨後的幾年裡，東芝、LG-Philips、夏普和NEC都相繼推出了低溫多晶硅的液晶面板，東芝甚至把尺寸做到了15寸，精工愛普生更是研發出了柔性可彎折的液晶面板。可見科技這一類，只要契機一現，之後的發展簡直可以說瞬息萬變。

經過二十幾年的發展，到現在LTPS技術幾乎是到了爐火純青的地步。手機屏幕也越做越大， PPI 也都在 400 以上，液晶電視也在朝著高清大屏方向發展，這給我們的視覺感受帶來了很大的提升。並且隨著科技的發展，通過資源的合理利用和整合，液晶顯示器也越來越平民化，成本控制做得非常到位。就拿液晶材料的使用量來說，12寸的顯示屏中大概只需要230mg，僅相當於5滴眼藥水的量。現在的液晶屏幕顯示越來越細膩，色彩也越來越豐富，非要說美中不足的點，那也只能是它的厚度和通透性了。畢竟多加一個背光模組，厚度方面的確是有很大增幅的；透兩層玻璃還是三層玻璃，通透性上肯定也是有很大影響的，這也是近些年 AMOLED 能夠備受青睞的最大原因所在。

好了，這一路走來，如果CRT算是第一代顯示終端，那只有LCD能榮膺第二代。PDP充其量只是個夭折的孩子，雖然出身華貴，但無奈先天不足，後天乏力。AMOLED是目前唯一能與 LCD 較勁兒的產品，但冒然將其稱為第三代還為時尚早。雖然它發展勢頭很猛，但仍然只是剛剛邁入爆發期，三星一家獨大的局面也非常不利於整體成本的控制，百花齊放才是行業真正大成的標誌，更何況，還有 Micro LED 的異軍突起。

預告：其實顯示行業很多的技術根源都是來自於日本，包括目前最火的 OLED 技術都是日本人玩剩下的，韓國人卻搞得風生水起。三星和 LG 就靠著這樣的韌性和毅力日漸強盛，而 Sony、松下、夏普和日立等卻坐吃山空，連年虧損。一個是與時俱進的新生弄潮兒，一個是底蘊深厚的老牌巨擘。聊起來一邊是勵志向上的青春劇，一邊卻是唉聲嘆氣的血淚史。

下期大話液晶——企業人文篇（上），咱們不見不散。