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新型顯示器是指相對(duì)于傳統(tǒng)真空顯示器(CRT)而言的平板固體顯示器(FPT)，主要包括液晶顯示器(TFT-LCD)、有機(jī)電致發(fā)光顯示器(OLED)、等離子顯示器(PDP)、無機(jī)厚膜電致發(fā)光顯示器(TDEL)、場發(fā)射顯示器(FED)、發(fā)光二極管大屏幕顯示器、激光顯示器、投影顯示器等。

20世紀(jì)末，在顯示技術(shù)轉(zhuǎn)型的激烈競爭中，液晶顯示器克服重重困難，戰(zhàn)勝了PDP、FED、TDEL，成為新世紀(jì)的主流顯示器。從1991年日本東芝第一條玻璃基板尺寸的300mm×400mm的一代TFT-LCD生產(chǎn)線投產(chǎn)，到2009年日本夏普玻璃基板尺寸為2880mm×3130mm的第十代TFT-LCD生產(chǎn)線投產(chǎn)，液晶顯示器產(chǎn)能迅速擴(kuò)大，2010年全球TFT-LCD的產(chǎn)值已經(jīng)達(dá)到925億美元，這在全球的工業(yè)發(fā)展史上都極其罕見。不久的將來，全球新型顯示器及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的規(guī)模將超過5000億美元，成為21世紀(jì)的標(biāo)志性產(chǎn)業(yè)。

2011年，由于中國高世代TFT-LCD生產(chǎn)線建設(shè)加速，使得國際上平板顯示器產(chǎn)業(yè)的格局發(fā)生了深刻變化。中國正在成為全球新型顯示器的制造中心和研發(fā)中心，國內(nèi)外新型顯示器產(chǎn)業(yè)處于動(dòng)蕩之中，未來新型顯示器技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。

產(chǎn)業(yè)進(jìn)入以技術(shù)改進(jìn)為核心的階段

從1991年的一代線到目前的十代線，TFT-LCD的產(chǎn)業(yè)規(guī)模雖然擴(kuò)大了數(shù)百倍，但其核心技術(shù)卻沒有任何變化，仍然處于技術(shù)發(fā)展的初級(jí)階段。過去的20年時(shí)間，TFT-LCD作為一個(gè)革命性的新產(chǎn)業(yè)，為了戰(zhàn)勝其他的競爭對(duì)手，主要工作是完善其基本性能，進(jìn)而占領(lǐng)市場，并取得了輝煌的成就，奠定了液晶顯示器在新型顯示器產(chǎn)業(yè)中的霸主地位，完成了初級(jí)階段的任務(wù)。

TFT-LCD在激烈的競爭中脫穎而出的秘密就在于它是一種雜交的綜合性技術(shù)產(chǎn)品。它主要由半導(dǎo)體開關(guān)管TFT、背光源、彩膜、液晶、偏振片、玻璃基板、驅(qū)動(dòng)電路等基本部件組成，其中任何一個(gè)部件的進(jìn)步都會(huì)推動(dòng)液晶顯示器向前發(fā)展。液晶顯示器產(chǎn)業(yè)初級(jí)階段急風(fēng)暴雨式的產(chǎn)能擴(kuò)張階段已經(jīng)結(jié)束，產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)入了以技術(shù)改進(jìn)為核心的技術(shù)提升階段。在最近10年，液晶顯示器將在系統(tǒng)集成、降低功耗、降低成本3個(gè)方面取得重大突破。

替代非晶硅TFT技術(shù)已有實(shí)質(zhì)進(jìn)展

從系統(tǒng)集成的角度來看，TFT是大規(guī)模半導(dǎo)體集成電路技術(shù)的延伸，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，TFT的技術(shù)發(fā)展?jié)摿薮螅蔷Ч鑄FT只是它的起點(diǎn)。今天，非晶硅TFT已經(jīng)不能滿足市場對(duì)3D電視和其他超高分辨率顯示器的要求。3D電視需要4倍高清，甚至16倍高清的像素密度，從單位像素密度上講，只有要求400ppi，甚至800ppi，才能獲得精美的立體圖像。由于非晶硅材料只有1.4eV的禁帶寬度，對(duì)可見光高度敏感，無法實(shí)現(xiàn)高密度像素的顯示，同時(shí)非晶硅電子遷移率太低，只適合做開關(guān)管，因此無法實(shí)現(xiàn)更高水平的電路集成，成為制約液晶顯示器可持續(xù)發(fā)展的最大技術(shù)瓶頸。

尋找更先進(jìn)的TFT的工作近年來已經(jīng)取得很大進(jìn)展，以氧化鋅為代表的新型TFT的產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)開始，我國京東方已經(jīng)研制出18.5英寸氧化半導(dǎo)體(IGZO)TFT-LCD電視，技術(shù)基本上和國際上的最先進(jìn)的水平同步。由于氧化物寬禁帶半導(dǎo)體的禁帶寬度在3.7eV左右，對(duì)可見光是完全透明的，因此用氧化物半導(dǎo)體制造的TFT可以是完全透明的，不存在開口率的問題。

由于氧化物TFT的遷移率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于非晶硅TFT，因此第一步用氧化物TFT完全可以滿足3D電視高像素密度的需求。氧化物半導(dǎo)體優(yōu)異的物理特性和優(yōu)異的成膜工藝特性，隨著研究工作的深入，對(duì)如何實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電路、解碼電路、接收電路乃至計(jì)算機(jī)的CPU系統(tǒng)集成，其研究目標(biāo)和技術(shù)路線已經(jīng)基本明確。

成本和功耗仍有巨大下降空間

從降低功耗的角度來看，液晶顯示器的功耗與等離子和OLED相比，相對(duì)較低，但是液晶顯示器功耗仍然有巨大的下降空間。我們可以粗略地計(jì)算一下現(xiàn)在非晶硅TFT-LCD的光透過率，計(jì)算顯示，目前，液晶顯示器中90%以上的光會(huì)被浪費(fèi)。采用氧化物半導(dǎo)體，從技術(shù)上可以實(shí)現(xiàn)TFT的開口率100%。將來自然光閥取代目前的液晶材料可以取消偏振片，液晶顯示器的光透過率將有近10倍的提升空間。

另外LED發(fā)光二極管作為背光源燈，其發(fā)光率目前大約在每瓦100流明左右，隨著技術(shù)的發(fā)展，LED燈的發(fā)光效率可以期待達(dá)到每瓦180流明～200流明，光源的效率還有80%至100%的提升空間。這里還沒有涉及全彩色反射式TFT-LCD的技術(shù)改進(jìn)對(duì)降低功耗的貢獻(xiàn)。未來40英寸的液晶顯示器的功耗可能會(huì)降到10瓦左右。

從降低成本的角度來看，液晶顯示器的成本主要由背光源、彩膜、液晶、偏振片、驅(qū)動(dòng)電路、玻璃基板、其他材料和制造成本(包括設(shè)備、廠房、動(dòng)力、人工)等組成，其中六大部件的成本高達(dá)80%以上。通過技術(shù)改進(jìn)，彩膜和偏振片將被取消，驅(qū)動(dòng)電路有望被直接集成到玻璃基板上，廠房和設(shè)備通過折舊若干年以后就是零成本。電子打印技術(shù)已經(jīng)開始在PI涂布、彩膜制造工藝中應(yīng)用，不僅降低了成本，節(jié)約了大量的材料，也使液晶顯示器的制造更加環(huán)保。現(xiàn)在開展的TFT的電子打印技術(shù)的研究，目標(biāo)是取消整個(gè)曝光工藝，將進(jìn)一步降低液晶顯示器的制造成本。液晶顯示器在系統(tǒng)集成、場序背光源和自然光閥三大技術(shù)革新取得成功后，將成為最廉價(jià)的顯示器。

由于液晶顯示器的特殊結(jié)構(gòu)，液晶顯示器不會(huì)產(chǎn)生像CRT、PDP、OLED等自發(fā)光顯示器不可避免的像素老化以及使用中的色彩漂移等問題。液晶顯示器亮度下降只需要更換燈管就可以總是保持人們需要的亮度與色彩。

液晶顯示器的規(guī)格多種多樣，既可以做微顯示器、手持終端、桌面終端，也可以做投影顯示器；既可以做寬視角顯示器，也可以做保密用垂直視角顯示器、車載導(dǎo)航的雙畫面顯示器。液晶顯示器可以根據(jù)環(huán)境要求的需要提供任意高的亮度，例如軍用飛機(jī)的超高亮度顯示器，非液晶顯示器莫屬。

當(dāng)然，液晶顯示器也可以作成柔性、雙面顯示、透明顯示的效果。液晶顯示器的色彩可以達(dá)到激光顯示器的水平，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出OLED的色彩顯示能力，只要采用激光作為背光源，就是激光水平的彩色效果。挑戰(zhàn)液晶顯示器的霸主地位，必須有革命性的變革，在可以預(yù)見的20年內(nèi)，沒有任何顯示器可以挑戰(zhàn)液晶顯示器的霸主地位。