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受益于产能转移,大陆面板产业行业地位快速提升。根据全球 LCD 厂商产能规划统计,中国大陆新增 LCD 产能占全球新增产能一半以上,到 2020 年全球液晶面板产能的 40%以上将来自于中国。中国大陆已经成功实现了全球液晶面板产能的中移,随着我国政府的大力扶持以及国内企业研发不断取得突破,我国面板产业链整合能力将持续提升。
一、从 TN-LCD 到 OLED,面板技术进步不息
1.1.LCD 市场多技术并存,LTPS TFT-LCD 是发展趋势
1888 年,奥地利植物学家莱尼茨尔在做胆甾醇苯酸酶加热实验时发现,这种晶体在温度超过 145.5℃时会融化成浑浊的液体,继续加热到 178.5℃时,浑浊的液体透明化了。同年,莱尼茨尔的朋友莱曼使用自制的偏光显微镜观察发现,这种液体看似像液体,但是显示出与晶体类似的双折射性,因此与莱曼将其命名为“液态晶体”(liquid crystal),即后来所谓的液晶。液晶被发现后很长一段时间没有得到应用,直到 1968 年才被制作成液晶显示器(Liquid Crystal Display)。
从第一块液晶屏被发明后,LCD 技术发展大致经历了五个阶段,从实验室中的科研产品到走进千家万户的大众消费品,LCD 液晶显示器已经成为了我们生活中的必需品。
和主动矩阵式 LCD。被动矩阵式 LCD 又可分为 TN-LCD(扭曲向列 LCD)、STN—LCD(超扭曲向列 LCD)和 DSTN-LCD(双层超扭曲向列 LCD)。主动矩阵式 LCD 也被称为 TFT-LCD,全称为 Thin Film Transistor LCD(薄膜晶体管液晶显示器),是目前应用最广泛的 LCD 技术。
TN-LCD、STN-LCD 和 DSTN-LCD 这几种被动矩阵式 LCD 原理类似,接下来以TN-LCD 为例,简单介绍被动式矩阵 LCD 的原理。在 TN-LCD 面板中,最外面的是偏光片,用来规范光的前进方向和光通量的最大值;再往内是玻璃基板,两个基板内部夹着彩色滤光片、配向膜等,彩色滤光片是制作在玻璃基板上,拥有红绿蓝三种颜色;再往内就是双电极以及双电极夹着的液晶。
当有光线照射时,先经偏光片矫正然后进入夹层内,如果电极层没通电,液晶会保持原本状态,入射光会被液晶扭转 90 度方向,从而可以全部通过下偏光板,显示屏显示为白色;当加了电压后,液晶分子会调整初始状态,变成竖直的状态,光线会被下层偏光片吸收,进而屏幕呈现出黑色。
被动矩阵式 LCD 由于可视角度小、色彩还原能力有限等多种缺陷已经被逐步淘汰,目前最主流的 LCD 技术是 TFT-LCD。
TFT-LCD中文全称是薄膜晶体管液晶显示器,其与被动矩阵式LCD的结构基本相同,只是把被动式 LCD 上夹层电极变为 FET 晶体管,下夹层改为共通电极。在工作原理上,两者却差别较大。与被动 LCD 不同的是,TFT-LCD 采用“背透式”照射方式,光线从面板底部向上照射。
TFT-LCD 具有更快的响应时间和更丰富的色彩。液晶层需要电压来控制偏转角度,从而控制显示器的灰阶,被动式 LCD 电压由电极施压,而 TFT-LCD 电压由薄膜晶体管控制。TFT-LCD 的每个子像素都配置了一个这样的晶体管开关,都可以通过点脉冲直接控制。这样的设计不但缩短了显示屏的反应时间,同时也可以精确控制显示灰度,因此 TFT-LCD 显示效果比被动式 LCD 更加丰富逼真。
目前 TFT 的基底材料主要有三种,分别是 a-Si、IGZO 和 LTPS。a-Si 指的是非晶硅,早期的 TFT-LCD 都是采用 a-Si 作为基底材料。a-Si 成本低廉,技术含量较低,初期普及速度很快,但是 a-Si 电子迁移率低,而屏幕的 PPI(像素密度)与电子迁移率成正比,因此采用 a-Si 作为基底材料的 LCD 面板分辨率偏低。同时,a-Si 晶体管开关本身面积过大,导致面板的亮度无法做高,这也限制了 a-Si 面板的发展。