超越視覺極限

在2004年，當15英寸液晶（LCD）顯示器嶄露頭角之時，桌面的主流是17英寸CRT顯示器。當時兩者的分辨率都是1024×768，業界為LCD和CRT哪個更佳展開了一場唇槍舌劍的爭論。短短7年時間過去，顯示設備領域已經發生了翻天覆地的變化——CRT無可挽回地成為了逝去的黃花，液晶顯示器已穩穩占據了桌面顯示設備的主流，而廣視角、大屏幕、全高清、LED背光、3D顯示等名詞則先后成為顯示領域的熱門主題。與此同時，平板顯示技術的發展還促進了智能手機、平板電腦和數碼影像設備等一系列產品的發展和演進——這是一個平板顯示技術呼風喚雨的時代。

不過，相對于人類的視覺極限而言，以液晶顯示為代表的平板顯示技術仍然存在不足，比如肉眼可見的像素單元、難稱完美的色彩表現力以及可視角度的痼疾等等。攻克這些難題正是顯示技術的發展目標。

如今，以超高分辨率為核心的顯示技術第二次革命已呼嘯而來，隨著技術的發展，視覺極限的壁壘會被打破嗎？OLED技術和LCD技術將是何種關系？平板電腦能夠擁有超越全高清的分辨率嗎？電子書可以卷起來隨身攜帶嗎？不久的將來，人們關于顯示設備的許多夢想就會變成現實。

液晶顯示如日中天

幾年前如火如荼的液晶與等離子之爭，如今看來已經沒有任何懸念：液晶顯示技術已經克服了諸多缺陷，無論在制程技術還是在顯示效果方面都已經日臻成熟，牢牢地占據了市場的主流地位。

制程技術：為何停滯不前

多年來，液晶面板領域的一大看點就是各大廠商爭相更新面板的制程技術，擁有第幾“代”生產線往往決定了廠商的技術實力。當國內的面板廠商尚在建設6.5代線時，夏普在堺市的第10代生產線工廠已于2010年正式投產。如今一年多過去了，其他廠商并沒有跟進傳統的制程技術之爭，這到底是什么原因呢？

造成制程“停滯不前”的原因是多方面的，但最主要的原因是錢：2008年金融危機以來，發達國家的平板電視市場幾乎陷入停滯狀態，以中國為代表的新興國家市場增長也不如預期那樣強勁，使得主要面向大屏幕的高代數生產線陷入了產能過剩的狀態。近來夏普的堺工廠傳出了停工的消息，業界甚至傳聞夏普可能將10代線售給中電熊貓。作為液晶面板行業產量最高的“四大金剛”，三星和LG在這樣的大形勢下停止了10代線的建設，友達、奇美則爆出了2011年第二季度巨額虧損，各大行業調查機構也紛紛表示，2012年大屏幕面板的需求可能低于此前的預期，這更打消了各大廠商對更新制程的興趣。

與大屏幕平板電視的市場停滯相反，平板電腦和智能手機的快速成長則刺激了中小尺寸面板的需求，而生產中小尺寸面板（特別是低溫多晶硅面板），10代線的優勢并不明顯。2011年伊始，大名鼎鼎的夏普龜山第二工廠、松下姬路工廠（均為8/8.5代級別）等液晶電視的生產基地紛紛開始轉產中小尺寸面板，友達、奇美等廠商也不愿再做大尺寸面板的賠錢生意，因此2012年中小尺寸面板必將產量大增。而隨著平板電腦和智能手機的普及，其市場增長在2012年也會略微放緩，兩方面的影響將導致2012年中小尺寸面板市場趨向飽和。在這種形勢下，開發高性能的面板以搶占市場先機，對于各大廠商而言可謂生死攸關。

盡管制程的更新停滯不前，但在制造技術方面的革新腳步并沒有因此而放緩，光配向技術就是一個明顯的例子。夏普最早開發了紫外光配向技術UV2A，可使顯示器減少漏光，令對比度提高20%~30%。友達光電也擁有類似的技術，這些技術是基于VA型液晶產品的。最近，奇美則公布了IPS型液晶的光配向技術，并決定在2012年中期利用這一技術生產中小尺寸液晶面板，試制品為4.5英寸、720p分辨率的低溫多晶硅液晶屏，對比度可達1000:1。

中小尺寸面板：技術創新的熱點

由于中小尺寸面板對像素密度、能耗、可視角度、色彩還原能力等指標均有較高要求，因此近年來它已經成為各家廠商展示自己最先進技術的競技場。目前中小尺寸面板技術創新的核心則非超高分辨率技術莫屬。

提高分辨率的關鍵問題在于增加TFT元件的載流子遷移率，這樣才能解決像素面積減小帶來的TFT元件尺寸需要同步減小、開口率需要提高等一系列問題。一般而言，采用更新的材料是提高載流子遷移率的有效手段。目前，低溫多晶硅是運用最廣泛的小尺寸高分辨率面板材料，它是東芝1997年開發投產的面板技術。想要達到更高的遷移率，就需要使用金屬氧化物型的TFT材料。在過去數年中，已經有大量關于高效率的金屬氧化物TFT材料的報道，比如IGZO（銦-鎵-鋅-氧）半導體器件，使用這種氧化物的TFT載流子遷移率可以達到非晶硅的數十倍以上，與低溫多晶硅相當。低溫多晶硅TFT和金屬氧化物TFT面板的前途均被業界看好，雖然前者已經量產若干年，不過，后起之秀金屬氧化物型TFT技術也已經日趨成熟，有多家企業表示將在2012~2013年量產IGZO型產品，因此它們的市場占有率將會顯著增長。但在2012年，低溫多晶硅+IPS的組合仍將是高分辨率中小尺寸面板最常見的形態。

新技術的發展使超高分辨率成為可能，在產品方面，行動最迅速的是LG公司，它擁有的IPS技術能夠比其他廣視角液晶技術更適應較小的像素面積。在推出了iPhone 4手機著名的Retina顯示屏之后，LG公司又進一步公開了主要針對中小尺寸超高分辨率顯示的AH-IPS技術。該技術可將手機用液晶屏幕的分辨率提高到300ppi以上，平板電腦用液晶屏幕的分辨率也可以提高到210ppi~250ppi。目前，采用AH-IPS技術的超高分辨率液晶面板產能正在迅速增加，2012年，將會有大量高端智能手機和平板電腦采用這類液晶屏。按照目前的進步趨勢，到2015年，主流智能手機的分辨率將會高達400ppi以上，旗艦型號突破600ppi也絕非天方夜譚。目前，液晶屏幕像素密度紀錄屬于東芝公司，它開發的一款低溫多晶硅TFT，6.1英寸液晶屏的分辨率達到2560×1600，也就是498ppi的像素密度。甚至VA（垂直排列）陣營的三星也“叛逃”到了IPS所屬的水平排列陣營，在FPDA2011展會上，三星展出的兩塊10.1英寸的2560×1600分辨率的液晶面板使用了所謂PLS模式，原理與IPS和FFS類似，分別采用IGZO TFT和低溫多晶硅TFT驅動，后者將于2012年量產，用于Galaxy Tab的后續產品。

除了分辨率的進步外，中小尺寸面板幾乎都會搭載的觸摸功能也得到了進一步的優化，此前的電容屏幕是將電容型觸摸傳感薄膜與面板玻璃貼合而成，或是采用兩塊玻璃粘貼組合。而新一代的電容型觸摸屏則采用了一體化設計，也就是在面板玻璃上直接形成ITO薄膜和傳感器，大幅度降低了屏幕的重量和厚度。此外，電容型屏幕的靈敏度也獲得了提高，比如美信公司推出的觸摸面板用控制器IC“MAX11871”（Galaxy Tab搭載）就實現了戴手套也能夠輸入的高靈敏度。中小尺寸面板的另一個課題是節能，索尼公司利用RGB+W的方式，在每個像素模塊中追加了白色像素，從而提高了屏幕在同等能耗下的亮度。該技術被命名為“WhiteMagic”，能使3英寸屏幕的能耗減少50%——通常屏幕的能耗要占到智能手機能耗的70%左右，這對延長智能手機的使用時間很有幫助。

大尺寸面板：4K2K將成趨勢

在普及全高清之后，平板電視也在尋找新的增長點，3D和裸眼3D功能成為大部分廠商的選擇。不過，欣賞3D內容需要搭配專用眼鏡，而流行的裸眼3D技術觀賞效果很難令人滿意，還會降低分辨率。平板電視的“畫質派”堅持認為，圖像質量才是平板電視的生命，2D畫質的提升應該優先于3D功能。不過，在提升分辨率的議題方面，二者的意見則是基本統一的，4K2K對畫質更加有利，同時也能提高裸眼3D的分辨率。目前，4K2K規格已經逐步成為平板電視下一代的技術標準。

著力推動4K2K的主要是那些在高端電視領域呼風喚雨的日本廠商，但在4K2K普及之路上最大的攔路虎反倒不是其高昂的價格，而是沒有足夠多的滿足4K2K級別顯示質量的信號源。最現實的解決方案是對目前的全高清信號加以升頻，使之細節更加豐富，適合4K2K級別的應用，這樣的升頻器目前已經實現了商品化。

在各類升頻器中，日本I3研究所的超分辨率升頻器“ICC”的畫面效果最為出色。I3研究所的創始人是原索尼公司的高精細度解析技術“DRC”（標清-高清信號轉換）的發明人近藤哲二郎，2011年，他們開發的ICC芯片問世，其英文名為“Integrated Cognitive Creation（綜合認知創造）”是指人腦對光線刺激感應并生成圖像的過程，這也反映了發明者對ICC技術的自信。ICC可以將普通高清信號通過插值生成4K2K信號，2011年9月的IFA2011展會上，夏普公司展出了使用ICC升頻器的試制品4K2K電視，它的觀看效果遠遠好于普通高清電視和裝備了其他品牌商用升頻器的4K2K電視，引起了不小的轟動。目前，夏普正和I3公司合作，對夏普面板、ICC芯片和相關電路進行優化，爭取在2012年上市60英寸以上級別的產品。

其他公司的進化腳步也不慢：東芝公司的4K2K級別電視REGZA 55X3/55ZL2已經量產供貨。它們都使用了基于CELL處理器開發的“CEVO”超解像引擎，擁有多種分辨率提升模式，還搭載了裸眼3D功能。不過，這兩款頂級電視的發布售價高達8000歐元左右，只有高端消費者才會考慮選購。索尼公司則打算在2012年上市4K2K級別的電視，它的超解像處理引擎是由DRC芯片改進而成，最小尺寸為56英寸。松下和三星還曾經分別展出過58/103/152英寸LCD和63英寸的4K2K PDP（等離子體）電視。不過，由于目前PDP在用戶群中的接受程度越來越低，上述公司已經逐漸放棄了這些業務。當然，也有物美價廉的4K2K級別的液晶電視產品可供選擇：奇美在FPD 2011上展出了最新的46英寸4K2K液晶面板，它的像素密度為96ppi、120Hz規格，采用IPS方式和非晶硅TFT驅動元件，應用了成熟和低成本的技術，相信不久即可量產。

很多讀者可能會對我們不用“超高清”這個詞匯來形容4K2K顯示技術感到納悶，這是因為超高清視頻（SHV）這個詞另有歸屬——早在1995年開始，NHK就著手研究SHV技術，目標是實現8K4K的視頻播放——要知道那可是在標清當道的年代！這也意味著4K2K并非是大屏液晶分辨率的盡頭。在2011年6月，夏普公司和NHK聯合展出了85英寸規格、分辨率高達7680×4320（大約3300萬像素）的超高清電視，為了達到這一驚人的分辨率，夏普在面板中采用了“低負荷布線技術”（一些分析人士認為是銅布線技術）。除了超高清電視外，超高清投影、超高清攝像機和超高清播放設備也已經實現了技術上的突破，預計在2020年左右，超高清將取代4K2K成為新的視頻標準。

部件：新品層出不窮

一張液晶屏幕需要玻璃基板、面板、各類薄膜以及光源等多種部件，因此液晶顯示技術的發展也離不開它們的配合。這里，讓我們來簡單瀏覽一下相關部件的技術進步。

對面板玻璃而言，透光率是個非常重要的指標。日本電氣硝子公司開發的“隱形玻璃”就是一款神奇的產品。這種玻璃采用了特殊的配方，光線透射率達到99.5%，再加上表面鍍的30多層納米級別的防反射膜，就可將反射率降到0.1%以下，（普通玻璃面板的反射率大約為8%）。如果不仔細看，人們很難發現這款玻璃面板。旭硝子的同類產品反射率則能夠達到0.16%，也相當出色。康寧公司則面向中小尺寸面板應用推出了一系列高熱穩定性以及超薄型基板，甚至還有厚度僅50um、能夠像塑料片一樣卷曲起來的玻璃基板，可以用于柔性顯示，這大大顛覆了普通人對玻璃的認知。此外，第11代生產線應用的大尺寸玻璃基板也將在今年年底開發成功，但從目前的形勢看，未來一兩年內它都難有用武之地。除了傳統的玻璃外，樹脂薄膜也在柔性顯示以及觸摸屏幕等領域開始大顯身手。

在光源方面嶄露頭角的則是OLED光源。目前流行的LED光源是點光源，需要加入導光板和光擴散膜，而作為面光源的OLED則可以省去光導工藝，同時還能提高畫面的色彩質量。2011年，三星和LG都開工建設了以OLED為光源的TFT-LCD生產線。同樣，利用單色性好的激光也可以改善色彩，三菱電機的55英寸“激光液晶電視”采用了紅色激光+綠/藍LED的光源模式，可將紅色方向的色彩范圍擴大30%左右。3M公司的“空氣導光板”技術則利用空氣作為導光介質，既節約了成本，又減輕了重量。住友3M最近展示了用于52英寸液晶電視的“Air Guide 2”導光板系統，它的重量僅為0.2kg，而一塊傳統的導光板系統則重達3.2kg。液晶面板附加一些新奇的功能也很令人著迷，比如三星公司推出的可以從液晶面板發出聲音的構造元件，使用這一技術可以將手機的麥克風和揚聲器開口部分取消，這對于手機的防水有特殊的意義。限于篇幅，還有許多新奇的技術不能一一介紹，CHIP將選擇適當的時機為讀者展示這些技術。

OLED顯示迎來希望

與OLED光源技術不同，OLED顯示技術對于大部分讀者來說并不陌生，它們已經在MP3/MP4和智能手機上得到廣泛應用，特別是三星在自己的高端智能手機上配備的AMOLED顯示屏，在日照強烈的條件下也擁有良好的顯示效果。那么，在超高分辨率的時代，OLED的春天是否將會來臨？

中小尺寸：超高分辨率技術是關鍵

受限于制造成本，OLED顯示技術依然只能在中小尺寸面板，特別是智能手機面板領域應用。由于低溫多晶硅TFT和金屬氧化物TFT也非常適合用于OLED顯示，因此OLED技術和TFT-LCD技術均能從這方面的發展中獲得好處。目前，在OLED應用方面居于領先地位的是三星（SMD，三星移動顯示）、索尼等日韓企業，其中三星的AMOLED在中小尺寸面板中獨樹一幟，盡管沒有被蘋果手機搭載，但是使用AMOLED的三星手機依然創造了令人驕傲的銷量紀錄，還成功地得到了Google的青睞。

與液晶顯示相比，OLED顯示的優點在于色彩鮮艷，強光下更清晰；液晶顯示則更成熟，成本低，易于精細化，綜合看來二者則各有千秋。不過，在即將到來的超高分辨率浪潮中，OLED面板暫時處于劣勢，這也是蘋果不選擇OLED屏幕，以及其他移動顯示屏幕供應商對OLED顯示謹小慎微的原因：傳統的OLED顯示技術需要用到金屬掩膜蒸鍍法或是噴涂法（類似噴墨打印技術）形成R、G、B三種像素，但目前無論哪種方法，都無法達成較高的真實像素密度（不使用渲染法）。而且像素密度越大，所需成本越高。因此，如何將分辨率提升到TFT-LCD的水平，是現在OLED亟需解決的問題。看起來，三星和索尼公司似乎找到了這一問題的答案。在SID 2011展會上，索尼發表了綜合使用噴涂法和金屬掩膜蒸鍍法、一舉將OLED像素密度提升到270ppi的技術，盡管還不能與超高清晰度的TFT-LCD相提并論，但這畢竟是一個可喜的開端。而就在2011年9月，三星的旗艦手機Galaxy S2 HD LTE/Nexus的4.65英寸屏幕分辨率達到了1280×720（720p），像素密度提升躍升到316ppi，幫助三星進一步鞏固了其在中小尺寸OLED面板領域的霸主地位。

達到超高分辨率另一個解決方案就是使用白光OLED搭配彩色濾光片的方式，這也是目前大部分OLED廠商最可能選擇的技術路線。它避免了過分復雜的涂布工藝，可以形成比液晶單元更小的子像素，只要濾光片和TFT單元能做得足夠小，像素密度可以一直提高下去。這一技術手段已經被運用到電子取景器（EVF）的制造中：索尼公司剛剛公開（已經上市）的用于新一代單反和微單相機的OLED型EVF ECX332A以0.7英寸的規格，實現了高達1280×720的分辨率，它的像素尺寸僅為3.3μm×9.9μm，遠遠小于最精細的TFT-LCD。如果制造成本能夠進一步降低，這一成果也許將打破目前中小尺寸平板顯示微妙的平衡。盡管白光OLED+濾光片的模式會損失亮度，色彩也不如三原色型的傳統OLED，部分犧牲了OLED顯示的優勢，但畢竟得大于失。無獨有偶，羅姆公司也在近期推出了800×600、0.47英寸的OLED EVF屏幕，預計在2013年量產，它也采用了白光OLED+彩色濾光片的模式。

大尺寸：成本和良率問題

OLED大尺寸化也是OLED成長過程中需要攻克的主要難題，然而目前看來，由于液晶顯示的技術進步，短時間內OLED在大尺寸顯示方面還難有作為。阻礙OLED大尺寸化的攔路虎是良品率，無論是蒸鍍法還是印刷法，都無法解決大尺寸下OLED缺陷過多的問題，目前大尺寸OLED顯示器的規格依然徘徊在30英寸左右，最先進生產線為5.5代，價格則只有行業用戶可以問津。此外，OLED的壽命也較短，難以與LED光源的TFT-LCD動輒數萬小時的半衰期壽命相提并論。更為令人擔憂的是，形成OLED模塊的主要制造流程各達十余個步驟，而液晶顯示模塊僅需要大約4步，這直接提高了OLED的制造成本，因此即使連AMOLED的老大三星公司也對OLED的大尺寸化持謹慎態度。

前文中提及的白光OLED+彩色濾光片的模式可能會為OLED市場注入一絲新鮮空氣。在各大廠商中，LG公司對大尺寸OLED顯示持樂觀態度。有消息聲稱，盡管LG由于AH-IPS的成功削減了OLED的投入，但在2012年下半年可能會推出55英寸的白光OLED電視（基于柯達開發的技術）試水市場，并越過5.5代線，直接用8代線生產這款產品。

柔性和超薄顯示：來自電子紙的挑戰

盡管在大尺寸化方面受阻，但在柔性、超薄和功能化方面，與液晶顯示相比OLED顯示依然具有先天性的優勢。目前，各大廠商開發的基于OLED的柔性顯示技術都取得了不錯的進展，綜合看來，OLED柔性顯示技術已經日臻成熟，有望在近一兩年內達成實用化。來自某些方面的消息稱，三星公司將在2012年發布一款使用柔性OLED屏幕的智能手機，而后則是柔性平板電腦產品。此前友達光電展示過一款32英寸、厚度則僅有3mm左右、采用IGZO TFT驅動的全高清OLED電視，近來再次關注OLED顯示領域的索尼則推出了面向行業應用的25英寸超薄OLED顯示器。

不過在柔性和超薄顯示領域，OLED的競爭對手實力也很強勁，電子紙技術就是其中之一。盡管在色彩和響應時間等方面不及前者，但電子紙的成本更低廉，能耗也少，非常適用于柔性顯示。在FPD2011上，友達光電展示的一款6英寸、SVGA分辨率的柔性電子書僅有0.127mm厚，僅依靠背部的太陽能電池供電就可使用。從目前的趨勢來看，柔性顯示領域中，OLED和電子紙一“動”（適合顯示動態）一“靜”（適合顯示靜態）的格局已經形成，但二者并非井水不犯河水，誰先取得革命性的技術進步，就有可能將競爭對手淘汰出局。

格局與展望

CHIP認為，平板顯示領域的第二次革命是以超高分辨率技術為核心的顯示技術創新。對于中小尺寸平板顯示而言，其特征是超過人眼分辨能力的顯示技術；對于大尺寸平板顯示而言則是4K2K顯示技術。也許不久我們可以自豪地說，人眼的分辨率極限已經被成功超越。在這次技術革命的浪潮中，基于中小尺寸顯示需求的技術創新成為熱點，而大尺寸顯示需求則略顯疲軟，這也反映了目前移動需求增長火爆（特別是平板電腦、Ulktrabook和智能手機）、平板電視增長緩慢的大趨勢。

在這次革命之初，韓系廠商成為最大的勝利者。在中小尺寸液晶顯示技術方面，LG公司的AH-IPS技術獲得了眾多用戶的青睞，可謂春風得意馬蹄疾；而在OLED顯示方面，三星公司則憑借著在AMOLED方面多年的技術積累成功搭上了超高分辨率顯示的快車。而以往在技術領域有著深厚積淀的日系廠商則不得不吞下此前輕視中小尺寸顯示、注重大尺寸顯示的苦果。痛定思痛，索尼、東芝和日立等三家公司合并了中小尺寸顯示業務，成立了全新的“日本顯示器（Japan Display）”，試圖合三家之力來扳回劣勢。究竟這家新公司能否“拳打三星，腳踢LG”，則是個未知數。而在新型面板技術競爭中，大陸和臺灣廠商則陷入了跟隨與落后的惡性循環中，目前主要研發資金投入仍局限于液晶電視使用的大型面板，對整個產業的影響力十分有限。

平板顯示是一個資金和技術密集的產業，需要長時間的技術研發和經驗積累。如今，新技術的浪潮正撲面而來，而技術的革新總是伴隨著產業的變革。能否抓住機遇，成為未來顯示領域的新王者，是擺在每一個平板顯示企業面前的機會與挑戰，而消費者永遠是技術革新的受益者。我們期待著在不久的將來，更大的屏幕、更高的分辨率、更多樣化的顯示介質，在新技術的推動下，帶給我們一個更加清新靚麗的新視野。

超高分辨率顯示技術的價值

超高分辨率通常意味著過小的字體、更高的能耗以及令人難以接受的價格，因此普通消費者往往敬而遠之。不過，在測繪遙感、醫療衛生、出版印刷和專業制圖等專業領域，高分辨率顯示設備有著重要的用途。以醫療行業為例，擁有高達800萬像素的平板顯示器能夠成為醫生的好幫手，因為它可以更清晰地顯示病灶的細節。

那么，日常生活中，我們是否需要超高分辨率呢？這個答案依舊是肯定的。而且，根據顯示設備面積的大小，我們可以將平板顯示設備細分為電子取景器（EVF，1英寸及以下）、智能手機屏幕（3~5英寸）、平板電腦屏幕（6~10英寸）、筆記本電腦屏幕（10~17英寸）、桌面顯示設備（15~30英寸）以及平板電視屏幕（大于37英寸）等不同的用途。其中，電子取景器的規格僅為0.5~1英寸，但由于它使用時離人眼最近，因此擁有高達近百萬的像素（以一個完整的R/G/B單元為一個計數單位），遠遠超越人眼的分辨能力。2010年發布的iPhone 4則是第一款裝備了超越人眼分辨能力顯示屏的手機（960×640像素、3.5英寸、像素密度達到324ppi），如今這一優良傳統也被iPhone 4S所延續。在較大尺寸的平板顯示領域，對于超高分辨率的需求意愿則隨著尺寸的增加（實際上也是觀看距離的增加）而減小。Display Search調查和分析的結果顯示，到2015年，大尺寸平板顯示（大于9.1英寸）的像素密度需求將從88ppi增加到98ppi，而中小尺寸（9英寸以下，但包含10英寸平板）平板顯示則會從180ppi增加到210ppi，這也意味著10英寸的平板電腦將會至少擁有全高清（1920×1080，約合218ppi）的分辨率。

同樣，在平板電視和桌面顯示器方面，盡管全高清內容尚未完全普及，但相關產業已經迫不及待地在為4K2K規格布局了。一些業界資深人士認為，與現在流行的3D技術相比，更高分辨率的細膩畫面，更加接近真實的臨場顯示效果才是平板顯示設備應該追求的。在2011年的平板顯示展會（FLAT PANEL DISPLAY Asia，FPDA）上，多家廠商展示了4K2K規格的平板電視，其中有些型號已經上市銷售。可以預見，4K2K將會是未來數年平板電視的發展熱點。