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大话液晶——历史背景篇（下）

百家作者：ZEALER订阅号 2018-01-22 15:53:21

知识点三

VA（Vertical Alignment）屏和 TN 刚好相反，它是由竖直向水平方向旋转。并且不同于 TN 的水平摩擦取向，它的液晶分子是竖直挂靠在配向膜的侧基上的，不需要摩擦取向，这样也使得其工艺相对简单，更适合电视类大型屏幕的制作。对于VA 屏幕来说：不通电的时候，光是透不过的，屏幕显示为黑色；通电时液晶分子扭转，光线被引导而通过，屏幕显示为白色。但是和 TN 一样，液晶分子的扭转过程中动作幅度都比较大，一个由水平变竖直，一个由竖直变水平。

所以同理，VA 在视角方面也稍显不足，这也是为什么后来衍生出 MVA 和 PVA 等系列产品的原因。另外，VA 的响应时间比较慢，3.8V 的驱动下响应时间一般为 30ms。由于 TN 和 VA 显示屏中的液晶分子都是在垂直和水平之间相互切换，所以人手按上去之后，液晶分子的排列均会发生比较大的形变，导致光线的透过受到阻隔，相应的屏幕显示也会发生一些变化，这就是我们经常提到的水波纹的来历了。

IPS （In-Plane Switching，平面转换）技术的出现足足比 TN 晚了20年。但是出来之后最开始却无人问津，直到后来在 iPhone 上的使用，“硬屏”的概念才真正走进人们的视野。

其实所有液晶显示屏的显示原理都是相通的，光线都要通过液晶分子的引导才能穿透顶层的偏振片，进而达到显示的效果。

IPS不同于 TN 和 VA，它的两层配向膜为平行排列，液晶分子在沟槽上诱导取向后，也是水平平行排列，这时候液晶形态规整，也没有发生扭转，所以光是透不过的，屏幕为常黑状态。电极的排布也不是上下两端，而是在底层玻璃的两边。于是通电后，液晶分子不需要由水平变为垂直，只需在水平方向上进行扭转即可引导光线通过。

而正是由于液晶分子始终是水平排列，所以手指按上去时液晶分子形变较小，对屏幕显示的影响也较小，这就是所谓“硬屏”的来历了。但是由于电场较弱的原因，液晶分子的扭转需要依靠相邻液晶分子的扭转来一层层带动，所以如果想要得到更快更好的显示效果，就需要增大驱动电压，由此也带来更高的能耗；不增大驱动电压就会使响应时间变慢，4.5V 的驱动下响应时间为 20ms，4V 的驱动下响应时间为 25ms。所以大多 IPS 厂商都选择在这两者之间找一个平衡点。但是 IPS 也有它的优势，一方面就是大家都知道的宽视角了，这是因为它内部的液晶分子始终为水平排列，所以不管你从任何角度看到的液晶分子排列状态几乎都是一样的，同理也就是，你从任何角度看到屏幕的显示效果都是一样的。

另外 IPS 在色彩还原方面也表现出众，颜色还原准确且真实。因为液晶分子只在水平方向上旋转，稍微一动就是一个灰阶，这方面的表现大家就可想而知了。还有就是硬屏的结构可使 IPS 做到更轻薄，这也非常符合目前显示行业发展的需求，所以现如今推出的新款手机大都搭配 IPS 屏幕。

好了，视角问题好不容易解决了。但新的问题又出现了，随着人们对屏幕分辨率、响应速度和显示色彩等要求越来越高，非晶硅的工艺就开始有些捉襟见肘了。于是科学家们就把视线转移到了多晶硅上，多晶硅的电子迁移率相比非晶硅足足提高两个数量级，很容易实现大型化和彩色化，在显示领域有着得天独厚的优势。

但多晶硅的开发之路却颇为坎坷，起步虽然和非晶硅差不多，但它的难点在于需要经过一个高温热处理的过程，温度大约在1000℃左右，普通的玻璃基板根本承受不了这样的温度，石英玻璃倒是可以，但售价也是不菲。所以LTPS（低温多晶硅）的工艺开发就成了决定成败的关键。经过反复地研究和论证，最终将温度控制在600℃以下。并且随着玻璃面板技术的不断增强，终于在1996年日本三洋率先推出2.5寸的低温多晶硅液晶面板，为LTPS-LCD 的开始画上了浓墨重彩的一笔。随后的几年里，东芝、LG-Philips、夏普和NEC都相继推出了低温多晶硅的液晶面板，东芝甚至把尺寸做到了15寸，精工爱普生更是研发出了柔性可弯折的液晶面板。可见科技这一类，只要契机一现，之后的发展简直可以说瞬息万变。

经过二十几年的发展，到现在LTPS技术几乎是到了炉火纯青的地步。手机屏幕也越做越大， PPI 也都在 400 以上，液晶电视也在朝着高清大屏方向发展，这给我们的视觉感受带来了很大的提升。并且随着科技的发展，通过资源的合理利用和整合，液晶显示器也越来越平民化，成本控制做得非常到位。就拿液晶材料的使用量来说，12寸的显示屏中大概只需要230mg，仅相当于5滴眼药水的量。现在的液晶屏幕显示越来越细腻，色彩也越来越丰富，非要说美中不足的点，那也只能是它的厚度和通透性了。毕竟多加一个背光模组，厚度方面的确是有很大增幅的；透两层玻璃还是三层玻璃，通透性上肯定也是有很大影响的，这也是近些年 AMOLED 能够备受青睐的最大原因所在。

好了，这一路走来，如果CRT算是第一代显示终端，那只有LCD能荣膺第二代。PDP充其量只是个夭折的孩子，虽然出身华贵，但无奈先天不足，后天乏力。AMOLED是目前唯一能与 LCD 较劲儿的产品，但冒然将其称为第三代还为时尚早。虽然它发展势头很猛，但仍然只是刚刚迈入爆发期，三星一家独大的局面也非常不利于整体成本的控制，百花齐放才是行业真正大成的标志，更何况，还有 Micro LED 的异军突起。

预告：其实显示行业很多的技术根源都是来自于日本，包括目前最火的 OLED 技术都是日本人玩剩下的，韩国人却搞得风生水起。三星和 LG 就靠着这样的韧性和毅力日渐强盛，而 Sony、松下、夏普和日立等却坐吃山空，连年亏损。一个是与时俱进的新生弄潮儿，一个是底蕴深厚的老牌巨擘。聊起来一边是励志向上的青春剧，一边却是唉声叹气的血泪史。