電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/吳子鵬）數(shù)字時(shí)代，作為信息顯示載體和人機(jī)交互窗口，顯示屏可以說(shuō)是無(wú)處不在，包括智能家居、智慧座艙、智慧醫(yī)療和社會(huì)傳媒等場(chǎng)景基本都是依托屏幕為信息顯示的載體。當(dāng)前，創(chuàng)新型顯示技術(shù)不斷涌現(xiàn)，屏幕不僅越多越輕薄，同時(shí)柔性顯示技術(shù)取得了巨大的進(jìn)步。

實(shí)際上，顯示器到今天已經(jīng)有超過(guò)一百年的發(fā)展歷史，期間經(jīng)歷了很多代不同的主流顯示技術(shù)，逐漸形成了今天顯示多樣化的繁榮局面。

CRT時(shí)代

CRT（Cathode Ray Tube，陰極射線管）是第一代主流的顯示技術(shù)，1897年Braun博世發(fā)明了這種技術(shù)，后來(lái)被引入到顯示行業(yè)，成為20世紀(jì)最主流的顯示技術(shù)。CRT顯示器主要由電子槍、熒光屏和玻璃外殼三大主體組成。如果更細(xì)分去看，CRT顯示器包括屏幕玻璃、熒光粉、鋁膜、內(nèi)石墨層、外石墨層、偏轉(zhuǎn)線圈、第一/二/三/四陽(yáng)極、陰極、控制柵極、燈絲和高壓嘴等部分組成。

CRT的成像原理是，當(dāng)燈絲發(fā)熱時(shí)，陰極發(fā)射電子束流，并且電子束流隨著柵極和陰極的圖像信息發(fā)生變化，然后這些電子束流經(jīng)過(guò)陽(yáng)極加速，以及場(chǎng)偏轉(zhuǎn)圈調(diào)整，最后高速地打在熒光屏幕上，屏幕上形成了不同的灰度，完成圖像顯示。

1907年，俄國(guó)科學(xué)家Boris Rosing第一次將幾何圖形通過(guò)CRT技術(shù)顯示在屏幕上，不過(guò)這并不是歷史上第一臺(tái)顯示器。第一臺(tái)顯示器誕生于1922年；然后在1925年貝爾德發(fā)明了第一臺(tái)電視機(jī)；1936年，第11屆柏林奧運(yùn)會(huì)首次實(shí)現(xiàn)電視實(shí)況轉(zhuǎn)播，加速了CRT電視的普及。

在中國(guó)市場(chǎng)，第一臺(tái)CRT電視誕生于1958年，是一臺(tái)黑白電視，國(guó)人后來(lái)給CRT電視起了很多通俗易懂的名字，包括“背頭”和“大屁股”等。1970年，中國(guó)誕生了第一臺(tái)彩色的CRT電視，通過(guò)紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)三原色組合產(chǎn)生彩色視覺效果，電子束發(fā)射槍中配備三個(gè)陰極，分別轟擊不同的熒光體完成顯示。

上世紀(jì)80年代和90年代是CRT電視在國(guó)內(nèi)大規(guī)模普及的階段，不過(guò)由于這種顯示技術(shù)笨重的外形，最終還是敗給了LCD顯示技術(shù)。

流行至今的液晶顯示

實(shí)際上，LCD在1964年就誕生了，并于1968年成為液晶顯示器。不過(guò)，在技術(shù)發(fā)展的初期，由于CRT技術(shù)更為成熟，LCD在響應(yīng)時(shí)間、色彩還原度、分辨率等方面均無(wú)法和CRT抗衡，只能用作電子計(jì)算器、電子表這樣簡(jiǎn)單的數(shù)字顯示。在1968年-1971年間，主要使用動(dòng)態(tài)散射技術(shù)制作液晶顯示器，也被稱為DS-LCD，不過(guò)這種方式很容易破壞液晶，因此存在時(shí)間并不久。

從1971年到1990年，產(chǎn)業(yè)界相繼研發(fā)出了TN-LCD（扭曲向列相液晶顯示器）和STN-LCD（超扭曲向列相液晶顯示器）。到了STN-LCD階段，液晶顯示的性能已經(jīng)得到了大幅改善，在分辨率、視角和對(duì)比度等方面已經(jīng)開始領(lǐng)先CRT顯示技術(shù)。

1988年，TFT-LCD（薄膜晶體管液晶顯示器）問(wèn)世，日本廠商在這方面大幅度領(lǐng)先，TFT-LCD讓液晶顯示生產(chǎn)成本大幅度下降，最終超過(guò)了CRT的市場(chǎng)份額。TFT-LCD后來(lái)又發(fā)展成為IPS，也被稱為“Super TFT”，是一種平面轉(zhuǎn)換屏幕技術(shù)。IPS當(dāng)前已經(jīng)衍生出IPS、S-IPS、AS-IPS、IPS-PRO等多個(gè)分支。

從面板類型來(lái)看，在TN-LCD和IPS發(fā)展的同時(shí)，以夏普為首的產(chǎn)業(yè)鏈還發(fā)明了VA液晶面板，實(shí)際上也是TFT-LCD的一個(gè)變種。和TN-LCD一樣，VA液晶也屬于軟屏，可以用于制作曲面屏。而IPS則是硬屏，不過(guò)具有優(yōu)秀的全視角特性、動(dòng)態(tài)清晰度、色彩還原效果。

發(fā)展至今，TN-LCD、IPS和VA都有了自己的主陣地。其中，TN-LCD憑借制造成本低、響應(yīng)速度快等優(yōu)勢(shì)在電競(jìng)顯示器市場(chǎng)成為主流；IPS由于色彩鮮明且飽滿自然，同時(shí)還能展現(xiàn)出無(wú)拖影、拖尾的動(dòng)態(tài)高清畫面，主要用于專業(yè)顯示器，面向攝影、設(shè)計(jì)、視頻剪輯等場(chǎng)景；VA液晶比較高的寬容度與對(duì)比度，黑色與白色更純粹，以及柔性特性，主要用于高端電視和市面上大部分曲面屏。

曇花一現(xiàn)的等離子技術(shù)

在LCD稱霸全球顯示市場(chǎng)的同時(shí)，除了需要打敗原來(lái)的霸主CRT，也面臨著同期等離子技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)。

等離子顯示技術(shù)誕生于1927年，隨后在1964年被正式應(yīng)用于顯示器領(lǐng)域。等離子技術(shù)誕生于美國(guó)，不過(guò)真正的發(fā)展卻是在日本。美國(guó)公司曾希望將等離子技術(shù)用于顯示器和電腦顯示屏，最終效果都不理想。1994年，松下電器開始跟Plasmaco共同發(fā)展彩色等離子技術(shù)，后者于1996年被松下收購(gòu)。上世紀(jì)90年代，等離子技術(shù)主要的研究者是松下和富士通，隨后飛利浦、先鋒、三星、LG和長(zhǎng)虹加入進(jìn)來(lái)。

2006年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)時(shí)全球液晶電視和等離子電視的出貨量相當(dāng)。隨后，等離子技術(shù)開始陷入技術(shù)流派的爭(zhēng)端，市場(chǎng)端的表現(xiàn)逐漸被液晶壓制，最終2013年末松下宣布停產(chǎn)等離子面板。

未來(lái)主流的OLED

OLED的誕生是一個(gè)偶然的發(fā)現(xiàn)。1979年，就職于美國(guó)柯達(dá)公司的鄧青云博士由于忘記帶東西，再返回實(shí)驗(yàn)室時(shí)意外發(fā)現(xiàn)有機(jī)蓄電池在發(fā)光，于是OLED的研究便開始了。全球首個(gè)商用OLED正是來(lái)自柯達(dá)，發(fā)布于1987年。一經(jīng)發(fā)布，OLED便展現(xiàn)出了更薄、更黑、響應(yīng)更快的特點(diǎn)。

2005年之前，OLED的技術(shù)發(fā)展由柯達(dá)、先鋒和UDC主導(dǎo)，這期間業(yè)界發(fā)現(xiàn)了OLED的柔性特性，并在汽車、相機(jī)和顯示器等設(shè)備上先后實(shí)現(xiàn)了OLED的商用。同時(shí)，柯達(dá)在1998年和三洋公司聯(lián)手，實(shí)現(xiàn)了全彩OLED。

2005年，三星投資8.5億美元建設(shè)AMOLED產(chǎn)線，從此OELD進(jìn)入產(chǎn)業(yè)成熟期，三星也成為OELD主要的供應(yīng)商之一。

OLED有兩條技術(shù)路線，一個(gè)是PMOLED，另一個(gè)是AMOLED。PMOLED制程相對(duì)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)單純，但是不能做成大尺寸且顏色顯示豐富度不夠，于是曾經(jīng)用于手機(jī)的外屏；AMOLED結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，但是色彩更加豐富，可以制備各種尺寸，因此目前AMOLED是產(chǎn)業(yè)主流。

在智能手機(jī)市場(chǎng)，率先商用AMOLED的是西門子，不過(guò)真正讓其成為高端機(jī)標(biāo)配的是三星。從第一代Galaxy S系列開始，三星將高端旗艦和AMOLED深度綁定，并且每一代三星旗艦手機(jī)的屏幕都領(lǐng)先業(yè)界至少一代。2017年，蘋果在iPhone X上首次使用了AMOLED。

在電視市場(chǎng)，索尼在2007年推出了一款OLED電視，但市場(chǎng)反饋一般。隨后LG于2013年進(jìn)入OLED電視市場(chǎng)，使得OELD電視成為高端電視的主流。當(dāng)前，LG和索尼是主要的OELD電視品牌。其中LG幾乎壟斷了全球OLED電視面板供應(yīng)，并將82%的產(chǎn)能給了LG和索尼，剩余份額由海信、創(chuàng)維、小米等品牌瓜分。

充滿想象的Micro LED

Micro LED即LED微縮化和矩陣化技術(shù)。LED的技術(shù)史可以追溯到1907年，不過(guò)紅光LED商用已經(jīng)到了1962年。然而，此后的三十多年里，產(chǎn)業(yè)界都沒(méi)有攻克藍(lán)光LED技術(shù)，直到1994年日本科學(xué)家中村秀二利用GaN基底研制出藍(lán)光LED，這才讓全彩LED得到了發(fā)展，并為白光LED奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

傳統(tǒng)LED主要有兩大應(yīng)用方向，一個(gè)是作為背光源，在手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、電視、顯示器等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛；還有一個(gè)直顯，主要用于商用拼接大屏。

從LED到Micro LED，中間還有一個(gè)跨度，那就是Mini LED，這種新型顯示技術(shù)目前是各大廠商布局的重點(diǎn)。不過(guò)，有分析人士認(rèn)為，Mini LED是過(guò)渡產(chǎn)品。Mini LED和Micro LED在芯片尺寸上有所不同，其中Mini LED芯片尺寸介于 50-200μm 之間，Micro LED則是小于100μm；在芯片制備上兩者有著巨大的差異，Mini LED還需要藍(lán)寶石襯底，Micro LED則完全不需要了。

如果從直顯方面來(lái)看，Mini LED確實(shí)就是從LED到Micro LED的過(guò)渡產(chǎn)品。在此過(guò)程中，產(chǎn)業(yè)界將陸續(xù)驗(yàn)證巨量轉(zhuǎn)移和先進(jìn)LED封裝等技術(shù)，為了Micro LED商用做準(zhǔn)備。不過(guò)，目前大放異彩的是Mini LED背光，在這方面Mini LED是獨(dú)一無(wú)二的，因?yàn)镸icro LED并不會(huì)用于背光。因此，可以說(shuō)Mini LED背光是傳統(tǒng)LCD未來(lái)發(fā)展的大趨勢(shì)，繼續(xù)延伸LCD的技術(shù)壽命。

講回Micro LED。自2001年日本Satoshi Takano團(tuán)隊(duì)發(fā)布一組Micro LED陣列后，至今這項(xiàng)技術(shù)也已經(jīng)發(fā)展了超過(guò)二十年，不過(guò)由于從傳統(tǒng)藍(lán)寶石襯底到硅襯底，巨量轉(zhuǎn)移等技術(shù)依然在困擾著Micro LED的發(fā)展，離規(guī)模性商用還有很遠(yuǎn)的距離。但Micro LED的潛力是不容忽視的，通過(guò)對(duì)LED薄膜化、微縮化和陣列化，Micro LED繼承了無(wú)機(jī)LED的高效率、高亮度、高可靠度及反應(yīng)時(shí)間快等，并且Micro LED帶來(lái)顯示解析度方面的巨大提升，再加上節(jié)能、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易、體積小、薄型等優(yōu)勢(shì)，產(chǎn)業(yè)界將持續(xù)對(duì)Micro LED進(jìn)行投入。

預(yù)計(jì)2024年，Micro LED將迎來(lái)商用元年，首批產(chǎn)品將是手表、VR等便攜設(shè)備，以及高端電視。

寫在最后

顯示屏作為人機(jī)交互的窗口，在數(shù)字化和智能化的推動(dòng)下，必將持續(xù)更新相關(guān)技術(shù)，不斷有新型的顯示技術(shù)面世。如今，LCD憑借成熟的產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢(shì)，加上Mini LED背光的加持，仍將在顯示市場(chǎng)占據(jù)很長(zhǎng)時(shí)間的主流。不過(guò)，OLED接棒是遲早的事情。除了顯示技術(shù)不斷更新，顯示器視頻接口等配套技術(shù)也在高速發(fā)展。這些技術(shù)疊加在一起，不僅給人們帶來(lái)了更好的視覺享受，同時(shí)也讓人們的生活越來(lái)越富有科技感。