小尺寸液晶显示屏产品生产技术发展趋势分析

第一节 产品生产技术发展现状

LCD液晶显示技术在最近十年内成为了市场中的主流，完全代替了传统的CRT显像管技术，并且在平板电视、桌面及商用大屏显示器、手机平板电脑、数码相机等诸多设备中都能够看到液晶屏幕的身影。而在这数十年的时间中，液晶显示技术自身也在不断升级，不论是液晶面板还是IC芯片部分都有了很多改善，尤其是在如今智能手机与平板电脑盛行的今天，这类小尺寸液晶面板由于对制造工艺与成本的要求相对更低，因此它们也是新型显示技术的实验场，如下一代显示技术OLED最初就是在手机中实现大规模量产，随后才开始出现在平板电视中。

过去的十几年中，液晶电视或显示器往往会搭载最新的显示技术，不过最前沿的液晶面板制造技术已迅速向度移动应用产品转移。上文中我们已经提到，除了这类产品屏幕尺寸小，更容易实现量产和制造之外，它们的销量相对而言也更大，并且非常有利于推广，这也是各大液晶面板厂率先从移动终端“下手”的主要原因。

2013年超高清分辨率成为了最热门的技术，在苹果iPhone4手机的高分辨率“Retina”显示屏问世后，各大厂商开始不断提升屏幕的分辨率，而战火也一直延续到了今年。不论是手机、平板电脑、显示器还是平板电视，它们的屏幕分辨率都在不断提升，其中在电视领域4K×2K超高清分辨率已经开始逐渐普及，而在手机中搭载2K超高清屏幕的产品已经发布，不过这些小尺寸移动应用产品液晶显示面板的制造其实在很多方面都比大尺寸液晶显示面板制造更具挑战，如何保证更高的良品率和可靠性是液晶面板厂需要面对的问题。

第二节 产品生产工艺特点或流程

LCD 液晶显示屏是 Liquid Crystal Display 的简称，LCD 的构造是在两片平行的玻璃当中放置液晶，两片玻璃中有许多电极走线，透过通电与否改变液晶的排列方向，从而达到透光（亮）与不透光（暗）鲜明的对比，这样就会产生画面。液晶显示屏生产工艺流程如下：

1) ITO玻璃清洗，根据客户要求选用不同规格玻璃，一般有1.1mm，0.7mm0.55mm，将玻璃清洗干净并脱水到下一工序

2) 涂光刻胶，在玻璃表面涂一层光刻胶，烘干，为下一工序做曝光准备。

3) 曝光，用光学玻璃镜贴上菲林，将涂好光刻胶的玻璃放在下面进行选择性的曝光，得到想要的图案（注：这不是最终得到的图案）

4) 显影，曝光后的玻璃，受光部分的图案会被显影液溶解掉（由于胶的特性这部分图案已经没有光刻胶保护），没有受光部分的图案会保留（这部分图案有光刻胶保护）。

5) 酸刻，酸液可以腐蚀掉ITO玻璃上的导电层，经过显影后的玻璃有一部分图案是没有光刻胶保护的，那么这部分图案会被腐蚀掉，剩下的图案部分清洗掉光刻胶后就是我们最终需要的图案，即在样品上见到的显视图案

6)  印PI，PI是让液晶排列的一种物质，需要用240度恒温1.5小时去固化，如果没有它液晶就不会排列，就像海上的船没有水手一样，到处乱飘。

7) 摩擦，PI印好之后还要经过摩擦，摩擦出一条条很小的槽，液晶会按摩擦出的槽去排列。

8) 印边框，边框的作用就是将两块相对应的玻璃粘在一起。

9) 印黑点，是用来层电的一种层电物质。

10) 贴合，将两张玻璃贴合在一起。

11) 热压，玻璃贴合好后需要用170度的温度恒温固化7小时。

12) 切割，将一对玻璃切割成一粒一粒的玻璃。

13) 灌晶，根据驱动参数配出液晶电压，将玻璃灌入液晶。

14) 液晶取向，玻璃灌入液晶后需要经过清洗，然后将液晶重新排列好。

15) 目测，将有内污，液晶排列不良，气泡等不良品挑出来

16) 液晶取向，玻璃灌入液晶后需要经过清洗，然后将液晶重新排列好。

17) 贴光片，根据客户要求在玻璃上贴上相应的偏光片。

18) 装脚

19) 装脚后再临检，检查玻璃的整体。

第三节 国内外生产技术发展趋势分析

技术趋势一：更精细的面板制造工艺

很多品牌的移动设备都将液晶显示屏幕的高分辨率作为卖点，并且从市场的反映来看，消费者确实能够察觉到分辨率提升所带来更好的效果，并且也愿意为其买单，因此尝到甜头的厂商自然依旧会在这个方面继续下功夫。而对于液晶面板厂商而言有多种办法与手段配合来达到这个目的，进一步提升制造面板工艺就是其中之一。

2007年液晶面板生产线的工艺为3.0μm，而在2014年之后，许多生产平板电脑与手机的面板将转移到8代线上完成，并且其工艺将推进到2.0μm，而在2016年或2017年，制造工艺将升级到1.5μm，这样就能为制造更高像素密度的显示屏幕做好准备。

技术趋势二：超低功耗驱动技术

降低功耗始终是各个厂商需要面对的问题，尤其是针对移动设备而言，在电池技术发展缓慢的情况下，作为耗电量最高的部件，液晶屏幕的功耗在很大程度上决定了移动设备的待机时间。除了从液晶面板开口率、TFT材质等方面之外，2014年液晶面板厂则也将会从驱动电路方面入手来进一步降低液晶屏幕的耗电量。

从2006年一直到今年为止，液晶面板的驱动IC一直采用的是纵向翻转的方式（columninversion），而从2014年开始则改变为“暂停驱动（pausedriving）”，这样就能够降低驱动液晶面板所需要的功耗，达到省电的目的。

技术趋势三：LTPS低温多晶硅技术

LTPS低温多晶硅技术技术虽然只到今年我们才经常听到这个名词，但实际上很早液晶面板厂商就有研究，从2006年开始到现在，液晶面板厂一直在改善其分子的弹性稳定性（ELAstability），而从2014年开始，LTPS低温多晶硅技术也会有一定的改善，其采用了选择性结晶分子，其目的是提高像素开口率，增加传输速度和亮度，同时或可以通过减少背光照明达到降低能量消耗的目的。

技术趋势之四：超窄边框技术

近几年不论是平板电视还是液晶显示器，很多厂商都在推广一种叫做“无边框”的理念，当然其并不是让显示设备真的没有边框，而是在它们不工作时让屏幕表面与边框融合在一起，造成一种没有边框的错觉。尽管其还是有边框的存在，但相对于传统产品其边框厚度已经有了大幅度的缩减，而在2014年，进一步缩小边框也是他们研究的人物之一。

有业内相关人士曾经为我们透露，从2014年开始部分液晶面板厂将会采用一种叫做“criticaltechnology（临界边框技术）”的解决方案，将液晶面板的边框变得更加细窄，在大屏幕电视、手机和平板电脑中都会采用这样的技术。超窄边框不但能够让相关设备体积变得更加小巧，而且在视觉上也更加有冲击力、更加美观。

技术趋势之五：更高的刷新率（液晶面板驱动电路的更新）

由于液晶显示技术天生的“顽疾”，液晶分子在发生偏转时需要一定的时间，我们将这段时间称为“响应时间”，因此在表现动态画面时都会出现模糊、不清晰的情况。尤其是在平板电视领域，消费者关注的就是动态画面的清晰度，因此在液晶分子响应速度无法继续提升的情况下，各大厂商就只能通过刷新率来入手，而通过对液晶面板驱动电路部分的更新则是最为有效的。

液晶电视厂商通过特有的技术（如插帧等）方式来提高刷新率，但其是针对液晶面板天生的“缺陷”所做的弥补，其多多少少还是会有些不自然，而如果是从液晶面板自身的驱动电路技术进行改善，效果则会更加明显。目前的液晶电视采用的是“TBA/HTVA”的驱动方式，而从2014年开始，液晶电视将会改变为“NegaFFS”的方式，并且在未来（可能是2016年）采用“USH”的驱动方式，让动态画面变得更加流畅。

技术趋势之六：光学触摸校准方式

苹果iPhone的出现让大家开始习惯用触摸的方式来操作手机，因此上游厂商从来没有放弃对触摸相关技术、硬件的改善，如LGDisplay在近年推出的incell触控一体式的液晶面板等等。而据液晶面板厂商透露，明年下一代苹果iPhone手机将采用新的光线触摸校准方式，其将进一步提升触摸的精准性和流畅性，在增加触摸信号传输速率的同时还可以增强屏幕的性能。当然即使iPhone下一代产品没有采用这项技术，相信它的竞争对手们也不会错过的。

技术趋势之七：OxideTFT金属氧化物薄膜晶体管

OxideTFT金属氧化物薄膜晶体管在2011年发布上市，如夏普的IGZO液晶面板以及LGDisplay推出的AMOLED都采用了这项技术，不过受限于产能和技术的成熟程度，它并没有大规模的量产，而从明年开始除了LGDisplay和夏普之外，其他液晶面板厂商也将会加入到这个战局中，有助于降低其成本并大规模生产。OxideTFT同样可以帮助减少边框宽度，它们的高电子迁移率可以减少GOA（栅阵列）的电路尺寸，同时也可以降低液晶面板的功耗，并有助于制造高分辨率的产品。

技术趋势之八：QuantumDotBLU量子点技术

对于一块显示屏幕，除了能够通过提升其分辨率增加细腻度来获得更好的体验之外，提升屏幕的色彩饱和度也可以更讨好人们的眼球。基于QuantumDotBLU量子点技术为的背光源可以同时提高发光效率和色彩饱和度。相较于传统的提高色彩饱和度的方式，如使用会影响传输速度的色彩抗蚀剂，这种方式更为先进，可以使用较小成本就能让小尺寸屏幕的NTSC色域值达到100%以上（通常为72%左右甚至更低）。众所周知OLED在画面色彩上有很大的优势，如三星推出的AMOLED屏幕可以轻松让NTSC色域值超过100%，而以量子点为基础的背光源可以向LCD面板提供相当于AMOLED的色彩表现。

技术趋势之九：染料型彩膜（dyetypeCF）技术

与低温多晶硅技术（LTPS）、金属氧化物薄膜晶体管（oxideTFT）相同的是，染料型彩膜可以提高像素开口率，增加传输速度和亮度，只是其是将目前现有的透光膜进行改良，实现更好的透光率，减少光线在透光膜中能量的损失。目前三星Display和友达光电采用的是混合染料型彩膜技术，而未来液晶面板厂则可能会引入puredyeRGB技术，让其性能进一步提升，并且增加红、绿、蓝三原色的纯度。

技术趋势之十：RGBW或RGBY四色技术

夏普、LGDisplay与JapanDisplay（JDI）先后在今年内都推出了四色技术，它们的原理非常接近：之前人们用红、绿、蓝三个像素点来显示一个像素，而如今则在三原色中加入另外一个像素，即使用四个子像素来显示一个像素，其中夏普加入的是黄色（Y），目的是增加液晶面板的色彩饱和度和色彩数量，而LGDisplay则是加入了白色（W），其可以在不消耗更多电量的情况下增加屏幕的亮度。

相对而言，由于夏普的RGBY四色技术难度更大，在保证色彩不失真的情况下维持这四个基本像素的分配平衡是一件难度很大的事情，并且在制造工艺上也相对较为复杂，因此四色面板产能也相对较低，而RGBW则不会破坏之前RGB的平衡，因此在液晶面板的良品率上要好很多。未来厂商会引入PentileRGBW技术，进一步对先有的面板进行优化，增加透光率并让白光平衡更准确。



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