科普丨LCD、OLED、Mini/Micro LED傻傻分不清？带你看懂面板后的技术差异（上）

液晶显示技术 LCD 基本上是目前人类最主流的人机交流界面，尽管新兴技术频出，但其实如最新的 Mini-LED 等技术其实都还是属于 LCD 范畴，实务上又要怎么区别，与旧有技术又有何不同？

液晶，指的是液态晶体（Liquid Crystal，LC），是一种物理相态，因其具有特殊的理化与光电特性，被广泛应用在显示技术且大大的改善了装置的轻薄程度，成为当代最普遍的显示技术。所以基本上目前被广泛谈论的各种液晶屏幕都在 LCD（Liquid-crystal Display）的范畴内。只不过目前市场上所指的 LCD，已代指主动矩阵式 TFT-LCD 技术，其他如被动矩阵式 STN LCD 技术都已被淘汰。

TFT-LCD 全称为薄膜晶体管液晶显示器（Thin film transistor-liquid crystal Display）是指液晶显示器上的每一个液晶像素点都是由集成在后的薄膜晶体管来驱动，并独立控制，不仅提高了反应速度，还可精确控制色阶。这是目前消费产品的基础，其不仅技术已相当成熟，且成本低廉。

液晶的种类

LCD 面板结构 （Source：I, Wasami007 / CC BY-SA）

TFT-LCD 主要工作原理，是由两片玻璃基板中间夹着一层液晶，上层玻璃基板是彩色滤光片、而下层玻璃则镶嵌着晶体管，当电流通过晶体管所产生的电场变化，将造成液晶分子偏转，并改变光线，再利用电压来决定像素明暗，且每个像素各包含红绿蓝三原色，来构成影像输出。虽然其电路布置方式很类似于 DRAM，只不过是建构在玻璃上，但其制程主要是造出非晶硅层或多晶硅层，而不是需要磊晶的高级晶体管。

在此技术之上，发展出了质量及成本差异化的产品。目前主要分为三种，TN、VA 及IPS面板，差异主要在于液晶层的不同。其中扭曲向列液晶（Twisted Nematic liquid crystal），又称 TN  液晶是成本最低的 LCD 面板类型，不过基本上其像素反应已经相当快，足以满足大部分的需求。且如三星还更进一步发展了反应更快、色彩更饱满的 B-TN 技术。

左图为未通电状态，光线能通过 TN 液晶，右图施加电压后，光线无法通过

（Source：illustration by courtesy of M. Schadt.(based on copyright claims). / CC BY-SA）

不过 TN 液晶的可视角是很严重的问题，到了 VA 液晶面板才算是进一步的解决方案，就算不用特殊补偿膜，仍能获得近 170 ° 的可视角。这是由于把 TN 液晶，改为使用垂直排列液晶（Vertical Alignment liquid crystal），且可以达到更高的对比度，但比起 TN 反应较慢，成本也更高，属于中阶产品。

而目前最高档的 TFT-LCD 是 IPS ，采用横向电场效应显示技术（In-Plane-Switching）能有效改善视角差及各种传统 TN 面板问题，且可视角度极佳，耗电也比 VA 面板更低，且非常适合应用在触控式荧幕。苹果公司早期的 iPhone 和 iPad 等产品都是使用 IPS 液晶，但当然也更昂贵。

由于 TFT-LCD 制程的热络发展，在新兴 LED 技术出现前，基本上在谈论面板时，都主要讨论的是这三大类。当然还有其他如三星的 PLS、PVA 面板及富士通的 MVA 面板等新品种，不过基本上就是在广视角的基础上维持性能，并尽力压低成本的结果。至此，传统的窄视角 TN 面板就逐渐被淘汰。

成败皆在 Open Cell

虽然目前已陷入红海，但面板也曾经是台湾地区红极一时的产业。TFT-LCD 面板零组件主要包括玻璃基板、背光模块、偏光板、彩色滤光片以及光学膜等相关材料。台湾地区业者在整体供应链环节大都有涉猎，但比较知名的友达及群创等大厂，主要是制作 Open Cell 及模块组装。

TFT-LCD 的 Open Cell 制程一般分为前、中、后三段，前段主要是指 TFT 玻璃的制作，其制程与半导体制程类似，都是透过涂布跟蚀刻来令薄膜晶体管镶嵌在基板玻璃之上。中段则是将 TFT 玻璃与彩色滤光片贴合，并且加上偏光板，而后段就是把驱动 IC 和印刷电路板压合，就完成所谓的 Open Cell，但这其实只算半成品。

与半导体类似的前段 Array，TFT  玻璃制程。（Source：群创）

值得一提的是，虽然还要加上背光板才能使用，但不少终端业者会选择直接购买 Open Cell，来实现面板封装与产品封装的一体化，让设计更有弹性。尤其是有全球过半产能的大陆电视组装厂，相当盛行 BMS 模式（Backlight Module System），早在数年前，如友达及群创等面板业者就开始转向为出货 Open Cell。虽然直接出货 Open Cell 的确会比模块利润更高，替面板厂省去了不少物料管理等成本。但必须注意的是，这也是两面刃。

若面板厂只专注在生产半成品，但由于其高度标准化，也就难以针对不同功能的需求来发展产品组合，容易造成供过于求的局面，最终失去对市场的话语权。所以也有研究认为，就是因为面板厂转采 Open Cell 的出货方式反而导致价格迅速下滑，长期来讲对资本规模庞大的面板业不利，也是大陆业者以价格补贴就轻易突破老牌大厂的原因之一。（来源：TechNews）

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