40年梦想成真 夏普成功推出壁柜式电视

“使用液晶能够实现超薄电视”。距今40多年之前的1968年5月，美国RCA在纽约召开的液晶显示器新闻发布会震撼了世界。发现液晶可用于显示的是RCA公司的George Heilmeier注1）。Heilmeier断言，“充满梦想的壁挂式电视机只需数年就能实现”。以此发表为契机，日本、英国、瑞士及德国的显示器研究人员同时涉足液晶开发，全球性开发拉开了帷幕。

经过4个阶段发展成为液晶电视

然而，液晶显示器的实用化并非轻而易举。当时，使用寿命及可靠性之类的基本问题尚未解决，显示不到1个小时就会消失。更别提用液晶制造电视机了。

出现使用寿命及可靠性问题的原因在于，通过在液晶上外加直流电压，液晶材料及电极被氧化还原并发生了变质。虽然可以采用交流驱动，但这样做的话显示性能则无法保证。最终是夏普解决了这一问题。夏普发现，如果在液晶材料中加入离子性掺杂物，使导电率增高，就可以通过交流驱动获得良好的显示特性）。这成为全球首款液晶应用产品“液晶计算器”得以投产的决定性因素）。

　由RCA发布、并由夏普用于计算器的液晶显示器，不是目前主流的TN模式，而是DSM（Dynamic Scattering Mode）模式。但是要采用DSM制造液晶电视十分困难。这是因为DSM的点阵（Dot Matrix）显示扫描线存在条数限制的缘故注4）。解决这一问题的突破口，是1971年发布的TN（Twisted Nematic）模式注5） 。在TN模式下，液晶起到了快门的作用。通过使液晶分子在电场中移动，对光线实现了开/关操作。这一工作原理，几乎目前所有的液晶显示器都在使用。

参与TN模式开发的人，是在RCA及瑞士罗氏（Hoffmann-La Roche）公司从事液晶研究的Wolfgang Helfrich、罗氏公司的Martin Schadt、以及美国的James Fergason。Helfrich和Schadt二人于1970年12月4日申请了专利，并于1971年2月在“Applied PhysicsLetters”上发表了论文。几乎与Helfrich两人的此项专利同一时期，在美国，Fergason也设计出了相同的创意，随后两者间发生了激烈的专利权纠纷。虽然Fergason的专利申请是在Helfrich等人申请的4个月后，但由于美国采取先发明原则，因而产生了错综复杂的争论。激烈争夺的结果是，Fergason将全球专利权转让给了罗氏公司。

虽然TN模式使点阵显示的扫描线数大幅增加，但如果将扫描线增加到60条左右，图像仍会变形。首个解释其理由并提出解决方案的人，是日立制作所的川上英昭。川上指出，扫描线的最大条数取决于电压─透射率曲线的上升沿。受此影响，一场加快电压─透射率曲线上升率的竞争就此展开。随之出现了将液晶的扭转角从TN的90度增大到270度的STN（Super Twisted Nematic）模式。1982年英国Royal Signals and Radar Establishment（RSRE）发明了该模式，1985年瑞士Brown Boveri（BBC）试制出了扫描线数为135条的STN液晶显示器）。
然而，即便导入了STN模式，制造液晶电视仍然很困难。因为STN存在着对比度较低、难以显示细微灰阶的问题。突破这一难关的，是通过TFT（Thin Film Transistor）控制各像素的有源矩阵驱动技术注7）。与之前的单纯矩阵驱动不同，该技术可独立控制各像素。因此，可防止受周围像素影响而产生的交调失真，可进行高对比度及细微灰阶的显示。（未完待续，记者：田中 直树）

与彩色CRT竞争的时代来临

要想采用TFT液晶来制造电视机，不可缺少的是在大面积玻璃底板上形成硅膜的技术以及彩色显示技术。

在形成硅膜的技术方面，面向太阳能电池开发的非晶硅（a-Si）在当时已具实用性。正好那个时候石油危机将导致能源危机的说法非常流行，所以太阳能电池作为能源重新受到重视，非晶硅的开发非常活跃。英国邓迪大学（University of Dundee）于1979年宣布试制非晶硅TFT之后，日本及欧洲的企业及研究机构纷纷发布了使用该技术所取得的非晶硅TFT驱动显示器成果。

在液晶彩色显示方法方面，1981年，日本东北大学的内田龙男发布了排列微细3色滤波器的并置加法混色法。也就是彩色滤波器方式。这些开发成果促进了1986年3英寸非晶硅TFT彩色液晶电视的面市，以及1988年14英寸电视机用非晶硅TFT彩色液晶显示器的开发注8)。特别是夏普发布的14英寸机型，实际验证了非晶硅TFT式可以提高液晶屏幕尺寸的可能性，成为各液晶面板厂商投资大屏幕非晶硅TFT液晶彩电的契机。

如上所述，虽然TFT液晶朝着实现“充满梦想的壁挂式电视机”迈出了现实的第一步，但其全面应用则是从PC开始的。1988年，提供给美国IBM及东芝的PC使用的10.4英寸TFT液晶面板，拉开了PC全面应用液晶的开端。1991年，用第1代320mm×400mm底板制造液晶面板的生产线投产。夏普在这种第1代底板上切割出4枚8.4英寸面板。

　　底板大型化牵引液晶产业的发展

对其后的液晶产业发展起到巨大作用的，则是玻璃底板的大型化。随着底板大型化，TFT液晶面板的种类出现飞跃性增长，应用范围也大幅扩展。

1993年，第2代的360mm×465mm底板开始得到采用，NEC、东芝、夏普3家厂商均采用了这种面板。采用该尺寸的底板后，可切割出4枚比 8.4英寸更大的9.4英寸面板。紧随其后决定投资的日立制作所、松下电器产业及韩国三星电子等厂商，则采用了可切割4枚更大的10.4英寸面板的 370mm×470mm底板。

1994年对“后第2代”的探索就已开始。1995年，可裁切4面11.3英寸面板的400mm×500mm底板生产线（第2.5代）投入生产。 1995年底～1996年，可裁切6面12.1英寸面板的、550mm×650mm左右的底板（第3代）相继得到采用。继而在1997年，可切割6枚 13.3英寸面板的590mm×670mm底板生产线投产，1998年，可裁切6面14.1英寸面板的600mm×720mm底板生产线投产。

1998年，液晶显示器的实际销售价跌破10万日元，液晶显示器市场普及的大幕拉开。1999年，三星开始采用600mm×720mm底板生产显示器用17英寸液晶面板。2000～2001年，随着底板尺寸向680mm×880mm及730mm×920mm的第4代发展，大屏幕显示器用液晶面板的生产效率比笔记本电脑用液晶面板得到了更大提高。上述举措使得成本不断降低，1998年约为100万台的液晶显示器供货量，到2001年达到了1000万台，到2005年则突破了1亿台。[!--empirenews.page--]

技术竞争激烈交锋

在液晶显示器市场开始启动的1998年，夏普社长（现任董事长）町田胜彦的一句话振聋发聩。“到2005年为止，我们在日本国内销售的电视机将全部变为液晶”。当时，液晶电视还没有普及，甚至连公司内部对此都表现出信心不足。然而，就是这句话吹响了冲锋的号角，液晶电视以超乎町田预想的势头快速普及。在此过程中，液晶与PDP（Plasma Display Panel）及SED（Surface-conduction Electron-emitter Display）等竞争技术发生激烈交锋。

制造壁挂式电视的挑战变得具体化，TFT液晶面板与PDP展开开发竞争的时间，可以追溯到“町田发言”3年前的1995年。起因是上世纪80年代后期从PC市场撤出的PDP厂商，到1995年相继宣布涉足壁挂式电视业务。30～40英寸面板的开发成果相继发布。PDP阵营主张“液晶面板应在20英寸以下”，而液晶面板阵营则针锋相对予以反驳。例如，夏普于1995年开发出将2枚21英寸面板接在一起制成的、相当于28英寸的TFT液晶面板，坚定了制造壁挂式电视的信念。但是，当时的PDP及TFT液晶面板较之CRT，显示性能均明显要低，制造成本也较高。双方阵营首先对此加以改进，力争接近CRT的水平。

TFT液晶面板与PDP的第二次交锋发生在2001年。日立制作所推出了大大低于100万日元的、实际售价在60多万日元的32英寸PDP电视，该产品在市场上出现热销。另一方面，TFT液晶面板阵营则在不断扩大屏幕尺寸，由夏普推出了30英寸液晶电视。在面板开发方面，三星发布了40英寸面板的试制成果。但这些均未达到取代CRT电视的水平。PDP方面的全高清及低耗电化，TFT液晶面板方面以响应速度为代表的影像显示性能的改进，都是各自领域留待解决的大难题。

之后，双方阵营为解决这些问题继续进行开发。接下来，双方于2005～2006年爆发了第三次交锋。大幅改善了液晶电视画质的两个阵营，采取了孤注一掷地积极投资策略。于2005年在全球同步推出PDP电视的松下电器产业，连续宣布对尼崎工厂（兵库县）进行投资。TFT液晶面板阵营方面，夏普、三星以及台湾厂商则投资第7代及第8代工厂，扩大了电视用面板的产量。经过激烈的投资竞争，开始相继有厂商退出PDP阵营，到2008年只剩下3家。由此，TFT液晶面板在电视领域确立了核心地位。

参与了壁挂式电视开发竞争的，不仅仅是TFT液晶面板及PDP。2004年，SED面板高调宣布参与竞争。佳能与东芝设立了合资公司“SED”，并发布了SED电视业务计划。但是到了2006年，SED电视的投产期从最初计划的2006年春季推迟到2007年第4季度。到2007年，又以专利问题为由，宣布暂不推出SED电视。

2007年，有机EL顶替SED进军壁挂式电视市场。索尼推出了11英寸有机EL电视。不过，由于大屏幕化技术尚未成熟，目前还处于开发过程中。有机 EL面板的量产，始于1997年的小屏幕单色产品。CRT及液晶面板到市场全面启动为止花了20～30年时间，所以，有机EL面板是否能形成气候取决于今后的开发状况（图5）。

　　壁挂式电视之后的新一代产品

显示器技术人员一直以来有三个梦想。即：（1）壁挂式电视、（2）3D显示器、（3）电子纸。

第（1）梦想的壁挂式电视已成功实现。松下等厂商已公布了下一步的研究方向，即：向与墙壁一体化的“墙壁电视”发展。要制造出超过以往的大屏幕，大幅度的低耗电化必不可少。不使用导致光利用效率低下的偏光板及彩色滤波器的全新显示原理的开发势在必行。

第（2）梦想的3D显示器方面，对杀手级应用的开拓最为关键。提出完全不同于现有2D显示器的新影像收视方案的尝试，在家庭影院及数字标牌（Digital Signage）领域已经出现。

第（3）梦想的电子纸方面，必需彻底改变此前以CRT为目标的开发策略。纸具有薄、轻、可弯曲、可书写、视认性较高的特点。从哪方面着手进行开发，要等到根据所要实现的应用确定开发策略之后。（编辑：曾聪）