液晶显示霸主地位20年内无法被超越

新型显示器是指相对于传统真空显示器(CRT)而言的平板固体显示器(FPT)，主要包括液晶显示器(TFT-LCD)、有机电致发光显示器(OLED)、等离子显示器(PDP)、无机厚膜电致发光显示器(TDEL)、场发射显示器(FED)、发光二极管大屏幕显示器、激光显示器、投影显示器等。

20世纪末，在显示技术转型的激烈竞争中，液晶显示器克服重重困难，战胜了PDP、FED、TDEL，成为新世纪的主流显示器。从1991年日本东芝第一条玻璃基板尺寸的300mm×400mm的一代TFT-LCD生产线投产，到2009年日本夏普玻璃基板尺寸为2880mm×3130mm的第十代TFT-LCD生产线投产，液晶显示器产能迅速扩大，2010年全球TFT-LCD的产值已经达到925亿美元，这在全球的工业发展史上都极其罕见。不久的将来，全球新型显示器及相关产业的规模将超过5000亿美元，成为21世纪的标志性产业。

2011年，由于中国高世代TFT-LCD生产线建设加速，使得国际上平板显示器产业的格局发生了深刻变化。中国正在成为全球新型显示器的制造中心和研发中心，国内外新型显示器产业处于动荡之中，未来新型显示器技术和产业发展成为业界关注的焦点。

产业进入以技术改进为核心的阶段

从1991年的一代线到目前的十代线，TFT-LCD的产业规模虽然扩大了数百倍，但其核心技术却没有任何变化，仍然处于技术发展的初级阶段。过去的20年时间，TFT-LCD作为一个革命性的新产业，为了战胜其他的竞争对手，主要工作是完善其基本性能，进而占领市场，并取得了辉煌的成就，奠定了液晶显示器在新型显示器产业中的霸主地位，完成了初级阶段的任务。

TFT-LCD在激烈的竞争中脱颖而出的秘密就在于它是一种杂交的综合性技术产品。它主要由半导体开关管TFT、背光源、彩膜、液晶、偏振片、玻璃基板、驱动电路等基本部件组成，其中任何一个部件的进步都会推动液晶显示器向前发展。液晶显示器产业初级阶段急风暴雨式的产能扩张阶段已经结束，产业发展进入了以技术改进为核心的技术提升阶段。在最近10年，液晶显示器将在系统集成、降低功耗、降低成本3个方面取得重大突破。

替代非晶硅TFT技术已有实质进展

从系统集成的角度来看，TFT是大规模半导体集成电路技术的延伸，随着科学技术的发展，TFT的技术发展潜力巨大，非晶硅TFT只是它的起点。今天，非晶硅TFT已经不能满足市场对3D电视和其他超高分辨率显示器的要求。3D电视需要4倍高清，甚至16倍高清的像素密度，从单位像素密度上讲，只有要求400ppi，甚至800ppi，才能获得精美的立体图像。由于非晶硅材料只有1.4eV的禁带宽度，对可见光高度敏感，无法实现高密度像素的显示，同时非晶硅电子迁移率太低，只适合做开关管，因此无法实现更高水平的电路集成，成为制约液晶显示器可持续发展的最大技术瓶颈。

寻找更先进的TFT的工作近年来已经取得很大进展，以氧化锌为代表的新型TFT的产业化已经开始，我国京东方已经研制出18.5英寸氧化半导体(IGZO)TFT-LCD电视，技术基本上和国际上的最先进的水平同步。由于氧化物宽禁带半导体的禁带宽度在3.7eV左右，对可见光是完全透明的，因此用氧化物半导体制造的TFT可以是完全透明的，不存在开口率的问题。

由于氧化物TFT的迁移率远远高于非晶硅TFT，因此第一步用氧化物TFT完全可以满足3D电视高像素密度的需求。氧化物半导体优异的物理特性和优异的成膜工艺特性，随着研究工作的深入，对如何实现驱动电路、解码电路、接收电路乃至计算机的CPU系统集成，其研究目标和技术路线已经基本明确。

成本和功耗仍有巨大下降空间

从降低功耗的角度来看，液晶显示器的功耗与等离子和OLED相比，相对较低，但是液晶显示器功耗仍然有巨大的下降空间。我们可以粗略地计算一下现在非晶硅TFT-LCD的光透过率，计算显示，目前，液晶显示器中90%以上的光会被浪费。采用氧化物半导体，从技术上可以实现TFT的开口率100%。将来自然光阀取代目前的液晶材料可以取消偏振片，液晶显示器的光透过率将有近10倍的提升空间。

另外LED发光二极管作为背光源灯，其发光率目前大约在每瓦100流明左右，随着技术的发展，LED灯的发光效率可以期待达到每瓦180流明～200流明，光源的效率还有80%至100%的提升空间。这里还没有涉及全彩色反射式TFT-LCD的技术改进对降低功耗的贡献。未来40英寸的液晶显示器的功耗可能会降到10瓦左右。

从降低成本的角度来看，液晶显示器的成本主要由背光源、彩膜、液晶、偏振片、驱动电路、玻璃基板、其他材料和制造成本(包括设备、厂房、动力、人工)等组成，其中六大部件的成本高达80%以上。通过技术改进，彩膜和偏振片将被取消，驱动电路有望被直接集成到玻璃基板上，厂房和设备通过折旧若干年以后就是零成本。电子打印技术已经开始在PI涂布、彩膜制造工艺中应用，不仅降低了成本，节约了大量的材料，也使液晶显示器的制造更加环保。现在开展的TFT的电子打印技术的研究，目标是取消整个曝光工艺，将进一步降低液晶显示器的制造成本。液晶显示器在系统集成、场序背光源和自然光阀三大技术革新取得成功后，将成为最廉价的显示器。

由于液晶显示器的特殊结构，液晶显示器不会产生像CRT、PDP、OLED等自发光显示器不可避免的像素老化以及使用中的色彩漂移等问题。液晶显示器亮度下降只需要更换灯管就可以总是保持人们需要的亮度与色彩。

液晶显示器的规格多种多样，既可以做微显示器、手持终端、桌面终端，也可以做投影显示器；既可以做宽视角显示器，也可以做保密用垂直视角显示器、车载导航的双画面显示器。液晶显示器可以根据环境要求的需要提供任意高的亮度，例如军用飞机的超高亮度显示器，非液晶显示器莫属。

当然，液晶显示器也可以作成柔性、双面显示、透明显示的效果。液晶显示器的色彩可以达到激光显示器的水平，远远超出OLED的色彩显示能力，只要采用激光作为背光源，就是激光水平的彩色效果。挑战液晶显示器的霸主地位，必须有革命性的变革，在可以预见的20年内，没有任何显示器可以挑战液晶显示器的霸主地位。