显示技术进化史：氧化物半导体、OLED与液晶（2）

2013年国际显示器会议“SID 2013”的特点是，与液晶显示屏有关的论文发表数量比2012年大幅增加（图1）。尤其是以IPS（In-Plane Switching，平面转换）为代表的利用横向电场的模式，相关论文的发表接连不断，让人感觉IPS方式液晶模式已经成为主流。在以IPS为中心的液晶屏的发展进程中，显示特性的改善仍在继续，可以说其进步速度超过了OLED显示屏的开发速度。在本篇中，笔者将穿插IPS液晶屏的发展背景，介绍一下SID 2013上发表的有关液晶面板的重要论文。

图1：持续开发中的“氧化物半导体+OLED屏”与追求更高性能的“液晶屏”

本图整理了SID 2013上关于液晶屏和OLED屏的口头报告，不包括TFT单体和材料单体的报告，也不包括基于Si的微显示器。

凭借IPS液晶屏和LTPS进攻的日本显示器

SID 2013的一大特点是，日本显示器表现积极，把论文发表和会场的展示联系在了一起。

图1中记载的日本显示器的关于实现430ppi以上精细度的5英寸全高清和7英寸WQXGA等的6件发表，均以该公司的核心技术——IPS液晶屏和低温多晶硅（LTPS）为基础。利用横向电场效应的IPS模式在1992年被Bauer发现后，日立制作所的近藤等人组成的研究小组于1990年代将其实现了实用化。2000年以后，IPS模式作为电视机用广角技术，在与VA液晶屏竞争的过程中取得了巨大进步。从本届学会可以明显看出，该技术现在已经被作为移动用超高精细显示器不可或缺的技术了。

LG显示器的IPS液晶屏针对移动用途实现了超高精细

LG显示器公司（LGD）以“AH-IPS， Superb Display for Mobile Device”（演讲序号5.3）为题发表演讲，介绍了IPS液晶屏与OLED屏相比的优势。主要内容包括，不断发展之中的IPS构造是适合超高精细的技术，而且还利用“A-TW偏光板”（Advanced True Wide Polarizer）、负性液晶及光配向技术实现了不逊色于OLED屏的显示效果，完全能应对仍在持续发展的400ppi以上的高精细化竞争。由此也可以看出该公司的自信。

1990年代与日立同为IPS阵营实力战将的LG显示器在介绍IPS液晶屏的优势的同时，还对今后的业务开展表现出了强烈的自信，这让人对液晶显示器的进一步发展更加期待。

半导体能源研究所通过组合IGZO和IPS削减耗电量

日本半导体能源研究所以“Driving Method of FFS-Mode OS-LCD for Reducing Eye Strain”（论文序号28.2）为题发表了演讲。该研究所利用其大力开发的“氧化物半导体的TFT漏电流小”这一特点，提出了显示静止图像时降低频率以抑制耗电量的方式。为实现这一方式，抑制液晶屏的闪烁至关重要，因此必须要改善液晶显示屏的保持特性。该公司选择的是FFS （Fringe Field Switching，边缘场开关）方式，原因是，相对于利用纵向电场的VA模式和TN模式，FFS的保持率更高。

半导体能源研究所使用的FFS结构是IBM公司的Kei-Hsiung Yang在1984年发明的。这种结构利用在TFT基板上设置的电极形成的横向电场，是最初的边缘场开关方式。虽然这项专利现在已经过期，不过最近的移动用IPS液晶屏有很多都采用这种结构，可见其对液晶显示器开发的深远影响。

夏普为VA追加横向电场效果，通过双层ITO构造使VA实现高速化

夏普以“Novel Super-Fast-Response， Ultra-Wide Temperature Range VA-LCD”（论文序号34.1）为题，介绍了在-30℃的低温下也能高速响应的技术。通过为利用纵向电场的VA模式追加横向电场模式，关闭时也可用电场力控制液晶分子复位，正性向列相液晶也能在低温下高速动作。在开发人员见面会上，夏普通过视频演示了这种显示屏与传统VA屏的差别。该技术预定2013年内面向车载用途等实现产品化。

友达光电为VA追加横向电场效果，实现与IPS相当的广视角

友达光电（AUO）发表了“A Novel Vertically-aligned In-plane-switching LCD Mode with Great Picture Quality” (论文序号28.3）和“A Novel Liquid Crystal Mode With Premium Picture Quality”（论文序号28.4）两篇论文。该公司此前一直在开发VA模式的大屏幕电视机，在VA屏大屏幕化时，画面的边缘会出现色彩失真。为解决这个问题，该公司采用了一种低成本制造4K×2K大屏幕的方法，即利用为VA模式追加横向电场电极的VA-IPS构造，实现了色彩失真与IPS屏一样少的面板。

尊重前人的智慧，正确认识开发历史有助于产业发展

SID是显示屏领域最尖端的学会，对OLED显示屏和氧化物半导体等新技术和应用寄予厚望是理所当然的，针对实用化展开热烈的讨论也在意料之中。另一方面，液晶显示屏等支撑着产业发展的技术也没有过时，目前仍在稳步发展，依然处于最前沿。尤其是在着眼于2000年代的大尺寸电视机的开发中，IPS和VA展开过激烈的性能竞争，其技术成果在往届SID上也被高调公开，成为技术发展的原动力。

IPS因制造技术难度大而拜了VA后尘，据说甚至曾差点放弃开发。不过，最终还是在开发人员的努力下度过了危机，可以说正是这种努力与坚持才使得IPS现在被作为移动终端面板技术取得了巨大成功。尤其是发挥了超高精细、广视角和低耗电量等特点，在智能手机和平板电脑中已经是不可缺少的技术。

在SID举办前一周的5月16日，日本全国发明奖获奖名单揭晓。其中，“实现广视角、低耗电量的IPS方式液晶显示面板的发明（专利第4724339号等）”是首次获得该奖的液晶显示屏模式方面的发明，其发明者是曾在日立制作所利用IPS液晶开发大型电视机的小野记久雄等人。这项发明中的电场屏蔽构造改善了IPS开发之初就存在的低透射率问题，成了各公司在本届SID上发表的IPS液晶屏的基础，由此也可以感觉到这项发明获奖并非偶然。

笔者在听取此次的一系列发表的同时，还向长年从事显示器开发的多位人士询问了意见，其中有一句话令笔者印象深刻。那就是，“最近发表的论文都没怎么引用过去已经公布的技术”。平板显示器（FPD）的基础开发于1970年前后在美国兴起，之后在日本实现产业化。很多从事研究开发和技术开发的人员在SID这个国际会议上彼此都很尊重他人的成果，并进行了深入的讨论。其中有很多即使如今回想起来也非常珍贵的内容。[!--empirenews.page--]

FPD目前仍在多种技术的竞争中不断成长。在这一过程中，众多研究人员和技术人员在彼此的发表和讨论中受到启发、有了新的开发或发明的契机，继而催生出更加优秀的技术和产品。虽然也有很多技术未能实用就夭折了，但这些技术却是通往新技术开发的重要阶梯。

SID是多年来一直在液晶显示屏的诞生地——美国举办的国际会议，有着悠久的历史。现在，以液晶屏为首的FPD产业几乎全部转移到了亚洲，因此“在已经没有FPD产业的北美举行的这个国际会议为何会吸引众多与会者？”经常成为讨论的话题。笔者觉得，其原因之一就是笔者此次感受到的“技术的连续性”。最初发明的一项技术被很多人引用、改良，然后又催生出新的技术。SID至今仍能吸引众多参加者也正是因为这种技术发展的连续性。

笔者身为显示器产业中的一员，多年连续参加SID，切身感受到了每年的变化。笔者在上一篇报道中曾提到，2013年还有来自中国大陆的口头论文发表。FPD产业始于日本，由韩国和台湾厂商发展壮大，今后来自中国大陆的发表可能还会增加。另外，从与会者来看，年轻工程师越来越多。要想在这种环境下推进FPD的开发，催生新的显示器技术和产品，技术的正确传承至关重要。因此，不仅是时间上的技术发展，还必须要考虑地区性的技术发展。充分理解并尊重FPD一直以来的开发历史自不必说，要想将技术在各地区推广，不能单纯地对外传授技术，而是要先明确各地区的合作和分工，笔者相信，这将引导FPD产业和技术走向正确的发展方向。