为了享受还是生存？4K技术的风风雨雨

从1925年苏格兰人贝尔德研发出世界上第一个半机械式模拟电视系统以来到今天，通过电视机获取更好的视觉效果一直是人类不懈的追求。CRT显像管开启了电视行业的新篇章，之后又被背投、等离子、LED液晶等显示技术所取代。这些技术中，LED液晶终胜出，继续朝着更大的尺寸、更高的分辨率发展——它们也必须奔跑，因为现在连手机屏幕都是全高清的了。液晶电视的下一个目标是4K（Ultra HD）。但这个看起来很美好的概念走得相当吃力，毕竟纵观整个市场，基本上还是标清、普清的天下。那么4K，还有多远？

4K电视是什么

随着液晶屏幕的不断扩大，在分辨率不变的情况下，相应像素点距也随着增加，这样人眼就很容易看到像素点，形成较重的颗粒感，这也是全高清电视尺寸普遍在55英寸以内的原因。CRT因为清晰度和重量而止步于39英寸，难道液晶因为分辨率也只能止步于60英寸以内？显然不行。4K概念的出现，顿时让液晶面板尺寸有了更广阔的发展空间。2013年CES上，各视厂商主推的4K电视便成为了行业的焦点。

4K在电子产品领域真是个高端大气上档次的概念，所谓“硬盘讲究4K对齐，看片讲究4K高清”。当然此4K非彼4K，我们谈的是关于分辨率的那些事儿。在数字技术领域，通常用构成图像的水平方向的像素数描述数字图像的大小。但由于像素数量非常大，记忆不便，所以通常以K为单位表示，1K=1024，2K=2048，4K=4096。全高清图像水平方向上有2048个像素，也就是2K图像。那为什么我们看到的分辨率都是1920×1080呢？这完全是为了凑成16∶9的图像比例。同样的道理，4K图像分辨率就应该比2K翻一倍，达到4096×2160像素。在这个基础上，又衍生出多种显示比例，比如在电影行业就有Full Aperture 4K（4096×3112）、Academy 4K（3656×2664）等多种标准。而电视领域我们经常看到的是3840×2160这个标准，这也是为了凑16∶9的图像比例，与当前消费者接受的主流显示比例一致。

2012年5月，国际电信联盟发布了“超高清电视UHDTV”（或“Ultra HDTV”）标准的建议，将屏幕的物理分辨率达到3840×2160及以上的电视称之为超高清电视，业界简称为4K电视。其像素达到800多万，图像精细度是目前全高清标准的4倍，可谓是视觉的盛宴。

4K面板技术

从2008年全球金融危机之后，液晶面板制造业就成为了费钱吃力不讨好的活儿。截至2012年3月底，全球面板价格已连续19个月下滑，持续的价格走低让夏普、LG、三星、友达、群创、京东方等面板厂商一直在寒冬中挣扎。虽然索尼、三星、LG等一直在投入巨资进行OLED的研发，但至今收效甚微，何况亏损与研发不可得兼，总得找到新的利润点才能支撑下去。考虑到Full HD面板已经是一片红海，难以再有作为，因此，所有的面板厂商都把视线集中到了4K面板上。

4K面板关键的一点就是实现液晶更高清晰度的显示，所以在工艺上要实现两个提升：一是液晶涂层实现更高的像素密度工艺——这一点倒没有什么技术难度；二是液晶像素的TF T驱动层实现更高的密度。在大尺寸上实现这一点不仅意味着元件更精细，更意味着对长电路结构的稳定性的多种考验。

传统大尺寸液晶面板采用TFT技术叫做a-Si TFT（非晶硅薄膜晶体管），其特点是技术门槛成本低、量产和大型化容易，目前市面销售的大型液晶显示设备几乎都采用这种技术。但是非晶硅的电子移动率很低，如果驱动线路过长、过于精细，则性能无法保证。为了实现更高的分辨率，TFT技术在非晶硅的基础上发展出了多晶硅技术：Poly-Si TFT。P-Si又分为高温多晶硅（HTPS，High Temperature Poly-Silicon）和低温多晶硅（LTPS，Low Temperature Poly-Silicon），两种技术均适合制造高精细、高稳定性的TFT驱动电路。但是，HTPS由于制造技术特殊而不能大型化，只能用在1英寸左右的投影机面板上。

LTPS技术是通过对传统非晶硅TFT-LCD面板进行激光退火工艺来制造的。相比传统非晶硅TFT，LTPS的元件数量可减少40%，而连接部分可减少95%，极大地减少了产品出现故障的几率，可以说是一个价廉物美的好技术。但是，LTPS目前存在两个问题，一是TFT的漏电流较大，二是高迁移率多晶硅材料低温大面积生产设备制造较困难。在进行大面积激光处理时，良品率难以控制。因此，LTPS技术只能停留在6代线的水平，不适合制造更大尺寸的液晶产品。

索尼HR36，采用36英寸CRT显像管，重量88kg。

OLED与LCD构造对比。更轻更薄的O L E D有望成为下一代显示技术标准，然而道路并不顺利。

一张图说明单晶硅、多晶硅和LTPS的结构及速度关系。LTPS TFT的载流子迁移率达到100c m2/Vs以上，即使像素高精细化，也容易确保开口率，不会损失太多的亮度和对比度。

对于大尺寸液晶面板TFT驱动组件的难题，厂商已经找到了新的解决方案——金属氧化物Oxide的TFT驱动结构。Oxide TFT技术结合了a-Si TFT与LTPS TFT技术的优点，同时可利用溅镀法制造。市场研究机构IDC表示，面板厂商只需改变材料，同时投入时间及人力调整制程参数，就可提高良品率。因此，三星、LGD、夏普、友达等厂商举双手支持这一技术，京东方在这一技术上也有所突破。各厂商都在抓紧时间加强Oxide TFT技术的布局。

夏普的4K面板被叫做IGZO（In- Ga-Zn-O）面板，是一种铟镓锌氧化物半导体技术T F T驱动面板。IGZO TFT与非晶硅TF T相比能够缩小晶体管尺寸，所以不但可提高液晶面板像素的开口率，还容易实现高精细化。而IGZO正是金属氧化物Oxide TFT技术的一种。IGZO的载流子迁移率是非晶硅的20～30倍，虽然没有多晶硅高，但是完全可以接受。大大提高了TF T对像素电极的充放电速度，提高像素的响应速度，实现更快的刷新率。同时，更快的响应也大大提高了像素的行扫描速率，使得超高分辨率在TF TLCD中成为可能。另外，由于晶体管数量减少和单个像素透光率的提高，使得IGZO面板具有更高的能效水平。夏普龟山二工厂8代线量产小尺寸液晶面板即采用IGZO技术，同时夏普已经将这一技术引入10代线之中。

从现在全球大尺寸面板厂商的动态看，Oxide已经成为当前液晶技术的关键点和行业标准。分析认为，这项技术的成熟，不仅对于提升大尺寸面板的分辨率，制造4K面板这样的新产品有利，也可以用于制造更加节能和轻薄的传统液晶屏幕甚至未来的OLED屏幕。相比传统非晶硅，Oxide薄膜晶体管能显著提升OLED面板的寿命。