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突破限制 屏幕形状背后的技术奥秘
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突破限制 屏幕形状背后的技术奥秘

编辑:婉玗 文章来源:数字展示在线 发布日期:2014-9-7 11:57:08

    屏幕是什么形状的呢?这是问题吗?如今我们能看到的屏幕不都是方形的吗,要说改变,也不过是尺寸和比例上有所不同而已。你可能不知道,其实在显示器出现的早期,屏幕是圆的。而就在近期,夏普又推出Free-FormDisplay自由形态显示技术,甚至可以将显示屏做成任意形状。显示屏外形变化的背后,其实是技术的改变和进化。
    由圆到方,显示器形状初变化
    在CRT显示器刚问世时,屏幕是圆形的。最根本的原因,在于当时的生产工艺。其实在电子管时代,电子管几乎都是圆形的,为什么呢?原因很简单,为保证电子管的正常工作,电子管内部都是真空的。这样巨大的气压将让电子管壁承受巨大的压力。而作为电子管的特殊形态,体积更大的CRT将承受更大的压力,因此最早的CRT做成了圆形(增大表面积)。不过人的双眼重合部分的视野基本是在一个长方形范围内,这样圆形的屏幕不仅信息容量有限,而且圆形的画面,意味着要么每行扫描长度不等,要么使用等长扫描但会浪费一部分扫描时间。这在电子技术还不发达的时代,绝对是莫大的浪费。因此在制造和材料科学取得突破后,强度不再是问题时,CRT也开始向方形方向发展。
    不过,圆形CRT并未就此退出市场,实际上,在雷达屏和示波器上,依旧坚持使用圆形屏,毕竟圆形屏不仅有更高的强度,同时雷达观察范围,波形的观看等等,都是圆形的,这时圆型显示屏更符合要求。

 

最早显示器就是圆形的

    液晶时代,方形是成本与效率的统一
    而到了液晶时代,方形更是屏幕的统一外表,这除了人的视野基本是一个长方形这个基本原因外,成本与效率的统一更是关键。我们知道,液晶屏是在巨大的玻璃基板上生产的,在生产完毕后,再根据所需的尺寸进行切割。在这种情况下,只有切割成方形,才能最大限度的保证切割效率,实际上,在液晶时代,屏幕的比例由4:3变为16:9的一大原因,正是为了保证切割的效率。
    而从驱动方式来说,液晶使用的是矩阵式驱动,也就是说通过纵横驱动线形成一个矩阵,以驱动需要扭转的液晶分子,驱动结构是矩阵,那么屏幕做成方形,与驱动结构点对点的结构,就可以保证液晶分子驱动的最佳效率。

 

液晶的驱动结构是矩阵,因此方形屏幕最为合适

Free-Form Display,自由的感觉
    可以说,方形的显示器能够满足常规需求,但在特殊领域,我们往往要求屏幕有特殊的造型,比如近来颇为时尚的弧面电视以及MOTO近期外泄的moto360手表那圆形的表面,都要求显示屏在外形上做出改变。其实这样的情况还很多,比如在汽车操控台那有限的空间里嵌入特殊造型的液晶屏,或者少儿手机液晶屏上的卡哇伊造型等。让液晶屏呈现出不同的造型,不但可以让设备的形态更多样化,还能赋予它们更多的性能和便捷操控性。

 

正是因为这样的需求,所以夏普近期推出了Free-Form Display(自由形态显示技术)。从其首次展示的汽车仪表盘显示屏中,那弧形的外表,不规则的造型,让我们骤然发现,原来液晶屏的造型也可以随心所欲。坦率地说,这样的非规则的造型,纯粹从技术角度来说,难度并不高。其驱动依然是采用传统的矩阵式驱动方式,只是在液晶面板生产时,按照所需要的造型进行蚀刻与制造,并在后期切割时,切割成为相应的形状就可以了。因此,早在2008年,东芝松下就展示过圆形的液晶屏,但这样的异形面板制造过程中,需要设定专门的程序进行蚀刻过程与切割,而且在制造过程中,切割有较大的浪费。这都让异形面板的成本提升,因此在当时这样的异形液晶屏并没有投入实用。

 

图:夏普展示的异形液晶屏,

图:早在2008年。东芝松下就发布过圆形液晶屏

    那么,夏普的Free-Form Display自由形态技术的优点在哪里?其实真正取得突破之处的倒是一个细节,也就是Free-FormDisplay屏幕可以做到无边框。千万别小看这液晶屏的边框,看看MOTO360智能手表吧,那底部的黑色边框,是不是挺煞风景的。对于异形屏幕而言,最大的市场就是可穿戴设备、汽车这样使用小屏幕的场合,在这种情况下,边框的存在,会让屏幕的有效显示面积进一步减小,同时还可能影响到异形屏自身的造型。

边框的作用是预留空间,以安装配线

    那么,液晶屏为什么有边框呢?实际上,为了让液晶屏能够正常工作,液晶屏的矩阵驱动需要扫描电路和同步电路来控制输出电平,以有效控制像素的点亮,因此以往的液晶屏,需要在背部增加驱动板和复杂的电路,才能让屏幕正常工作,而驱动板和屏幕间,需要通过配线连接。这样,屏幕边缘就要预留一定的空间,以安装配线,这就是屏幕边框存在的原因。而夏普的Free-FormDisplay基于IGZO生产工艺。这一工艺大家都很熟悉了,不过大多数了解的只是IGZO可以大幅度提高液晶屏的电子移动速度,从而大大减小驱动管的体积,以起到增加像素密度,提升屏幕透光率的目的。其实IGZO可以减小晶体管面积的特性,甚至可以让厂家在液晶屏上直接生产出工艺复杂的集成块。这样液晶屏矩阵驱动所需要的扫描和同步驱动,就可以直接做在液晶基板上,一体化的工艺,省去了驱动板,也无需相应的配线,这样面板自然就可以彻底取消边框。
 
    结语:显示异形化只是起步
    在不知不觉中,屏幕的形状正在悄然改变。穿戴式设备的兴起、显示设备在汽车、家电上的广泛应用,让异形显示器的需求正迅速增加。正是这种需求,使得夏普及时推出了Free-FormDisplay技术。应该说,在IGZO工艺的帮助下,Free-Form Display的无边框方案极大发挥了不规则造型的优势,让异形显示设备可以更加完美。这对于显示技术的发展以及产品形态的差异性无疑是极大的利好。但设备的进化,却对显示技术有更高的要求,曲面化、可弯曲、侧面显示,都对显示技术的变形能力提出新的要求,显示异形化,还有更大的进步空间。

关键词阅读: 夏普 异形拼接 
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