去年最火熱的產業消息(xi)就是(shi)(shi)鴻(hong)海富(fu)士康把日(ri)(ri)本(ben)夏(xia)(xia)普合并了，對于日(ri)(ri)本(ben)人(ren)(ren)來(lai)說很難接受，但是(shi)(shi)對中國人(ren)(ren)來(lai)說卻是(shi)(shi)一(yi)個勝(sheng)利里程碑，最近廣(guang)(guang)東最火熱的科技產業新(xin)聞(wen)就是(shi)(shi)富(fu)士康聯合日(ri)(ri)本(ben)夏(xia)(xia)普子公司(si)堺(jie)顯示器制品株(zhu)式會社(she)（Sakai Display Production，以下簡(jian)稱(cheng)SDP）要(yao)在廣(guang)(guang)州增(zeng)城蓋(gai)一(yi)座最新(xin)的10．5代8k液晶顯示器工(gong)廠，投(tou)資610億人(ren)(ren)民幣。
為什么是(shi)廣州？液晶(jing)產(chan)業(ye)有多(duo)重要？我估計現在90％的(de)家庭的(de)電視都已(yi)經使用(yong)液晶(jing)電視了，什么是(shi)十點五代(dai)線(xian)？STN－LCD，TFT－LCD到底這(zhe)(zhe)些英文(wen)(wen)縮(suo)寫(xie)名詞代(dai)表(biao)什么？LCD產(chan)業(ye)跟(gen)LED產(chan)業(ye)有什么相關？如(ru)果大家有老葉前面幾(ji)篇文(wen)(wen)章的(de)科普知(zhi)識的(de)基礎，那么現在這(zhe)(zhe)些疑(yi)問(wen)我就可以開始跟(gen)大家揭曉了！
液晶：像晶體的液體
“液(ye)(ye)晶(jing)（LC：Liquid Crystal）”是一種(zhong)液(ye)(ye)態高(gao)分子(zi)（塑膠）材料，它的分子(zi)與(yu)分子(zi)相(xiang)距較遠而無法(fa)形成(cheng)鍵結，在(zai)常(chang)溫下是“液(ye)(ye)體”，但是分子(zi)與(yu)分子(zi)彼此互相(xiang)影響(xiang)力卻很(hen)大，所以排列得很(hen)整齊，有點像是“固體（晶(jing)體）”，因(yin)此我們將這(zhe)種(zhong)像是固體（晶(jing)體）的液(ye)(ye)體稱為“液(ye)(ye)晶(jing)”。
液(ye)晶分(fen)子(zi)為細長(chang)(chang)型(xing)棒(bang)狀(zhuang)結構(gou)，沿長(chang)(chang)軸方(fang)向具有“極(ji)性（Dipole）”，也就是(shi)分(fen)子(zi)的(de)(de)一端(duan)(duan)帶正(zheng)電(dian)而(er)另一端(duan)(duan)帶負電(dian)，如圖(tu)一（a）所示，圖(tu)中C代表(biao)碳原(yuan)子(zi)、H代表(biao)氫原(yuan)子(zi)、N代表(biao)氮原(yuan)子(zi)，整個分(fen)子(zi)看起來是(shi)細長(chang)(chang)型(xing)棒(bang)狀(zhuang)結構(gou)，我(wo)們習(xi)慣將(jiang)它(ta)簡化成圖(tu)一（b），其中箭(jian)頭(tou)稱為“指向（Director）”，箭(jian)頭(tou)的(de)(de)方(fang)向代表(biao)分(fen)子(zi)帶正(zheng)電(dian)的(de)(de)一端(duan)(duan)。
圖一 液晶分子的特性與種類
三種液晶分子，只有一種商用多
液(ye)晶(jing)(jing)分子的種(zhong)類有許多(duo)種(zhong)，包(bao)括向列型液(ye)晶(jing)(jing)（Nematic LC）、層列型液(ye)晶(jing)(jing)（Smectic LC）、膽固(gu)醇型液(ye)晶(jing)(jing)（Cholesteric LC）等，但是常見的只有兩種(zhong)：
a．向(xiang)列(lie)型(xing)液(ye)晶(jing)(jing)（Nematic LC）：向(xiang)列(lie)型(xing)液(ye)晶(jing)(jing)分(fen)(fen)子的(de)(de)排(pai)列(lie)情形如圖一（c）所示，每個分(fen)(fen)子的(de)(de)長(chang)軸都是互相平(ping)行，而且(qie)方向(xiang)一致。由于向(xiang)列(lie)型(xing)液(ye)晶(jing)(jing)分(fen)(fen)子對外加電場的(de)(de)反應較大，因此目(mu)前商業(ye)上生產的(de)(de)液(ye)晶(jing)(jing)顯示器大多使用這種液(ye)晶(jing)(jing)分(fen)(fen)子。
b．層(ceng)列型(xing)液晶(jing)（Smectic LC）：層(ceng)列型(xing)液晶(jing)分(fen)(fen)子(zi)的(de)(de)排(pai)(pai)列情形如圖一（d）所示，每個分(fen)(fen)子(zi)的(de)(de)長軸都是互相平行，而且方向一致，分(fen)(fen)子(zi)排(pai)(pai)列規則性更明顯，分(fen)(fen)子(zi)之間不(bu)但互相平行，而且有分(fen)(fen)層(ceng)的(de)(de)組織。由于向列型(xing)液晶(jing)分(fen)(fen)子(zi)對(dui)外加電場的(de)(de)反應較(jiao)小，因此比較(jiao)不(bu)適合作(zuo)為液晶(jing)顯示器使用。
液晶分子的轉動：怎么樣在玻璃板上外加電壓？
液(ye)晶(jing)(jing)分子(zi)(zi)(zi)為(wei)細長型棒狀結構，沿長軸方(fang)向(xiang)具有「極(ji)性（Dipole）」，也就是(shi)分子(zi)(zi)(zi)的(de)一(yi)端帶(dai)正(zheng)電(dian)而另(ling)一(yi)端帶(dai)負電(dian)，因此當我們(men)對液(ye)晶(jing)(jing)分子(zi)(zi)(zi)外加電(dian)壓(ya)，會使液(ye)晶(jing)(jing)分子(zi)(zi)(zi)轉動，如圖二所示，我們(men)先將(jiang)兩片玻(bo)(bo)璃(li)板(ban)互相(xiang)平行迭起(qi)來，再將(jiang)液(ye)晶(jing)(jing)分子(zi)(zi)(zi)注入兩片玻(bo)(bo)璃(li)板(ban)之間，當我們(men)對兩片玻(bo)(bo)璃(li)板(ban)「不(bu)加電(dian)壓(ya)」或(huo)「外加電(dian)壓(ya)」，液(ye)晶(jing)(jing)分子(zi)(zi)(zi)會有不(bu)同(tong)的(de)排列情形，換句話說，我們(men)是(shi)“利用(yong)外加電(dian)壓(ya)使液(ye)晶(jing)(jing)分子(zi)(zi)(zi)轉動”。
圖二 液晶分子的轉動
a．不(bu)加電(dian)壓(ya)（Normal）：當兩片玻璃板(ban)不(bu)加電(dian)壓(ya)時，液(ye)晶(jing)長(chang)軸(zhou)與玻璃板(ban)平行，我習慣稱這(zhe)種(zhong)情(qing)形是「液(ye)晶(jing)分子躺在玻璃上」，如圖二（a）所示(shi)。科學家們習慣稱一個系統沒(mei)有外加電(dian)壓(ya)的情(qing)形為「Normal」。
b．外加(jia)電(dian)(dian)壓：當兩片玻(bo)(bo)璃(li)(li)板(ban)外加(jia)電(dian)(dian)壓時，液晶(jing)長(chang)軸與玻(bo)(bo)璃(li)(li)板(ban)垂直，我習(xi)慣稱這種(zhong)情形是「液晶(jing)分子(zi)站(zhan)在(zai)玻(bo)(bo)璃(li)(li)上(shang)」，如(ru)圖二（b）所(suo)示，由(you)圖中可以看出，液晶(jing)分子(zi)帶(dai)正(zheng)電(dian)(dian)的一(yi)端(duan)受到(dao)帶(dai)負(fu)電(dian)(dian)的玻(bo)(bo)璃(li)(li)板(ban)吸引，而液晶(jing)分子(zi)帶(dai)負(fu)電(dian)(dian)的一(yi)端(duan)受到(dao)帶(dai)正(zheng)電(dian)(dian)的玻(bo)(bo)璃(li)(li)板(ban)吸引，所(suo)以才會站(zhan)在(zai)玻(bo)(bo)璃(li)(li)上(shang)。
大家(jia)有(you)沒有(you)覺得(de)奇(qi)怪，玻璃好像不會導電耶，怎么樣在玻璃板上外加(jia)電壓(ya)呢？好奇(qi)嗎(ma)？趕快看下去吧！
液晶具有「雙折(zhe)射性(xing)（Birefringence）」，光的偏振方(fang)(fang)向(xiang)會受液晶分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)的影響而旋(xuan)轉(zhuan)，如圖(tu)三(san)所示，我(wo)們先將兩片(pian)玻(bo)璃(li)(li)板(ban)(ban)互相平行迭(die)起來(lai)，再(zai)將液晶分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)注入兩片(pian)玻(bo)璃(li)(li)板(ban)(ban)之間(jian)，當我(wo)們對兩片(pian)玻(bo)璃(li)(li)板(ban)(ban)「不加(jia)電壓(ya)」或「外(wai)加(jia)電壓(ya)」，液晶分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)會有不同的排列情形，此時通過(guo)玻(bo)璃(li)(li)板(ban)(ban)的偏振光會受到液晶分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)的影響，而使偏振方(fang)(fang)向(xiang)改變：
圖三 液晶分子對偏振光的影響
．不加(jia)電壓（Normal）：當(dang)兩片玻(bo)璃板(ban)不加(jia)電壓時，液晶分(fen)子躺在玻(bo)璃上(shang)，如圖(tu)三（a）所示，由圖(tu)中可以看(kan)出，當(dang)「水平偏(pian)(pian)振(zhen)光」通過「躺在玻(bo)璃上(shang)的(de)液晶分(fen)子」，它的(de)偏(pian)(pian)振(zhen)方(fang)向會自動(dong)旋轉90?，變成(cheng)「垂(chui)直偏(pian)(pian)振(zhen)光」，然后再(zai)離開玻(bo)璃板(ban)。
．外加電(dian)壓(ya)：當(dang)兩片玻璃(li)(li)板(ban)外加電(dian)壓(ya)時(shi)，液晶(jing)分(fen)子站在玻璃(li)(li)上，如圖三(san)（b）所示，由圖中可(ke)以(yi)看出，當(dang)「水(shui)平偏振(zhen)光」通過「站在玻璃(li)(li)上的液晶(jing)分(fen)子」，它(ta)的偏振(zhen)方(fang)向會維持不變，保(bao)持「水(shui)平偏振(zhen)光」，然后再(zai)離開玻璃(li)(li)板(ban)。
液晶顯示器的應用：包羅1～60吋
「液晶顯示器（LCD：Liquid Crystal Display）」是目(mu)前(qian)市場最(zui)(zui)大(da)，應(ying)用最(zui)(zui)廣，也是市場成長率(lv)最(zui)(zui)高的(de)(de)(de)產品(pin)，除了(le)早期應(ying)用在(zai)個(ge)人計算機與筆記(ji)本(ben)電腦之外，目(mu)前(qian)甚(shen)至已(yi)經成功(gong)的(de)(de)(de)應(ying)用在(zai)大(da)尺寸(cun)的(de)(de)(de)家用電視機了(le)，因此我們會花(hua)比較多的(de)(de)(de)章節來介紹。液晶顯示器（LCD）的(de)(de)(de)尺寸(cun)為1～60吋，依尺寸(cun)大(da)小不(bu)同可以應(ying)用在(zai)不(bu)同的(de)(de)(de)科技產品(pin)中：
．1～2吋：電子表、電子計算器、電子字典等。
．3～5吋：數字相機（DSC）、數字錄像機（DVC）、手機、個(ge)人數字助理（PDA）、多媒體播(bo)放器（PMP）、衛(wei)星(xing)定位系(xi)統(tong)（GPS）等。?．
． 5～10吋：汽車電視。
?．10～20吋：個人計算機顯示(shi)器、筆記(ji)本電腦顯示(shi)器、錄(lu)像監視器等。?
．20～60吋：家(jia)用(yong)電(dian)視(shi)機。
有一點復雜的液晶顯示器構造
液晶顯示(shi)器(qi)（LCD）的(de)(de)構(gou)造如(ru)圖四(si)所示(shi)，如(ru)果(guo)我們(men)將液晶顯示(shi)器(qi)的(de)(de)某一(yi)部分(fen)放(fang)大，可以(yi)得到(dao)如(ru)圖四(si)（a）所示(shi)紅（R）、綠（G）、藍（B）不停地反復(fu)的(de)(de)排列(lie)，當我們(men)從(cong)側(ce)面觀察液晶顯示(shi)器(qi)的(de)(de)一(yi)個(ge)像素，可以(yi)得到(dao)如(ru)圖四(si)（b）的(de)(de)構(gou)造，由液晶顯示(shi)器(qi)的(de)(de)后(hou)(hou)方(fang)向(xiang)前(qian)方(fang)，依序(xu)為背(bei)光模塊、后(hou)(hou)偏(pian)光片(pian)(pian)、后(hou)(hou)導電玻(bo)(bo)璃(li)（后(hou)(hou)玻(bo)(bo)璃(li)基板＋后(hou)(hou)透明電極(ji)）、薄(bo)膜晶體管(guan)（主動矩陣式的(de)(de)液晶顯示(shi)器(qi)才有）、前(qian)導電玻(bo)(bo)璃(li)（前(qian)玻(bo)(bo)璃(li)基板＋前(qian)透明電極(ji)）、彩色濾光片(pian)(pian)、保(bao)護玻(bo)(bo)璃(li)、前(qian)偏(pian)光片(pian)(pian)等，哈哈～構(gou)造真是(shi)有一(yi)點復(fu)雜！
圖四 液晶顯示器的構造
現在分別介紹如下：
背(bei)光(guang)(guang)模(mo)塊(kuai)：背(bei)光(guang)(guang)模(mo)塊(kuai)包括(kuo)光(guang)(guang)源、反射(she)板、導(dao)光(guang)(guang)板等組件組成，使光(guang)(guang)源均勻分(fen)布在整個(ge)液晶顯(xian)示器的畫面上。
后(hou)偏光片：由于光源發(fa)出來(lai)的(de)白光為「非(fei)偏振(zhen)光」，后(hou)偏光片主(zhu)要的(de)目的(de)在使(shi)非(fei)偏振(zhen)光變(bian)成「偏振(zhen)光」。?
后導電(dian)玻(bo)璃(li)(li)：在(zai)玻(bo)璃(li)(li)基板(ban)上使用濺(jian)鍍法（Sputter）成長「氧化銦錫(xi)（ITO：Indium Tin Oxide）」形成可以導電(dian)的(de)玻(bo)璃(li)(li)，稱為(wei)「導電(dian)玻(bo)璃(li)(li)」。氧化銦錫(xi)（ITO）是一(yi)種(zhong)陶瓷（金屬氧化物），幾(ji)乎所有的(de)陶瓷都是絕(jue)緣體，但是科學家(jia)發現氧化銦錫(xi)（ITO）不但可以導電(dian)，而且在(zai)厚度(du)很薄的(de)時(shi)候，還(huan)是透明的(de)，故稱為(wei)「透明電(dian)極」。?#p#分頁標題(ti)#e#
薄膜(mo)(mo)晶(jing)體管：在導電玻璃的(de)(de)(de)上(shang)面使用半導體制程技(ji)術成(cheng)長「開(kai)關(guan)組(zu)件」，最簡單的(de)(de)(de)開(kai)關(guan)組(zu)件就(jiu)是「CMOS」，但(dan)是CMOS必須(xu)具(ju)有金屬、氧化物、半導體的(de)(de)(de)結構，必須(xu)成(cheng)長在硅晶(jing)圓上(shang)才行(xing)（后續我(wo)(wo)會繼續介紹的(de)(de)(de)半導體元(yuan)器(qi)件），要在導電玻璃上(shang)成(cheng)長開(kai)關(guan)組(zu)件沒(mei)辦(ban)法使用CMOS，因此必須(xu)另外設計一種開(kai)關(guan)組(zu)件，它(ta)的(de)(de)(de)工(gong)作原(yuan)理和「CMOS」很像(xiang)，我(wo)(wo)們稱(cheng)為「薄膜(mo)(mo)晶(jing)體管（TFT：Thin Film Transistor）」，使用薄膜(mo)(mo)晶(jing)體管（TFT）制作的(de)(de)(de)液晶(jing)顯示(shi)器(qi)稱(cheng)為「薄膜(mo)(mo)晶(jing)體管－液晶(jing)顯示(shi)器(qi)（TFT－LCD）」。?
前導電玻璃：與后導電玻璃相同。?
彩(cai)色(se)濾(lv)光(guang)(guang)(guang)(guang)片(pian)(pian)(pian)：在塑料薄(bo)片(pian)(pian)(pian)上(shang)涂布紅（R）、綠(lv)(lv)（G）、藍（B）三種(zhong)不同顏(yan)色(se)的(de)(de)顏(yan)料，不停(ting)地(di)反復排列在顯示器的(de)(de)整個畫面上(shang)，稱為「彩(cai)色(se)濾(lv)光(guang)(guang)(guang)(guang)片(pian)(pian)(pian)（Color filter）」。彩(cai)色(se)濾(lv)光(guang)(guang)(guang)(guang)片(pian)(pian)(pian)的(de)(de)原(yuan)理如(ru)上(shang)圖(tu)四(si)(si)（c）所(suo)示，當白(bai)光(guang)(guang)(guang)(guang)（紅、綠(lv)(lv)、藍的(de)(de)混合光(guang)(guang)(guang)(guang)）通(tong)(tong)(tong)過(guo)(guo)(guo)「紅色(se)的(de)(de)濾(lv)光(guang)(guang)(guang)(guang)片(pian)(pian)(pian)」，則只(zhi)(zhi)有(you)(you)紅光(guang)(guang)(guang)(guang)可(ke)(ke)以通(tong)(tong)(tong)過(guo)(guo)(guo)，綠(lv)(lv)光(guang)(guang)(guang)(guang)、藍光(guang)(guang)(guang)(guang)被(bei)吸(xi)收，所(suo)以眼(yan)睛只(zhi)(zhi)看(kan)(kan)到(dao)紅光(guang)(guang)(guang)(guang)；當白(bai)光(guang)(guang)(guang)(guang)通(tong)(tong)(tong)過(guo)(guo)(guo)「綠(lv)(lv)色(se)的(de)(de)濾(lv)光(guang)(guang)(guang)(guang)片(pian)(pian)(pian)」，則只(zhi)(zhi)有(you)(you)綠(lv)(lv)光(guang)(guang)(guang)(guang)可(ke)(ke)以通(tong)(tong)(tong)過(guo)(guo)(guo)，紅光(guang)(guang)(guang)(guang)、藍光(guang)(guang)(guang)(guang)被(bei)吸(xi)收，所(suo)以眼(yan)睛只(zhi)(zhi)看(kan)(kan)到(dao)綠(lv)(lv)光(guang)(guang)(guang)(guang)；當白(bai)光(guang)(guang)(guang)(guang)通(tong)(tong)(tong)過(guo)(guo)(guo)「藍色(se)的(de)(de)濾(lv)光(guang)(guang)(guang)(guang)片(pian)(pian)(pian)」，則只(zhi)(zhi)有(you)(you)藍光(guang)(guang)(guang)(guang)可(ke)(ke)以通(tong)(tong)(tong)過(guo)(guo)(guo)，紅光(guang)(guang)(guang)(guang)、綠(lv)(lv)光(guang)(guang)(guang)(guang)被(bei)吸(xi)收，所(suo)以眼(yan)睛只(zhi)(zhi)看(kan)(kan)到(dao)藍光(guang)(guang)(guang)(guang)，「濾(lv)光(guang)(guang)(guang)(guang)片(pian)(pian)(pian)」其實就是(shi)濾(lv)掉我們(men)不要的(de)(de)顏(yan)色(se)，只(zhi)(zhi)讓我們(men)想要的(de)(de)顏(yan)色(se)通(tong)(tong)(tong)過(guo)(guo)(guo)，值得注意的(de)(de)是(shi)，圖(tu)四(si)(si)（b）與（c）中的(de)(de)彩(cai)色(se)濾(lv)光(guang)(guang)(guang)(guang)片(pian)(pian)(pian)只(zhi)(zhi)畫出一個像(xiang)素來代表而已(yi)，實際上(shang)應(ying)該是(shi)紅（R）、綠(lv)(lv)（G）、藍（B）三種(zhong)不同顏(yan)色(se)，不停(ting)地(di)反復排列在顯示器的(de)(de)整個畫面上(shang)，如(ru)圖(tu)四(si)(si)（a）所(suo)示。?
前偏光片：前偏光片主要(yao)的目(mu)的在決(jue)定(ding)是(shi)否(fou)要(yao)讓旋轉后的偏振(zhen)光通(tong)過，如果可以通(tong)過則眼睛看起來是(shi)「亮（白）」，如果無法通(tong)過則眼睛看起來是(shi)「暗（黑）」。
LCD跟LED產業有什么相關？答案在背光模塊
過去的大尺寸(cun)液晶(jing)顯(xian)示(shi)(shi)器(qi)光源(yuan)通常都是使(shi)用「冷(leng)陰極(ji)(ji)燈管（CCFL：Code Cathode Fluorescent Lamp）」，主(zhu)要(yao)是因為冷(leng)陰極(ji)(ji)燈管是一(yi)支一(yi)支的，比發光二(er)極(ji)(ji)管一(yi)顆一(yi)顆的覆蓋面積更大， 可以讓光源(yuan)更均勻地分布在整個顯(xian)示(shi)(shi)器(qi)的畫面上，所以適合(he)大尺寸(cun)液晶(jing)顯(xian)示(shi)(shi)器(qi)使(shi)用，但是比較耗電。隨著LED技術的進(jin)步，目前幾乎所有的液晶(jing)顯(xian)示(shi)(shi)器(qi)光源(yuan)都是使(shi)用「發光二(er)極(ji)(ji)管（LED：Light Emitting Diode）」；
液晶(jing)顯示(shi)器(qi)的(de)背光模塊如圖五(wu)所示(shi)，LED或(huo)過去的(de)冷陰(yin)極(ji)燈(deng)管（CCFL）發出(chu)來的(de)白光經過上(shang)方與左方的(de)「反光板」反射以(yi)后，進入「導光板」中，導光板主要的(de)功能是讓(rang)所有的(de)白光均勻地(di)(di)分布在整個(ge)顯示(shi)器(qi)的(de)畫面(mian)上(shang)，這樣(yang)才(cai)不會讓(rang)液晶(jing)顯示(shi)器(qi)看起來有些地(di)(di)方比較(jiao)亮，有些地(di)(di)方比較(jiao)暗。
圖五 液晶顯示器的背光模塊
「導(dao)光板」其(qi)(qi)實只是一(yi)塊塑料(liao)板而已，通常都是使用(yong)「聚(ju)甲基(ji)丙烯酸甲酯（PMMA：Polymethyl Methacrylate）」來制作(zuo)，聚(ju)甲基(ji)丙烯酸甲酯（PMMA）俗稱「壓克力」，其(qi)(qi)實和我(wo)們(men)在路邊看到(dao)專(zhuan)門制作(zuo)廣告牌的(de)(de)(de)(de)壓克力是一(yi)樣的(de)(de)(de)(de)東西，可惜液晶顯示器(qi)所使用(yong)的(de)(de)(de)(de)壓克力純(chun)度要求很高，目前國內(nei)并沒有石化工廠能夠生產這種高純(chun)度的(de)(de)(de)(de)原(yuan)料(liao)，主要都是仰賴進口(kou)。至于(yu)為什(shen)么(me)白光進入導(dao)光板之后就會均(jun)勻地分(fen)布在整個顯示器(qi)的(de)(de)(de)(de)平面上呢(ni)？要了解這一(yi)點(dian)，必須(xu)先(xian)了解什(shen)么(me)是「光波(bo)導(dao)（Optical waveguide）」，這個部分(fen)我(wo)未來將在光纖通訊的(de)(de)(de)(de)科普課程里介紹。
【名詞解釋】光學塑(su)料（Optical plastic）?光學所使(shi)用(yong)(yong)(yong)組件，包括：平面(mian)鏡(jing)(jing)、凸透鏡(jing)(jing)、凹(ao)透鏡(jing)(jing)等大多都是(shi)使(shi)用(yong)(yong)(yong)「玻璃(li)(li)(li)（Glass）」制(zhi)作，玻璃(li)(li)(li)是(shi)氧化鉀(jia)、氧化鈉與氧化硅(gui)等氧化物的混合(he)物，屬(shu)于陶瓷(ci)材料的一(yi)種，雖然玻璃(li)(li)(li)的光學性質(zhi)極佳，但(dan)是(shi)重量較重，不適合(he)使(shi)用(yong)(yong)(yong)在(zai)某些科技(ji)產(chan)品中(zhong)。塑(su)料的重量較輕，比較適合(he)使(shi)用(yong)(yong)(yong)在(zai)科技(ji)產(chan)品中(zhong)，但(dan)是(shi)光學性質(zhi)較差。而在(zai)所有的塑(su)料中(zhong)，光學性質(zhi)最好的就是(shi)「聚碳酸酯(zhi)（PC：Poly Carbonate）」與「聚甲(jia)基丙烯酸甲(jia)酯(zhi)（PMMA）」了，我(wo)們(men)將這(zhe)兩種材料稱(cheng)為「光學塑(su)料（Optical plastic）」，可以應用(yong)(yong)(yong)在(zai)塑(su)料眼鏡(jing)(jing)、數碼相機的塑(su)料鏡(jing)(jing)頭、光盤片(pian)的聚碳酸酯(zhi)基板、液晶顯示器的導光板等。?
不可回避的液晶顯示器優缺點
優點?：
1．厚(hou)度較薄：不使用電子束(shu)，不需要像陰極射(she)線管一樣(yang)在屏幕表面依序掃描，所以不需要太厚(hou)。?
2．耗電(dian)量低(di)：使用(yong)(yong)發(fa)光二極管（LED）做為光源，不使用(yong)(yong)電(dian)子束(shu)，所以耗電(dian)量低(di)。?
3．制程成(cheng)熟(shu)：液晶顯(xian)(xian)示器已經(jing)在(zai)市(shi)場上存在(zai)超過三十(shi)年的時間，制作技(ji)(ji)術非常成(cheng)熟(shu)，不但小(xiao)尺寸的液晶顯(xian)(xian)示器技(ji)(ji)術很成(cheng)熟(shu)，目前(qian)連大(da)尺寸的「液晶電視(shi)（LCD TV）」都已經(jing)進入成(cheng)熟(shu)階段了。
缺點：
1．大尺(chi)(chi)寸制(zhi)(zhi)作(zuo)(zuo)困(kun)難：大尺(chi)(chi)寸的液晶電視(shi)必須將(jiang)薄膜(mo)晶體管（TFT）制(zhi)(zhi)作(zuo)(zuo)在整個后導電玻璃上，要將(jiang)每(mei)個薄膜(mo)晶體管制(zhi)(zhi)作(zuo)(zuo)得(de)非(fei)常均勻平坦，而且要有(you)很高的良率是非(fei)常困(kun)難的工作(zuo)(zuo)，就好像(xiang)大尺(chi)(chi)寸的晶圓制(zhi)(zhi)作(zuo)(zuo)比(bi)較(jiao)困(kun)難一樣(yang)，所以(yi)成本也比(bi)較(jiao)高。?
2．有視(shi)(shi)角(jiao)的(de)問題：由(you)于液晶顯(xian)(xian)示(shi)器是利(li)用液晶分子使(shi)偏振光旋轉的(de)原理，所(suo)以會產(chan)生視(shi)(shi)角(jiao)的(de)問題，當我們的(de)眼(yan)睛(jing)傾斜一(yi)個角(jiao)度觀看液晶顯(xian)(xian)示(shi)器的(de)時候，會覺(jue)得影像模糊不(bu)清。
液(ye)晶顯示(shi)器黑白、彩(cai)色顯示(shi)與分辨(bian)率(lv)極限
液晶顯示器的黑白控制
液(ye)(ye)晶顯示器顯示黑白(bai)的(de)(de)方(fang)法，是利用偏振光(guang)結合(he)偏光(guang)片，如圖(tu)六所示，在(zai)導電(dian)玻璃的(de)(de)前后，各放置一片「前偏光(guang)片」與(yu)(yu)「后偏光(guang)片」，而且前后偏光(guang)片「互(hu)相垂直(zhi)90°」，利用外加電(dian)壓來控制(zhi)每個(ge)次像素(su)的(de)(de)「液(ye)(ye)晶分子躺在(zai)玻璃上」或(huo)「液(ye)(ye)晶分子站在(zai)玻璃上」， 形成「白(bai)（White）」與(yu)(yu)「黑（Black）」兩種情(qing)形：
圖六 液晶顯示器的黑白控制
．不加(jia)電(dian)壓時為(wei)「白(bai)(bai)（White）」或「亮（Bright）」?如圖六（a）所示，在顯示器左側(ce)的(de)背光(guang)(guang)模塊發出(chu)「非偏(pian)(pian)(pian)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)光(guang)(guang)」，經(jing)過(guo)水平偏(pian)(pian)(pian)光(guang)(guang)片(pian)（后偏(pian)(pian)(pian)光(guang)(guang)片(pian)）形(xing)成「水平偏(pian)(pian)(pian)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)光(guang)(guang)」，當兩片(pian)玻璃板不加(jia)電(dian)壓時，液晶分子(zi)躺在玻璃上，會(hui)使水平偏(pian)(pian)(pian)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)光(guang)(guang)的(de)偏(pian)(pian)(pian)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)方向旋(xuan)轉(zhuan)90°，變成「垂直偏(pian)(pian)(pian)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)光(guang)(guang)」，恰(qia)好(hao)可以通(tong)過(guo)垂直偏(pian)(pian)(pian)光(guang)(guang)片(pian)（前偏(pian)(pian)(pian)光(guang)(guang)片(pian)），因此形(xing)成白(bai)(bai)（White）或亮（Bright）。由于在沒有(you)外加(jia)電(dian)壓的(de)情形(xing)下我(wo)們稱(cheng)為(wei)Normal，因此在沒有(you)外加(jia)電(dian)壓的(de)情形(xing)下是(shi)白(bai)(bai)（White）或亮（Bright）我(wo)們稱(cheng)為(wei)「Normal White」或「Normal Bright」。
．外(wai)加電(dian)壓時(shi)為「黑（Black）」或(huo)「暗（Dark）」?如(ru)圖六（b）所示，在顯示器(qi)左側的背光(guang)模(mo)塊發出「非偏(pian)振(zhen)(zhen)光(guang)」，經過水(shui)平(ping)偏(pian)光(guang)片(pian)(pian)(pian)（后偏(pian)光(guang)片(pian)(pian)(pian)）形(xing)成(cheng)「水(shui)平(ping)偏(pian)振(zhen)(zhen)光(guang)」，當兩片(pian)(pian)(pian)玻璃板外(wai)加電(dian)壓時(shi)，液晶分子站在玻璃上，會(hui)使水(shui)平(ping)偏(pian)振(zhen)(zhen)光(guang)的偏(pian)振(zhen)(zhen)方向保持(chi)不變，仍然(ran)維持(chi)「水(shui)平(ping)偏(pian)振(zhen)(zhen)光(guang)」，恰好(hao)無法通過垂直偏(pian)光(guang)片(pian)(pian)(pian)（前(qian)偏(pian)光(guang)片(pian)(pian)(pian)），因(yin)此形(xing)成(cheng)黑（Black）或(huo)暗（Dark）。
液晶顯示器的彩色顯示與分辨率極限
一(yi)(yi)定要記得(de)，顯(xian)示(shi)器是(shi)利用紅(hong)（R）、綠（G）、藍（B）三個「次(ci)像素（Sub pixel）」組成(cheng)(cheng)一(yi)(yi)個「像素（Pixel）」，利用許(xu)許(xu)多(duo)(duo)多(duo)(duo)的(de)(de)像素散布在整(zheng)個畫面上，并(bing)且(qie)利用每一(yi)(yi)個像素的(de)(de)紅(hong)（R）、綠（G）、藍（B）不同(tong)亮度(du)排列組合(he)顯(xian)示(shi)出一(yi)(yi)種顏色，最后組成(cheng)(cheng)我們所(suo)看到的(de)(de)景(jing)物，但(dan)是(shi)要如何(he)控(kong)制每一(yi)(yi)個像素的(de)(de)RGB排列組合(he)顯(xian)示(shi)出一(yi)(yi)種顏色呢(ni)？所(suo)有(you)使用液晶(jing)的(de)(de)顯(xian)示(shi)器原理都相同(tong)，有(you)三個重要的(de)(de)步(bu)驟：?#p#分(fen)頁標題(ti)#e#
黑白：利用「外加(jia)電壓」來控制每個次像素(su)顯示黑白。?
灰階(jie)：使(shi)用「直(zhi)接電壓(ya)調變法」或「驅動電壓(ya)調變法（時間(jian)調變法）」控制(zhi)液(ye)晶分子的(de)(de)旋轉角度，來決定每個次(ci)像素的(de)(de)亮度，就可以顯示灰階(jie)。?
彩色(se)：使用「彩色(se)慮(lv)光(guang)片(pian)」將每個像素再分成紅(hong)（R）、綠(lv)（G）、藍(lan)（B）三個次(ci)像素，分別控(kong)制每個次(ci)像素發出不同亮度(du)的紅(hong)階(jie)(jie)、綠(lv)階(jie)(jie)、藍(lan)階(jie)(jie)，就(jiu)可以組合成各(ge)種不同的彩色(se)。
表一 高清電視的規格表
我(wo)們(men)將(jiang)畫(hua)面(mian)(mian)(mian)垂直(zhi)方(fang)向(xiang)(xiang)切(qie)(qie)割(ge)(ge)成(cheng)1920列（直(zhi)的(de)(de)為列），水平方(fang)向(xiang)(xiang)切(qie)(qie)割(ge)(ge)成(cheng)1080行（橫的(de)(de)為行），總共形成(cheng)大(da)約200萬(wan)個像素(su)（1920×1080≈2000×1000≈2M），由(you)于切(qie)(qie)割(ge)(ge)后的(de)(de)像素(su)很(hen)小(xiao)，眼(yan)睛很(hen)難分(fen)辨(bian)，因(yin)此看起來(lai)和沒有切(qie)(qie)割(ge)(ge)前是相(xiang)(xiang)同的(de)(de)。換句話說(shuo)，只要能(neng)在一個畫(hua)面(mian)(mian)(mian)上顯示出許多(duo)不同顏(yan)色的(de)(de)像素(su)，而且每個像素(su)都足夠(gou)小(xiao)使眼(yan)睛不易(yi)分(fen)辨(bian)，則(ze)(ze)我(wo)們(men)便(bian)會將(jiang)這(zhe)個畫(hua)面(mian)(mian)(mian)看成(cheng)是一個近似完美的(de)(de)圖片，而且切(qie)(qie)割(ge)(ge)的(de)(de)像素(su)愈(yu)多(duo)，則(ze)(ze)像素(su)愈(yu)小(xiao)，畫(hua)面(mian)(mian)(mian)愈(yu)細(xi)致，分(fen)辨(bian)率(lv)也愈(yu)高。這(zhe)就是顯示器(qi)的(de)(de)原(yuan)理了(le)，而且相(xiang)(xiang)同尺寸的(de)(de)顯示器(qi)，切(qie)(qie)割(ge)(ge)的(de)(de)像素(su)愈(yu)多(duo)，則(ze)(ze)像素(su)愈(yu)小(xiao)，畫(hua)面(mian)(mian)(mian)愈(yu)細(xi)致，分(fen)辨(bian)率(lv)也愈(yu)高。
分辨率（Resolution）是(shi)用來定義一個畫(hua)(hua)面所(suo)能(neng)顯示圖形的(de)(de)(de)細致(zhi)程度，相同大小(xiao)的(de)(de)(de)畫(hua)(hua)面，切割成不(bu)同數目的(de)(de)(de)像素，則形成不(bu)同的(de)(de)(de)分辨率規格(ge)，如表一所(suo)示。目前(qian)高清的(de)(de)(de)電視的(de)(de)(de)畫(hua)(hua)面中所(suo)使用的(de)(de)(de)2k（1920列(lie)×1080行）稱為「Full HD」，是(shi)目前(qian)液晶(jing)(jing)電視最常見的(de)(de)(de)規格(ge)，最近的(de)(de)(de)智(zhi)能(neng)型手(shou)機也開始采用這種規格(ge)。但是(shi)隨著人類對畫(hua)(hua)面精細度無止境的(de)(de)(de)要(yao)求，2k已(yi)經無法滿足，隨著液晶(jing)(jing)面板技(ji)術的(de)(de)(de)進步(bu)，4k（3840列(lie)x2160行）與8k（7680列(lie)x4320行）更是(shi)面板廠商追(zhui)(zhui)求的(de)(de)(de)極致(zhi)，如果一個美好的(de)(de)(de)事物能(neng)夠在8k畫(hua)(hua)面下展現(xian)無瑕疵，它可(ke)能(neng)就是(shi)人類追(zhui)(zhui)求十全十美最客(ke)觀的(de)(de)(de)評判標準吧！
液晶顯示器面板廠的世代關系
液晶顯示器依照不(bu)同的世(shi)代，會(hui)有不(bu)同的玻璃基板尺寸：
如表二所示(shi)，「三代廠」玻(bo)璃(li)基板(ban)尺寸(cun)為550×650mm（毫(hao)米），我們(men)先在玻(bo)璃(li)基板(ban)上制作薄膜(mo)晶體管，再切割成(cheng)6片17吋的(de)面板(ban)，玻(bo)璃(li)會(hui)有(you)一些浪費的(de)區域。
表二 液晶顯示器的世代與玻璃基板尺寸的關系
如圖七（a）所示；「四(si)代廠(chang)」玻(bo)璃(li)基板(ban)尺寸(cun)為 680×880mm，我(wo)們先在玻(bo)璃(li)基板(ban)上制作薄(bo)膜晶體管，再(zai)切割成9片(pian)17吋的面板(ban)。
如(ru)圖七（b）所示(shi)，「五(wu)代廠」的(de)(de)玻璃基板相當于1100×1300mm，我們先在玻璃基板上制作(zuo)薄膜晶體管，再切割(ge)成9片30吋的(de)(de)面板，玻璃尺寸愈大，可以切割(ge)出來的(de)(de)顯示(shi)器(qi)尺寸愈大，可以切割(ge)出來的(de)(de)顯示(shi)器(qi)愈多(duo)。
圖七 三代廠與四代廠的玻璃基板示意圖
目前(qian)主(zhu)流是六(liu)代(dai)(dai)(dai)(dai)廠(chang)至八(ba)代(dai)(dai)(dai)(dai)廠(chang)之間(jian)，七(qi)代(dai)(dai)(dai)(dai)廠(chang)、八(ba)代(dai)(dai)(dai)(dai)廠(chang)的(de)(de)(de)玻璃基(ji)(ji)板(ban)(ban)實在(zai)太大(da)了，用來(lai)制(zhi)作小尺(chi)寸的(de)(de)(de)液晶顯示器不(bu)符成本，因此主(zhu)要是用來(lai)制(zhi)作「液晶電視（LCD TV）」，例如：七(qi)代(dai)(dai)(dai)(dai)廠(chang)玻璃基(ji)(ji)板(ban)(ban)尺(chi)寸為1950×2250mm，一片(pian)基(ji)(ji)板(ban)(ban)可以(yi)切割出12片(pian)32吋(cun)的(de)(de)(de)面板(ban)(ban)、8片(pian)40吋(cun)的(de)(de)(de)面板(ban)(ban)或6片(pian)46吋(cun)的(de)(de)(de)面板(ban)(ban)，隨著大(da)液晶電視的(de)(de)(de)需求(qiu)(qiu)旺盛，八(ba)代(dai)(dai)(dai)(dai)廠(chang)已經不(bu)再有優勢(shi)(shi)，追求(qiu)(qiu)更大(da)的(de)(de)(de)尺(chi)寸，做更大(da)尺(chi)寸與(yu)分辨率更高(gao)的(de)(de)(de)面板(ban)(ban)是大(da)趨勢(shi)(shi)，目前(qian)大(da)家(jia)爭做10．5代(dai)(dai)(dai)(dai)4k與(yu)8k就是在(zai)搶占(zhan)制(zhi)高(gao)點。面板(ban)(ban)的(de)(de)(de)軍(jun)備競賽已經開(kai)始，后發優勢(shi)(shi)越來(lai)越明顯。
液晶面板的隱憂
跟集成(cheng)電(dian)路產(chan)業中(zhong)8吋晶(jing)(jing)(jing)圓(yuan)與(yu)12吋晶(jing)(jing)(jing)圓(yuan)的(de)(de)(de)(de)原(yuan)理類(lei)似，尺寸愈大，可以切割出來(lai)的(de)(de)(de)(de)芯(xin)(xin)片愈多(duo)，單位成(cheng)本相對降低很(hen)(hen)多(duo)，現在十代(dai)與(yu)十一代(dai)液晶(jing)(jing)(jing)面(mian)(mian)板也(ye)是(shi)一樣的(de)(de)(de)(de)道(dao)理。集成(cheng)電(dian)路芯(xin)(xin)片光(guang)刻的(de)(de)(de)(de)技術也(ye)是(shi)由微米、次微米到現在的(de)(de)(de)(de)納(na)米線(xian)寬，柵極(ji)(ji)線(xian)寬越(yue)(yue)窄(zhai)，芯(xin)(xin)片效能(neng)越(yue)(yue)高(gao)，集成(cheng)電(dian)路密度(du)越(yue)(yue)大，除(chu)非可以尋找新的(de)(de)(de)(de)材料(liao)來(lai)替代(dai)硅制作晶(jing)(jing)(jing)體管(guan)，否則晶(jing)(jing)(jing)體管(guan)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)電(dian)子就很(hen)(hen)容(rong)易產(chan)生隧穿效應，所以有(you)人說(shuo)7納(na)米是(shi)極(ji)(ji)限。同樣的(de)(de)(de)(de)道(dao)理，液晶(jing)(jing)(jing)面(mian)(mian)板的(de)(de)(de)(de)極(ji)(ji)限也(ye)許是(shi)8k分辨率，因為再高(gao)清的(de)(de)(de)(de)分辨率也(ye)許對我們人類(lei)的(de)(de)(de)(de)感官完全(quan)沒意義了。
集成(cheng)電路與液晶面板這兩個產業也許已經有(you)點像(xiang)是(shi)軍備競賽了(le)，但是(shi)我對液晶面板有(you)深深的(de)隱憂，像(xiang)早(zao)期的(de)火(huo)(huo)炮技術一樣，口徑更大，射程更遠(yuan)是(shi)火(huo)(huo)炮技術的(de)更新換代表(biao)現，火(huo)(huo)炮可以(yi)做出最(zui)大口徑與射程最(zui)遠(yuan)的(de)加農炮，這是(shi)火(huo)(huo)炮最(zui)大的(de)極限。
同樣的(de)(de)(de)道理，液(ye)晶(jing)可以(yi)做到(dao)11代(dai)8k的(de)(de)(de)技術，但是(shi)液(ye)晶(jing)的(de)(de)(de)缺(que)陷也讓它面(mian)(mian)臨著巨大(da)(da)(da)的(de)(de)(de)隱憂，就(jiu)像飛(fei)彈技術取代(dai)火炮(pao)一(yi)樣，LCD的(de)(de)(de)威脅也隱隱浮出臺面(mian)(mian)，OLED就(jiu)像飛(fei)彈一(yi)樣，雖然剛開始不是(shi)這么(me)成熟，但是(shi)只要(yao)飛(fei)彈的(de)(de)(de)精準度提(ti)高了，它的(de)(de)(de)優越性(xing)會(hui)大(da)(da)(da)大(da)(da)(da)超(chao)出火炮(pao)，這也許(xu)就(jiu)是(shi)我(wo)看到(dao)液(ye)晶(jing)面(mian)(mian)板(ban)最大(da)(da)(da)的(de)(de)(de)挑(tiao)戰吧，為什么(me)韓(han)(han)國停止(zhi)投資十(shi)代(dai)十(shi)一(yi)代(dai)LCD面(mian)(mian)板(ban)廠(chang)，求售(shou)七代(dai)與(yu)八代(dai)廠(chang)，加大(da)(da)(da)投入OLED廠(chang)，韓(han)(han)國人在賭(du)國運，失敗了也許(xu)粉身碎骨，但是(shi)如果他們成功(gong)了，我(wo)們京(jing)東方，華星與(yu)富士康的(de)(de)(de)十(shi)點五代(dai)廠(chang)要(yao)怎(zen)么(me)辦！
等離(li)子(zi)電視殷鑒不(bu)遠，我們的大投資還是要好好的思考………
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