幾乎可以肯定你是在顯示屏上讀這篇博文。這個(gè)顯示屏很可能由數(shù)百萬像素組成，而每個(gè)像素可以顯示大約一百萬種顏色。

平板顯示屏在過去 20 年里取得了令人驚嘆的巨大發(fā)展 — 如今市場(chǎng)上銷售的幾乎所有顯示屏都依托于液晶顯示屏 (LCD) 或有機(jī)發(fā)光二極管 (OLED) 技術(shù)，液晶顯示屏占據(jù)了全球絕大部分顯示屏產(chǎn)能。

液晶顯示屏已經(jīng)以各種形式存在了數(shù)十年。這類顯示屏由兩部分組成：為每個(gè)像素提供連接和電極的底板，以及前面板 — 即液晶元件本身。

前面板 — 液晶元件

雖然實(shí)現(xiàn)液晶顯示屏功能的液晶元件在設(shè)計(jì)和操作方面有很多變化，但其基本原理都是基于液晶根據(jù)受到的電壓發(fā)生光線偏轉(zhuǎn)的能力。這意味著光線偏振的方向會(huì)發(fā)生變化，例如水平偏振的光線通過液晶后可能出現(xiàn)垂直偏振。液晶元件可與偏振片一起使用，從而產(chǎn)生顯示效果。

偏振片是一種塑料薄膜，用于阻擋特定偏振的光線，其應(yīng)用范圍非常廣泛，如太陽鏡、顯示屏和多種光學(xué)元件。如果把兩個(gè)相同的偏振片重疊在一起，并將其中一個(gè)偏振片旋轉(zhuǎn) 90 度，那就沒有光通過這對(duì)偏振片了，因?yàn)橐粋€(gè)偏振片會(huì)阻擋垂直偏振的光線，而另一個(gè)偏振片會(huì)阻擋水平偏振的光線。但是，如果把液晶元件放在這兩個(gè)交叉的偏振片之間，就可以讓光線偏轉(zhuǎn)通過第一個(gè)偏振片，這樣光線也能通過第二個(gè)偏振片。這就好像安裝了一個(gè)能夠選擇性打開和關(guān)閉不同區(qū)域（例如計(jì)算器顯示屏上的分段或電視屏上的像素）的電光開關(guān)。

液晶顯示屏從“被動(dòng)式矩陣”到“主動(dòng)式矩陣”的過渡

像素化的液晶顯示屏已經(jīng)誕生了很多年。我還記得上世紀(jì) 90 年代出現(xiàn)的早期智能手機(jī)，比如 1998 年推出的諾基亞 5110。這款手機(jī)的液晶顯示屏包含“驚人”的 4032 個(gè)單色像素（84 像素 x 48 像素），沒有灰度級(jí) — 它們要么處于開啟狀態(tài)，要么處于關(guān)閉狀態(tài)。這類顯示屏就是所謂的“被動(dòng)式矩陣”液晶顯示屏，由于只有寥寥幾行像素，因此無需晶體管來驅(qū)動(dòng)顯示。少量只顯示黑白色（沒有灰度）的像素意味著顯示屏不僅可以實(shí)現(xiàn)視頻速率，還能最大限度減少串?dāng)_。

當(dāng)然，通過提高分辨率（即讓像素變得更?。┖蛯?shí)現(xiàn)顏色和灰度級(jí)來提高顯示性能并非易事。這意味著像素?cái)?shù)量要成千上萬地增加，如今每個(gè)顯示屏上動(dòng)輒就是數(shù)百萬像素，并且每個(gè)像素都可以控制到數(shù)百個(gè)灰度級(jí)。為了精確和獨(dú)立地控制如此繁多的像素，就需要使用晶體管。因此，“被動(dòng)式矩陣”很快就轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鲃?dòng)式矩陣”，每個(gè)像素都由相應(yīng)的晶體管電路主動(dòng)控制。

底板 — 薄膜晶體管

雖然可以根據(jù)顯示屏的具體類型使用不同的晶體管電路，但最常見的電路是只用一個(gè)晶體管來控制各個(gè)像素，這就像是一個(gè)像素的光開關(guān)，或者更準(zhǔn)確地說，就像是一個(gè)調(diào)光開關(guān)。每個(gè)晶體管可在視頻單幀持續(xù)時(shí)間內(nèi)將其對(duì)應(yīng)的像素設(shè)置為特定的亮度。因此，晶體管有兩個(gè)功能：根據(jù)視頻速率控制數(shù)百萬像素，以及避免像素之間的串?dāng)_（避免一個(gè)像素“擾亂”相鄰像素的狀態(tài)）。

從玻璃液晶顯示屏到塑料液晶顯示屏

顯示屏使用的晶體管歷來多由硅材料制成，而硅材料加工過程中產(chǎn)生的高溫是使用玻璃制造顯示屏的關(guān)鍵原因之一。

FlexEnable 公司已經(jīng)研發(fā)出一種由有機(jī)聚合物制成的晶體管，這種晶體管可以在更低的溫度下加工，并且天生具有柔性特征。該晶體管的功能與其替代的硅晶體管完全相同，但由于其制造溫度較低 (100°C)，因而可以直接裝在塑料薄膜上，不僅具備相同的性能，而且還能靈活調(diào)整顯示屏的貼合度和形狀。我們將這類顯示屏稱為有機(jī)液晶顯示屏 (OLCD)。

有機(jī)液晶顯示屏與玻璃液晶顯示屏的結(jié)構(gòu)別無二致，但具有更薄、更輕和防碎的優(yōu)點(diǎn)。它們的工作原理與玻璃液晶顯示屏相同，并且采用相同的技術(shù)和設(shè)備制造。隨著液晶顯示屏成為當(dāng)今的主流技術(shù)，有機(jī)液晶顯示屏將成為顯示屏制造商和終端用戶企業(yè)從平板顯示屏轉(zhuǎn)向新型顯示屏形狀和設(shè)計(jì)的理性之選。