טכנולוגיית LCD, היסטוריית פיתוח תעשייתי ומצב שרשרת תעשייתית
גביש נוזלי הוא סוג של תרכובת אורגנית בין מוצק לנוזל. הוא יהפוך לנוזל שקוף בעת חימום וקירור, ויהפוך למצב מוצק עכור גבישי. תחת פעולת השדה החשמלי, ישתנה סידור מולקולות הגביש הנוזלי, מה שיגרום לשינוי בעוצמת האור הנכנס. לכן, ניתן להשיג את ההשפעה של שליטה בשינויי האור והחושך של האור על ידי שליטה בשדה החשמלי של גביש נוזלי, ולבסוף ניתן להשיג את מטרת הצגת המידע.
Liquid Crystal Display היא טכנולוגיית תצוגה מודרנית המציבה גבישים נוזליים בשתי כוסות מקבילות. ישנם הרבה חוטים אנכיים ואופקיים זעירים בין שתי הכוסות. מולקולות הגביש בצורת המוט- נשלטות כדי לשנות כיוונים ולשבור את האור כדי ליצור תמונה. בהתבסס על מאפיינים אופטואלקטרוניים מיוחדים, חומרי גביש נוזליים הם התקני התצוגה הבוגרים והנפוצים ביותר בטכנולוגיית צג שטוח כיום, והם משמשים בעיקר בטלוויזיות LCD, מסכים שולחניים, מחשבים ניידים ותצוגות רכב.
היסטוריית פיתוח טכנולוגיית LCD
טכנולוגיית תצוגת LCD עברה 4 שלבי פיתוח:
א. התקן תצוגת גביש נוזלי פיזור דינמי (1968~1970)
בשנת 1968 גילה מכון הרדיו של פרינסטון של אמריקה (RCA) את תופעת הפיזור הדינמי (DS) של גבישים נוזליים, מה שהפך את תצוגת הגביש הנוזלי המפזרת הדינמית הראשונה בעולם (DS-LCD), המציינת את לידתה של תצוגת גבישים נוזליים.
מ-1971 עד 1972, החברה פיתחה את השעון הראשון באמצעות DS-LCD, המציין את שלב המעשיות של טכנולוגיית LCD. מכיוון שתנועת היונים בפיזור דינמי יכולה בקלות להרוס מולקולות גביש נוזלי, מצב תצוגה זה מתבטל במהירות. שלב זה הוא השלב הראשוני של טכנולוגיית תצוגת גביש נוזלי, בעיקר היישום והמחקר של הטכנולוגיה.
ב. מכשיר תצוגת גביש נוזלי נמטי מעוות (1971~1984)
בשנת 1971, מומחים שוויצרים חשפו לראשונה את השפעת העיוות של גבישים נוזליים נמטיים. בשנת 1973, יצרנים יפניים פיתחו צג גביש נוזלי נמטי מעוות (Twisted Nematic, TN-LCD) לייצור צגים דיגיטליים של מחשבונים אלקטרוניים. בשל עלות הייצור והמחיר הנמוך שלו, TN-LCD יוצר-המוני בשנות ה-70 וה-80 והיה בשימוש בעיקר עבור צגים דיגיטליים מפולחים ותצוגות תווים פשוטות. שלב זה הוא השלב המוקדם של התיעוש של טכנולוגיית תצוגת LCD. יצרנים יפניים השתמשו בו באופן נרחב במוצרים אלקטרוניים שונים, והניחו את הבסיס התעשייתי לפיתוח טכנולוגיית LCD.
ג. מכשיר תצוגת גביש נוזלי (1985-1990) אולטרה-טוויסט נמטי (1985-1990)
בשנת 1984, נמצא שכאשר מגדילים את זווית העיוות של מולקולות גביש נוזלי, ניתן להגביר את מהירות ההשפעה של הפוטואלקטריות, ונוצר בשוק התקני תצוגת גביש נוזלי נמטי (STN-LCD) מפותלים. STN-LCD השתפר מאוד בהשוואה ל-TN-LCD במונחים של קיבולת תצוגה, זווית צפייה וכו'. מכיוון של-STN-LCD יש מאפיינים של רזולוציה גבוהה, זווית צפייה רחבה וניגודיות טובה, הוא הפך במהרה לשימוש נרחב במחשבים ניידים, מעבדים גרפיים וציוד משרדי ותקשורת אחר עם תצוגת קיבולת מידע גדולה בתקופה זו, והפך למוצר התצוגה העיקרי של זרם המידע הזה. שלב זה הוא השלב של קידום ויישום טכנולוגיית תצוגת גביש נוזלי.
ד. מכשיר תצוגת גביש נוזלי טרנזיסטור סרט דק (1991 עד היום)
למצב תצוגת גבישים נוזליים נמטיים-מעוותים במיוחד יהיו בעיות צבע לא-סלקטיביות, תצוגה מרובת-צבע קשה יותר וקשה לתמונות נעות לעמוד בדרישות. לכן, פותחה בשוק טכנולוגיית תצוגת גביש נוזלי (TFT-LCD) של טרנזיסטור סרט דק. בסוף שנות ה-80, יצרנים יפניים שלטו בטכנולוגיית ייצור ה-TFT-LCD והחלו לבצע ייצור-בקנה מידה גדול; בשנת 1990, מחשבים ניידים המשתמשים ב-TFT-LCD החלו להיות בייצור המוני-; בשנת 1998, טכנולוגיית תצוגת גביש נוזלי נכנסה לתחום היישומים של צגים שולחניים, והחל לייצר TFT{13}} LCD רפלקטיבי. יצרני LCD ממשיכים להגדיל את ההשקעות, לשפר את טכנולוגיית ייצור המוצר, להגדיל באופן מתמיד את גודל מצע הזכוכית, להפחית את עלויות הייצור ולהגדיל את תפוקת המוצר. עם הפופולריות של טלוויזיות LCD וסמארטפונים גדולים-, TFT-LCD הפך לטכנולוגיית התצוגה המרכזית. שלב זה הוא תקופת הצמיחה של טכנולוגיית תצוגת גביש נוזלי.
נכון לעכשיו, מסכי LCD בשוק מתייחסים בעיקר ל-TFT-LCD. בהשוואה לחסרונות טכניים כגון זווית ראייה קטנה, צבע יחיד ובהירות נמוכה, ל-TFT-LCD יש יתרונות ביצועים כגון צבעים עשירים, איכות תמונה טובה ותצוגה דינמית יוצאת דופן. כעת הוא הפך למוצר המיינסטרים של תצוגת LCD ותופס עמדה דומיננטית בשוק ה-LCD.
היסטוריית הפיתוח של תיעוש LCD
הפיתוח של תעשיית פאנל ה-LCD העולמית עבר מספר העברות תעשייתיות. ארצות הברית המציאה את טכנולוגיית תצוגת ה-TFT-בשנות ה-60, אך התיעוש של טכנולוגיה זו בארה"ב הוא איטי. בשנות ה-70, לאחר שחברות יפניות הציגו את הטכנולוגיה הזו מארצות הברית, הן בנו את קו הייצור של הדור הראשון בעולם של TFT-LCD בשנת 1989, תוך מימוש היישום התעשייתי והפופולאריות של טכנולוגיית ה-TFT-LCD בהצלחה. בסביבות 1995, לחברות יפניות היו יותר מ-90% מנתח השוק העולמי.
בשנת 1997, עקב השפעת המשבר הפיננסי באסיה, שוק פאנל ה-LCD היה במיתון, החברות היפניות היו בתנאי תפעול גרועים, ותעשיית פאנל ה-LCD נכנסה למיתון. במקביל, חברות קוריאניות המיוצגות על ידי Samsung Display ו-Lejin Display החלו להיכנס לתעשיית ה-LCD, החלו בהשקעות אנטי-מחזוריות, ובכך מדביקות את החברות היפניות המובילות את תעשיית ה-LCD. עד שנת 1998, נתח השוק של לוחות LCD של Samsung Display ו-Lejin Display עלה על כל החברות בתעשייה באותה תקופה, ודורג בין שני המובילים בעולם. בשלב זה, ארגונים במימון טייוואן-במדינה שלי נכנסו במהירות גם לתעשיית לוחות ה-LCD.
בשנת 2001, מושפעת מתקרית "911" בארצות הברית, תעשיית הפאנל העולמית נכנסה שוב למיתון. ארגונים במימון-טייוואניים הגדילו את השקעתם ובנו מספר רב של קווי ייצור חדשים של- LCD חדשים. עד 2009, משלוחי פאנל תצוגת ה-LCD של טייוואן היוו יותר מ-40% מסך המשלוחים העולמיים, והפכו לאחד מבסיסי הייצור החשובים בעולם של לוחות תצוגת LCD, ויצרו מצב של שלוש-רגליים עם יפן ודרום קוריאה. לאחר שנת 2000, נהנה מתמיכה של מדיניות תעשייתית כמו תוכניות הפיתוח האסטרטגיות של התעשייה המתפתחת של ארצי, ארגונים סיניים ביבשת החלו להיכנס לתעשיית ה-LCD.
לאחר המשבר הפיננסי של 2008, היצרנים הגדולים בתעשיית ה-LCD השעו את קצב ההתרחבות. ארגונים יבשתיים המיוצגים על ידי BOE ו-TCL Group המשיכו לבצע השקעות אנטי-מחזוריות ובנו קווי ייצור בקנה מידה גדול של - LCD בקנה מידה גבוה-, ובכך השיגו קפיצת מדרגה נגדית- בתעשיית לוחות ה-LCD ביבשת ארצי. במקביל, כאשר חברות קוריאניות משיקות תוכניות פינוי קיבולת LCD, הריכוזיות בתעשייה גדלה משמעותית, המבנה התעשייתי עבר אופטימיזציה משמעותית והמחזוריות תיחלש מאוד. בעתיד, BOE וקבוצת TCL צפויות להפוך לדואופול בתעשיית פאנל ה-LCD העולמית.
רשת תעשיית LCD
בשל המאפיינים שלה, תעשיית ה-LCD כוללת קישורים רבים והיא תעשייה עתירת הון- וטכנולוגיה-. חברות במעלה הזרם כוללות ספקי חומרים אופטיים, ספקי ציוד וספקי חלקי הרכבה. שוק היישומים במורד הזרם של לוחות תצוגת LCD כולל טלוויזיה, סמארטפון, צג, מחשב ושווקים אחרים. כרכיב תומך מרכזי עבור לוחות תצוגת LCD, היתרונות והחסרונות של הביצועים של מודול התאורה האחורית ישפיעו ישירות על איכות לוחות תצוגת ה-LCD. ללוח התצוגה באמצע הזרם יש את פונקציית התצוגה הבסיסית ביותר וניתן ליישם אותו ישירות על מוצרים במורד הזרם.
