碳中和新路径:铁电液晶屏如何破解高性能与节能矛盾?

article/2025/7/3 12:42:30

一、显示技术困局:当 “高刷” 遭遇 “高耗”

        在元宇宙、电竞产业蓬勃发展的当下,显示设备的刷新率与能耗成为行业痛点。传统液晶受 “边缘场效应” 制约,刷新率长期停滞在 300Hz 以下,动态画面拖影问题显著;同时,背光源持续发光导致能耗高企,仅2023年全球显示设备耗电量就相当于 3 个三峡电站年发电量。如何在提升画质的同时降低碳排放,成为全球显示领域的核心课题。

二、铁电液晶破局:从 “鱼和熊掌” 到 “兼得之道”

(一)颠覆传统的 “铁电基因”

        传统液晶的色彩在CF层(显示颜色的核心),由于要显示颜色,所以CF层的透过率一般仅有5%左右,也就是95%的光子在此处被损耗,光效利用率仅有5%。

       而FSHD成像技术的核心在于铁电液晶屏,铁电液晶屏的颜色由RGB三色光源产生,而液晶屏本身不带颜色,所以取消了CF层。液晶屏的透过率可以达到30%以上,也就是光效利用率可达30%。比传统液晶屏节能80%。

        什么是铁电液晶?

        铁电液晶在居里温度以下具备自发极化特性,分子电偶极矩可在电场下快速反转,实现双稳态切换。这一特性带来三大革新:理论 5000Hz 刷新率是传统液晶的 16 倍,彻底消除运动模糊;状态切换能耗降低 50%,静态显示几乎零功耗。

        那为什么铁电液晶迟迟不能商业化?这是因为铁电液晶刷新速度太快,就像桀骜不驯的野马,只有0-1状态(黑或白),很难显示丰富的灰度。

(二)驯化铁电液晶:从实验室到商用的跨越

        针对传统铁电液晶仅能显示黑白的难题,九天画芯创始人张锦博士团队联合港科大郭海成院士,通过短螺旋支链分子锚定液晶状态,历经数万次实验实现连续灰阶显示,成功将铁电液晶从 “二元开关” 升级为 “万级灰度显示”。同时,研发的专用Tcon驱动芯片解决了高压驱动难题,使工作温度上限提升至 80-90℃,覆盖车载 HUD、户外投影等严苛场景。

三、节能革命:重新定义显示产业的碳足迹

(一)全产业链的减排密码

        铁电液晶的超节能特性正在重塑显示产业生态:以电视机为例,其低功耗特性使设备运行成本降低40%。

        根据 InterDigital 与市场研究公司 Futuresource 联合发布的报告,2024 年全球电视排放了 5400 万吨二氧化碳。目前全球共有 22 亿台电视,其中 8.58 亿台为 4K 电视,4K 电视能耗是标准高清电视的 1.7 倍。

        若全球1%的电视机或者显示器更换为铁电液晶方案,每年可减少碳排放约 50 万吨。

(二)中国科技的全球责任感

        作为全球最大的液晶显示屏生产国,中国在铁电液晶领域已形成技术闭环:九天画芯等企业掌握材料、驱动芯片、算法全链条核心专利,与港科大、东南大学建立联合实验室,推动 “材料 - 器件 - 系统” 协同创新。这种技术突破不仅助力国内 “绿色显示” 战略落地,更通过降低全球电子设备能耗,为《巴黎协定》目标贡献中国方案。据数据测算,若 2030 年铁电液晶技术渗透率达 20%,全球显示屏产业年碳排放量将下降 15%。以成年阔叶树为基准,每年减少 50 万吨碳排放约相当于 2500 万棵树的年吸收量。

四、未来已来:从 “显示革命” 到 “生态革命”

(一)多元场景开启视觉新纪元

        在消费电子领域,铁电液晶将催生 “全天候低耗” 手机,解决户外强光下的续航焦虑;车载场景中,80℃高温适应性让 HUD 抬头显示更稳定,配合高对比度提升夜间行车安全;元宇宙设备则借助 10000PPI 分辨率消除纱窗效应,5000Hz 刷新率降低眩晕感,推动虚拟体验迈向沉浸式时代。

(二)商业化倒计时:从实验室到千家万户

        尽管当前铁电液晶仍处于实验室验证阶段,但其产业化路径已清晰:短期目标攻克量产工艺,推出 4K 分辨率、360Hz 刷新率的车载与 VR 专用面板;中长期结合 FSHD 场序显示与 RGB 三色光源,实现 “超高刷 + 真全色 + 超节能” 的完美融合。随着技术联盟的持续推进,这一 “中国芯” 显示技术有望在 3-5 年内进入消费市场,开启 “高画质低能耗” 的显示新时代。

        从打破技术壁垒到引领全球减排,铁电液晶的创新实践印证:科技突破与人类可持续发展并非对立,而是可以共生共荣。当 “中国技术” 与 “绿色责任” 深度融合,这场始于显示领域的革命,正在为全球碳中和目标点亮新的灯塔。


http://www.hkcw.cn/article/RaMsJJUFId.shtml

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