New Mode 2的New Mode 2
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发布时间：2022-05-23 22:15
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时间：2024-03-09 13:06
New Mode 2技术其实是夏普提出的一个概念，是在屏幕显示视角上采用的一项新技术，是IPS的升级版。但是New Mode 2在被手机厂商推广的过程中被与CGS混为一谈。严格意义上来说，New Mode 2是一项技术，而CGS是实现这种技术的一种工艺。
之前网上流传的IGZO观点的文章和CGS观点的文章在下面保留，虽然IGZO观点是错误的，但其中谈到的很多技术介绍仍能达到科普的作用。但是我们应该认识到IGZO虽然是夏普新技术，效果上其实不如老的LTPS和CGS技术，其优势是成本低，详见CGS观点文章，CGS观点的最后一段更是精辟！ IGZO是什么？就是铟镓锡氧化物的缩写。主动式液晶屏幕从本质上来说，和集成电路是一样的，只不过集成电路是制作在一个硅片上的，而主动液晶屏是制作在玻璃基板上。在集成电路中，构成电路的核心元件是CMOS管，而在主动液晶屏上构成电路的核心元件叫薄膜晶体管，英文缩写为TFT。
一直以来都有一种说法，某某屏幕“比较差，因为它是TFT屏，远不如IPS屏”，这种说法是完全错误的，因为TFT是所有主动式液晶屏的基础元件，你所看到的几乎所有的液晶显示屏（电子表和计算器除外），都是主动屏，所以它们都是“TFT液晶”。那IPS是什么呢？IPS只是驱动液晶分子实现通光度调节功能的具体设计。让我们用交通工具做类比，交通工具里有汽车和自行车，恰如液晶屏有主动屏和被动屏；汽车又有前驱、后驱、四驱，恰如TFT液晶屏有TN、IPS和MVA等等类型。
回到之前的问题上来，IGZO是什么？任何晶体管都是基于半导体的，而玻璃并不是半导体，所以实际上在屏幕生产工艺中，都需要在制作面板之前先在玻璃基板上用各种方式去沉积一层硅，并以这个为基础去制作TFT，用这个TFT去控制由ITO制造的储能电容。沉积上去的硅是处于非晶体的状态，这就叫非晶硅。非晶硅的载流子迁移率很低，以此制造的TFT，不论是用来给蓄能电容充电还是放电，速度都会很慢，如果需要得到足够的性能，要么需要有较大的面积，要么就需要较高的驱动电压。这在以前并不是问题，但是随着手机的屏幕像素密度越来越高、分辨率越来越高，如果TFT的尺寸过大，就会导致开口率（开口率就是一个像素里透光的部分与整个面积的比值，因为TFT是不透光的的，所以自然开口率是小于1的）降低。开口率降低就意味着面板的透光性下降，为了得到足够的亮度，就需要更亮的背光，也就是会消耗更多的电量。如果提高驱动电压，可以减低TFT的尺寸，但是会带来动态功耗的增加，同时过小的TFT也会影响漏电，导致图像显示效果变差。
所以归根到底，核心问题就是：用于制造TFT的材料，非晶硅，载流子迁移率不够高。那么有什么办法来解决这个问题？有一个技术应该大家都听说过，那就是低温多晶硅，英文缩写叫LTPS，这种技术是用激光照射沉积上的硅，将其从非晶状态转化成多晶状态（就是说由很多细小的晶体构成，实际上非晶也不是真的没有晶体，只是非晶的晶体尺度远小于TFT的大小而已），这可以带来几乎100倍的载流子迁移率提升，自然就可以提升开口率、减低功耗。可能很多人不知道，M8的屏幕就采用了LTPS技术。但是LTPS有一个很致命的问题，看介绍也知道，激光照射，这导致LTPS的屏幕成本较高，而且也无法制作大面积的基板。
这就是为什么LTPS一直以来都不是很普及的原因，也是IGZO诞生的意义所在。IGZO作为一种复合氧化物半导体材料，如果用它来取代硅，将其沉积在玻璃基板上，也可以用来制作TFT，而IGZO有着几个很大的优势：首先，它的载流子迁移率比非晶硅高，虽然远不如多晶硅，但是实际上也可以做到非晶硅3～15倍的性能，这样的提升已经很大了。其次，IGZO不需要复杂的激光退火工艺，利于生产大尺寸面板。最后，IGZO是透明的，这意味着用IGZO做的TFT也是透明的，这可以进一步提升液晶屏的开口率。
说到这里应该也是明白了，所谓的IGZO，是液晶屏基础材料上的革新，它的意义就像是改用铝合金而不是铸铁去制作汽车发动机的汽缸体。不论是铝合金发动机还是铸铁发动机，汽车都可以是前驱、后驱或者四驱，同样的，不论是非晶硅、多晶体硅还是IGZO，都可以用各种方式去控制液晶分子的工作状态——可以有IPS的IGZO屏，也可以有MVA的IGZO屏，自然也可以有TN的IGZO屏——因此IGZO无法直接的带来更好的显示效果（事实上IGZO的直接意义是省电，这点一直以来都是被误解最多的）。所以IGZO只是New Mode 2的一部分，远远不是全部。
TFT显示屏作为一种储能式的显示屏，每个像素的状态是靠对应TFT所控制的储能电容所决定的。电容可以充电，自然就可以放电，而放电除了TFT泄放以外，还会因为漏电而消失，所以不论显示的是静态图像还是动态图像，TFT显示屏都需要不断的重复往屏幕里写入数据，以保证显示的图像是稳定的。这个写入的频率绝大多数都是60Hz，因为如果写入速度太慢，在两次写入之间，由于储能电容的漏电，画面就会产生变化，最终会导致图片出现色彩失真甚至抖动。IGZO屏幕的一大特点是低漏电，这可以让IGZO屏在外部驱动关闭的情况下维持更长时间的图像稳定，因此夏普在IGZO的驱动电路中增加了一个功能，那就是动态刷新率：如果屏幕显示的是静态图像，那么屏幕的刷新率可以降低到比如说10Hz，对应功耗可以降低到正常屏幕的1/10。这些技术结合起来，最终得到的就是IGZO屏幕在同样背光功率下亮度可以增加大约40%，同时面板的驱动功率可以降低到原先的1/5左右，这是MX2的标称续航远超过MX的原因之一。
至此，New Mode 2所包含的内容，应当就是这样四个部分：IGZO材料、X-IPS工作模式、动态亮度调整和动态刷新率控制。 现在流传最广的观点是New Mode 2是夏普最新的IGZO屏（以下简称IGZO论），我们来看下IGZO的资料，就能找出诸多的不符：
IGZO（Indium Gallium Zinc Oxide 氧化铟镓锌）虽然拥有较a-Si (amorphous silicon非晶硅) 更高的画质精细度、更低的耗电量，以及更流畅的触控功能，但是其电子移动速度与画面精细度稍逊于CGS (Continuous Grain Silicon连续粒状结晶硅)与LTPS（Low TemperaturePoly-silicon低温多晶硅），整体而言适用于需求介于a-Si与LTPS的终端产品，且具成本优势，主要供货目标是平板电脑、超级本这些产品。夏普方面定位是300ppi以上用LTPS或CGS，300ppi以下用IGZO（也可以用IGZO但是精度上会差些看客户要求）。由于IGZO的成本优势，夏普将继续研发IGZO，以使它用于更精细的屏幕，被大家所熟悉的就是498ppi的IGZO，但是成熟量产还是未来的事，不在本帖讨论范围。
注：CGS，是一种LTPS的变体（夏普文档原文是a variant of the LTPS），夏普独有的玻璃基板制造工艺
大家清楚了吧，IGZO虽然是夏普最新技术，但它实际上不如LTPS，它的优势是成本低，由于LTPS需要通过照射激光使半导体层结晶，成本高，做10寸以上的屏太贵，市场需要介于a-Si和LTPS之间的一种技术，夏普苦心研发的IGZO，IGZO并不是瞄准的高端手机市场（以后的发展不在本帖讨论范围）。IGZO论的一个论据是“LTPS做大屏成本高，所以LTPS一直以来都不是很普及，是IGZO诞生的意义所在”，上文提到了这是在平板笔电上说的，但是不适用手机，IGZO论选错了参照对象，和平板笔电比，4.x寸是很小的屏幕！高端手机中LTPS是普及的下文会讲到。
IGZO论认为“IGZO的电子移动速度较a-si快3~15倍，与New Mode 2的3X电子移动速度刚好符合”，这是错误的，实际上IGZO的电子移动速度大约是a-Si的20～50倍，LTPS是上百倍没错。
