TFT_LCD.doc

一、平板显示器件（FPD）平板显示器件（FPD）分为发光型和受光型两类。1、 发光型FPD。 发光型FPD按照其工作原理的不同又可分为以下四种。1） 、离子体显示器件（PDP）2） 、电致发光显示器件（ELD、LED）3） 、场发射显示器件（FED）4） 、真空荧光显示器件（VFD）2、 受光型FPD。 受光型FPD按其工作原理的不同又可分为以下四种。1）、液晶显示器件（LCD）2）、电致变色显示器件（ECD）3）、电泳显示器件（EPID）4）、铁电陶瓷显示器件（PLZT）二、LCD 1、LCD定义 液晶是一种几乎完全透明的物质。它的分子排列决定了光线穿透液晶的路径。到20世纪60年代，人们发现给液晶充电会改变它的分子排列，继而造成光线的扭曲或折射，由此引发了人们发明液晶显示设备的念头。液晶显示器，简称LCD（Liquid Crystal Display）。世界上第一台液晶显示设备出现在20世纪70年代初，被称之为TN-LCD（扭曲向列）液晶显示器。尽管是单色显示，它仍被推广到了电子表、计算器等领域。80年代，STN-LCD（超扭曲向列）液晶显示器出现，同时TFT-LCD（薄膜晶体管）液晶显示器技术被研发出来，但液晶技术仍未成熟，难以普及。80年代末90年代初，日本掌握了STN-LCD及TFT-LCD生产技术，LCD工业开始高速发展。 LCD是在一定电压下（仅为数伏 ），使液晶的特定分子改变另一种分子的排列方式，由于分子的再排列使液晶盒的双折射性、旋光性、二色性、光散射性等光学性质发生变化，进而又由这些光学性质的变化转换成视觉的变化，也就是说LCD是一种液晶利用光调制的受光型显示器件。2、LCD的特点 LCD的特点是体积小、形状薄、重量轻、耗能少（110微瓦/平方厘米）、低发热、工作电压低（1.56伏）、无污染，无辐射、无静电感应，尤其是视域宽、显示信息量大、无闪烁，并能直接与CMOS集成电路相匹配，同时还是真正的“平板”式显示设备。这些特点正在使显示领域从传统CRT走向LCD。 3、LCD的分类及其应用LCD分扭曲向列型（TN-LCD）、超扭曲向列型（STN-LCD）和薄膜晶体管（ TFT-LCD）等几种。LCD(Liquid Crystal Display液晶显示器)主要有三类应用，即笔记本电脑显示屏、显示屏主机一体化台式电脑显示器和单独应用的专用显示器。 1）、TN-LCD 该材料液晶具有可视角较低，温度范围较窄，适应用于字符、数字型、段码式要求的行业应用。也就是所谓字符型液晶的主要材料。它们的命名方式主要是以字符及行数来形容。2）、STN-LCD 该材料具有的可视角相对TN要大，而且温度范围也好一些，目前是市面上比较通用的一种，根据功能及更深一步的开发还有DSTN、FSTN等多种规格，可实现单色或伪彩色的不同需要，目前主要命名方式是图形、点阵式液晶，如点阵128*64640*200单色或彩色液晶。以上两种可广泛应用于医疗、仪器设备、航空、科研、工业等。3）、TFT-LCD 该材料液晶是目前最好优秀的液晶之一，该液晶继承了STN LCD的命名方式，具有有分辨率点阵高、超簿、超轻、真彩色、响应时间快等特点，而被广泛应用于各大领域，甚至是民用市场的液晶电脑显示器，液晶电视机，监视器等。总之随着TFT LCD的技术进一步成熟，它的应用将无孔不入。 三、TFT 1、TFT的定义。TFT（Thin Film Transistor）是指薄膜晶体管，意即每个液晶像素点都是由集成在象素点后面的薄膜晶体管来驱动，从而可以做到高速度、高亮度、高对比度显示屏幕信息。TFTLCD是目前最好的LCD彩色显示设备之一，其效果接近CRT显示器，是现在笔记本电脑和台式机上的主流显示设备。2、TFT影像是如何产生的？原理很简单：一个面板是由很多像素构成的，这些像素可以发出不同颜色的光。为了使单个像素发光，需要运用像素开或关这样的方式控制光通过。当然，技术的实现要比这里描述的复杂得多。液晶可以改变分子结构，从而使光通过。由两个偏光滤光器、色彩滤光器和两个阵列层来控制通过光的多少和需要产生的颜色。这两个阵列层被置于上下玻璃面板之间。对阵列层加压，会产生一个电场，使液晶重新排列。最常见的器件是扭曲向列TFT(TN)。下面解释这样的TFT是如何工作的。在两个阵列层之间加压之后产生电场，液晶排列发生变化，变成垂直排列。这样偏振光完全被第二个偏光器吸收，从而不会离开TFT的显示屏。 在屏幕上的每一像素需要三种颜色构成，即红、绿、蓝三色。这与阴极射线管的原理相同。红、绿、蓝三色滤光器依次附着在玻璃层上。每一像素是由三色子像素元素构成的。这就意味着12801024分辨率下，有38401024个晶体管和子像素元素存在。在一个15.1英寸的TFT（1024768）上，每一点或像素间距0.0188英寸(0.30mm)。在一个18.1英寸的TFT（12801024）上，像素间距大约0.011英寸(0.28mm)。TFT像素是显示器中很关键的因素，而且间距越小，分辨率越高。但是，TFT也受到显示面积这样物理因素的限制。如果是15英寸的显示屏，像素间距0.0117英寸（0.297mm），要求12801024这样的分辨率是没什么意义的。 像素的位置是固定的，也就决定了TFT的分辨率。也就是说，像素的最大数目决定了最大的分辨率。但要是低分辨率呢？在玩电脑游戏、播放影像，或用于其他应用时，用户通常都得把分辨率调低，这时该怎么办呢？按显示屏尺寸比例分配影像尺寸就变得至关重要。如果电路不能有效完成工作，结果会非常令人不满，也达不到人们的目的。从技术角度来看，这比CRT要难控制得多。 原因是在CRT中，电子束可以改变方向，来适应新的分辨率。即使光线碰巧击中两个像素间的某一点，也不会有大碍。这种情况对TFT来说，是完全不同的。因为每一像素都是受控制的，为了适应低分辨率，复杂的结构使得必须对数据重新进行计算。若调整比例是整数，如把分辨率从800600调整到16001200是不难的，因为只要把像素的高度和宽度翻一番就可以显示准确的图像了。但要把800600的分辨率调整到1024768，就不太容易了，因为要调整的比例是1.28，而不是一个整数。要把数据分配到每一像素并不总是可能的，因为电子得决定到底要激活一个还是两个像素。3、 TFT的相关概念1）、屏幕对角尺寸 一般的CRT显像管尺寸看上去总是比实际尺寸要小一些，而TFT却不存在边缘面积，所以指标里指示的尺寸和实际可观尺寸是一样的。例如，一个15.1英寸的平面显示器和一个17英寸的CRT显示器是一样大的。 2）视角 因为并不是每一种平面显示器都具有视角问题，这点就变得很关键。在TFT显示器中，当光从后面射来时，必须经过偏光滤波器、液晶和阵列层，这样光就有了方向性，大部分光沿垂直方向离开显示器。如果从较偏的角度来看，整个屏幕看起来比较灰暗，色彩也会失真。这个结果对银行存取款很有用，但在其他许多地方是不可取的。为了解决这样的问题，诸如IPS、MVA、TN+FILM的技术得到了广泛应用。它们可以把视角可以增加到160度，甚至更多，这样就可以弥补TFT的不足。 3）、对比度 对比度是指明亮度的最大值和最小值之比。数值相差越大，效果越好。这个对显像管显示器来说没有任何的问题，因为它比例超过500：1。所以要在显像管上显示黑白照片并不太困难，但这对TFT来说，却成了问题。TFT面板后的荧光管亮度很难改变，只要系统在工作荧光灯就亮着。为了显示黑色区域，液晶要把来自后箱的光完全遮蔽住。但事实上，要把所有光都挡住是不太可能的。而人眼能接受到的对比度大约是250：1。 4）、亮度 这是TFT领先的地方。每平方米200到250之间的烛光不是什么问题。虽然在技术上毫无问题，但也没有必要要求太高的亮度，因为这样只会使用户眼睛不舒服。CRT要达到更高亮度却有困难，因为这需要阴极射线管迅速加压，会有负面影响，导致器件寿命缩短。 5）、像素错误 像素错误的产生多数是由于晶体管的问题，在屏幕上会显示干扰色彩。如果晶体管出现问题，光要么不能通过，要么永远亮着。如果这些错误大量出现在显示屏的某一区域，效果会很差。 但到目前为止，关于显示屏上最大允许存在的像素差错或像素差错组，尚无规定的标准。于是每个厂商都各有自己的标准，一般三到五个差错是允许的。用户在购买时应注意这一点，因为这种差错是在生产中过程中产生的，是没有办法来弥补的。幸运的是，这种差错不会在使用过程中增加。当然，前提是用户不要用手或其他物体挤压显示屏。 6）、响应时间 当显示移动影像时，TFT效果就不会太好。基本上，现在先进系统的响应时间会保持在20到30千分之一秒。我们来做一个比较：一个标准的电影每秒会有25个影像产生，也就是说，每一画面会用40毫秒。因为液晶响应较慢，一个像快速飞行的飞机这样的画面看起来会不太清楚。但是，这并不是意味着，TFT不能用于播放视频影像，响应时间基本上是够用的。7）、色质 目前主流tft显示器指标明亮度 超过200cd/m2对比度 超过300:1像素差错 少于5视角 超过140度四、TFT LCD1、 TFT LCD相对于TN LCD和DSTN LCD的优势。 TFT(Thin Film Transistor)LCD即薄膜场效应晶体管LCD，是有源矩阵类型液晶显示器(AM-LCD)中的一种。和TN技术不同的是，TFT的显示采用“背透式”照射方式假想的光源路径不是像TN液晶那样从上至下，而是从下向上。这样的作法是在液晶的背部设置特殊光管，光源照射时通过下偏光板向上透出。由于上下夹层的电极改成FET电极和共通电极，在FET电极导通时，液晶分子的表现也会发生改变，可以通过遮光和透光来达到显示的目的，响应时间大大提高到80ms左右。因其具有比TN-LCD更高的对比度和更丰富的色彩，荧屏更新频率也更快，故TFT俗称“真彩”。相对于DSTN而言，TFT-LCD的主要特点是为每个像素配置一个半导体开关器件。由于每个像素都可以通过点脉冲直接控制。因而每个节点都相对独立，并可以进行连续控制。这样的设计方法不仅提高了显示屏的反应速度，同时也可以精确控制显示灰度，这就是TFT色彩较DSTN更为逼真的原因。2、 TFT LCD的优缺点。1） TFT LCD 的优点（TFTLCD的优点主要是：屏幕反应速度快、对比度和亮度都高、屏幕观察角度大、色彩丰富、分辨率高，在色彩显示性能方面与CRT显示器相当，凡CRT显示器所能显示的各种信息都能同样显示。）A、 用晶体管来控制像素，TFT的聚焦性能良好B、 与CRT相比， TFT的另一技术优势是，它不会产生几何差错。C、 由于不需使用电子束扫描屏幕上每一行，故TFT屏幕不会闪动。2） TFT LCD的缺点A、 视角过小。 如果从侧面观察TFT显示器，你会发现屏幕亮度明显降低，色彩质量发生变化。稍微旧一些的显示器的视角通常是90度，每侧45度。如果只有一个人看屏幕，这不成问题。但如果有另外一个人也要看，比如，你要向你的客户解释一些事情，或在家里和别人合作玩动作游戏时，就比较麻烦了，你会听到他们向你抱怨显示器的低劣质量。B、 响应速度慢。播放视频影像或电脑游戏时，会必然出现一些高速切换的画面，而今天的液晶显示器显然很难满足要求。较慢的响应时间，对应着扭曲或有条纹的图像。这种有条纹图像的最典型例子是股票交易所大屏幕刷屏时的画面，或者动作游戏中飞机在峡谷中极速飞行的画面。五、 选购液晶显示器应注意的要素。1、尺寸 过去对电子表、计算器、手机的使用使我们对液晶显示并不陌生，但大尺寸的显示屏则是现代液晶技术的具体体现。在TFT技术的支持下，液晶板从以往的8英寸发展到今天广泛应用的14英寸到18英寸，LG甚至推出了22英寸的显示器。没有了传统的电子射线对显示镜面的轰击，液晶板的尺寸可以做的“实实在在”，在可视面积上要比同样尺寸的CRT可视面积大。当然这也与不同层次的应用技术有关，如LG的未来窗LCD 680LE的规格尺寸是16，显示面积为15.7英寸，已相当于CRT中17英寸显示器的显示面积。 2、视角 以往的液晶显示器(如笔记本电脑)，用户必须正襟危坐在显示器前面，因为那时的视面观赏角度不大，稍微偏离屏幕正面，画面就会失色。而现在的大尺寸LCD显示器，140至160度的水平可视角度以成为基本指标。较小尺寸的15英寸或15英寸以下的LCD显示器，120度的可视角度也足以显示完整的画面。液晶显示器的左、右观赏角度一般会大于上、下观赏角度，也就是说，垂直的观赏角度小于水平观赏角度，当然，越来越多的LCD显示器强调其水平与垂直观赏角度相同。LG的未来窗LCD 885LE更是在水平和垂直视角上均达到了前所未有的180度，也就是说没有视觉死角。 3、响应速度 响应时间是指液晶由明转暗或者由暗转明所需的时间。一般来说响应时间越短越好。响应时间越短，用户在看移动的画面时就不会感到类似残影或者拖沓的痕迹。按照人眼的反应时间，响应时间如果超过40毫秒，就会出现运动图像的迟滞现象。目前液晶显示器的标准响应时间大部分介于50-100毫秒之间