20130704液晶的入门知识.doc

液晶的入门知识LCD显示器概述 液晶显示器原理HTPS LCD面板技术综观薄膜电晶体液晶显示器技术液晶显示器面板的分级主流液晶面板的类型液晶的多种应用途径探讨LCD技术图文解说LCD技术详细介绍液晶的几种模式的工作原理TFT-LCD液晶显示器的工作原理LCM显示类型液晶显示器鲜为人知的技术细节关注液晶色彩技术指标液晶的入门知识 2006-5-31 -液晶的组成:LCD使用的液晶,一般是指混和液晶,由多种液晶单体及手性剂混和而成.液晶的特性:TN液晶一般分子链较短,特性参数调整较困难,所以特性差别比较明显.STN液晶是通过STN显示资料模型,计算出所需的液晶分子长度,及其光学电学性能参数,然后化工合成多种分子链结构类似的具有不同极性分子基团的单体,互相调配成一个特性相似的系列液晶.不同系列的STN液晶往往具有完全不同的分子链,因此,不同系列的STN液晶除非制造商说明可以互相调配外,不能互相调配.液晶分子中有带极性基团的和不带极性基团的,带极性基团分子的液晶单体主要决定混和液晶的阀值电压参数,不带极性基团分子的液晶单体主要决定混和液晶的折射率和清亮点.液晶中带极性基团的单体与不带极性基团的单体在静置条件下会出现同性异构体层析现象.为了增加机器本身的待机时间和增强液晶显示器的驱动能力,液晶厂商开发了能满足低电压和低频率条件下使用的低阀值电压液晶.它具有以下特性:低阀值电压液晶中带极性基团的单体与不带极性基团的单体在静置条件下出现同性异构体层析现象的时间更短.更多的带极性基团的单体组份,也意味著液晶更容易结合水分子以及其他带极性的游离离子,从而降低了液晶的容抗电阻,从而引起漏电流和功耗的增大.当极性液晶单体的分子链在紫外线激化后,极性分子基团容易互相缠绕形成中性分子团,变成非层列错向状态,因而造成阀值电压升高,对导向层的锚定作用不敏感,失去低电压驱动能力.1,液晶的分类:按显示类型分:TN型液晶,STN型液晶,HTN型液晶;按清亮点分:普通型液晶,宽温型液晶;按阀值电压分:低阀值电压液晶,普通液晶,高阀值电压液晶.2,影响液晶性能的主要参数:清亮点;折射率n;阀值电压;纯净度;粘滞常数K;介电常数;螺距3,液晶的工厂自适应测试方法及判定标准:电阻率:A,测试方法:用高阻计测试待测液晶的电阻值.B,判定标准:测试结果在产品要求范围之内(本厂标准8X107).光电性能:A,测试方法:试灌产品,并测试其光电性能.B,判定标准:测试样品Von,Voff值与供应商参数相符,视角,对比度,底色符合生产产品要求.清亮点:A,测试方法:把待测液晶加热,测量其达到清亮点时的温度.B,判定标准:测量结果温度与供应商提供的清亮点温度一致.耐紫外线性能:A,测试方法:把待测液晶试作产品,平放在封口UV机下,按封口工艺规定的UV强度和时间照射两次,测试其照射前后的光电性能变化.B,判定标准:经UV照射后,Voff值上升在0.1V以内(低电压液晶在0.15V以内),电流值变化在2倍以内,对比度下降不明显为合格.可靠性:A,测试方法:把待测液晶试作产品并测试其可靠性性能.B,判定标准:经可靠性试验后光电性能变化在产品要求范围之内.4,液晶的选用规则:根据客户要求的底色,选择合适的n值范围的液晶类别,再根据客户IC电路的资料,选择合适的电压范围的液晶类别,满足上述条件下的液晶,按合理比例调配后使用,就可以达到客户要求.5,液晶的使用方法:液晶在使用前要充分搅拌后才能灌注使用,添加固体手性剂的液晶,要加热到摄氏六十度,再快速冷却到室温并充分搅拌.而且在使用过程中不能静置时间过长.特别是低阀值电压液晶,由於低阈值电压液晶具有这些不同的特性,因此在使用这些液晶时应该注意以下方面:液晶在使用前应充分搅拌,调配好的液晶应立即投入生产使用,尽量缩短静置存放时间,避免层析现象产生.调配好的液晶要加盖遮光存入,并且尽量在一个班次(八小时)内使用完,用不完的液晶需要回收搅拌后重测电压再用.一般随著时间延长,驱动电压会增加.液晶从原厂瓶取用后,原厂瓶要及时封盖遮光保存,减少敞开暴露在空气中的时间一般暴露在空气中的时间过长,会增大液晶的漏电流.灌低阈值电压的液晶显示片空盒最好是从PI固烤到灌液晶工序间,流存生产时间在二十四小时之内的空盒,灌液作业时一般使用比较低的灌注速度.低阈值电压液晶在封口时一定要加盖合适的遮光罩,并且在整个灌液晶期间除了封口胶固化期间外,要尽量远离紫外线源.否则会在靠近紫外线的地方出现错向和阀值电压增大的现象.液晶是有机高分子物质,很容易在各种溶剂中溶解或与其他化学品产生反应,液晶本身也是一种很好的溶剂,所以在使用和存放过程中要尽量远离其他化学品.6,液晶的贮存及搬运方法:液晶贮存时要密闭,防潮,遮光,在室温中贮存,不能在低温环境中贮存和使用,以免出现性能不可逆转的晶析现象.不能与其他化学品混放.搬运时按化学品规定管制.LCD显示器概述 2006-8-16 -液晶显示器(LCD)英文全称为Liquid Crystal Display,它一种是采用了液晶控制透光度技术来实现色彩的显示器.和CRT显示器相比,LCD的优点是很明显的.由於通过控制是否透光来控制亮和暗,当色彩不变时,液晶也保持不变,这样就无须考虑刷新率的问题.对於画面稳定,无闪烁感的液晶显示器,刷新率不高但图像也很稳定.LCD显示器还通过液晶控制透光度的技术原理让底板整体发光,所以它做到了真正的完全平面.一些高档的数位LCD显示器采用了数位元方式传输资料,显示图像,这样就不会产生由於显卡造成的色彩偏差或损失.完全没有辐射的优点,即使长时间观看LCD显示器萤幕也不会对眼睛造成很大伤害.体积小,能耗低也是CRT显示器无法比拟的,一般一台15寸LCD显示器的耗电量也就相当於17寸纯平CRT显示器的三分之一.目前相比CRT显示器,LCD显示器图像质量仍不够完善.色彩表现和饱和度LCD显示器都在不同程度上输给了CRT显示器,而且液晶显示器的回应时间也比CRT显示器长,当画面静止的时候还可以,一旦用於玩游戏,看影碟这些画面更新速度块而剧烈的显示时,液晶显示器的弱点就暴露出来了,画面延迟会产生重影,脱尾等现象,严重影响显示质量.LCD显示器的工作原理:从液晶显示器的结构来看,无论是笔记本电脑还是桌面系统,采用的LCD显示幕都是由不同部分组成的分层结构.LCD由两块玻璃板构成,厚约1mm,其间由包含有液晶材料的5m均匀间隔隔开.因为液晶材料本身并不发光,所以在显示幕两边都设有作为光源的灯管,而在液晶显示幕背面有一块背光板(或称匀光板)和反光膜,背光板是由萤光物质组成的可以发射光线,其作用主要是提供均匀的背景光源.背光板发出的光线在穿过第一层偏振过滤层之后进入包含成千上万液晶液滴的液晶层.液晶层中的液滴都被包含在细小的单格结构中,一个或多个单格构成萤幕上的一个图元.在玻璃板与液晶材料之间是透明的电极,电极分为行和列,在行与列的交叉点上,通过改变电压而改变液晶的旋光状态,液晶材料的作用类似於一个个小的光阀.在液晶材料周边是控制电路部分和驱动电路部分.当LCD中的电极产生电场时,液晶分子就会产生扭曲,从而将穿越其中的光线进行有规则的折射,然后经过第二层过滤层的过滤在萤幕上显示出来.液晶显示技术也存在弱点和技术瓶颈,与CRT显示器相比亮度,画面均匀度,可视角度和反应时间上都存在明显的差距.其中反应时间和可视角度均取决於液晶面板的质量,画面均匀度和辅助光学模组有很大关系.对於液晶显示器来说,亮度往往和他的背板光源有关.背板光源越亮,整个液晶显示器的亮度也会随之提高.而在早期的液晶显示器中,因为只使用2个冷光源灯管,往往会造成亮度不均匀等现象,同时明亮度也不尽人意.一直到后来使用4个冷光源灯管产品的推出,才有很大的改善.信号反应时间也就是液晶显示器的液晶单元回应延迟.实际上就是指的液晶单元从一种分子排列状态转变成另外一种分子排列状态所需要的时间,回应时间愈小愈好,它反应了液晶显示器各图元点对输入信号反应的速度,即萤幕由暗转亮或由亮转暗的速度.响应时间越小则使用者在看运动画面时不会出现尾影拖拽的感觉.有些厂商会通过将液晶体内的导电离子浓度降低来实现信号的快速回应,但其色彩饱和度,亮度,对比度就会产生相应的降低,甚至产生偏色的现象.这样信号反应时间上去了,但却牺牲了液晶显示器的显示效果.有些厂商采用的是在显示电路中加入了一片IC图像输出控制晶片,专门对显示信号进行处理的方法来实现的.IC晶片可以根据VGA输出显卡信号频率,调整信号回应时间.由於没有改变液晶体的物理性质,因此对其亮度,对比度, 色彩饱和度都没有影响,这种方法的制造成本也相对较高.由上便可看出,液晶面板的质量并不能完全代表液晶显示器的品质,没有出色的显示电路配合,再好的面板也不能做出性能优异的液晶显示器.随著LCD产品产量的增加,成本的下降,液晶显示器会大量普及.液晶显示器原理 2005-10-17 -国内电脑市场各种品牌的纯平显示器之间强烈的竞争,各个商家都想在纯平这块大蛋糕上分得最大的份额.而当人们像当初搬15英寸显示器一样把纯平买回家后.我们不仅要问:下一代显示器的热点是什麼呢 矛头直指液晶显示器.液晶显示器具有图像清晰精确,平面显示,厚度薄,重量轻,无辐射,低能耗,工作电压低等优点. 液晶显示器的分类 液晶显示器按照控制方式不同可分为被动矩阵式LCD及主动矩阵式LCD两种. 1. 被动矩阵式LCD在亮度及可视角方面受到较大的限制,反应速度也较慢.由於画面质量方面的问题,使得这种显示设备不利於发展为桌面型显示器,但由於成本低廉的因素,市场上仍有部分的显示器采用被动矩阵式LCD.被动矩阵式LCD又可分为TN-LCD(Twisted Nematic-LCD,扭曲向列LCD),STN-LCD(Super TN-LCD,超扭曲向列LCD)和DSTN-LCD(Double layer STN-LCD,双层超扭曲向列LCD). 2. 目前应用比较广泛的主动矩阵式LCD,也称TFT-LCD(Thin Film Transistor-LCD,薄膜电晶体LCD).TFT液晶显示器是在画面中的每个图元内建电晶体,可使亮度更明亮,色彩更丰富及更宽广的可视面积.与CRT显示器相比,LCD显示器的平面显示技术体现为较少的零件,占据较少的桌面及耗电量较小,但CRT技术较为稳定成熟. 液晶显示器的工作原理 我们很早就知道物质有固态,液态,气态三种型态.液体分子质心的排列虽然不具有任何规律性,但是如果这些分子是长形的(或扁形的),它们的分子指向就可能有规律性.於是我们就可将液态又细分为许多型态.分子方向没有规律性的液体我们直接称为液体,而分子具有方向性的液体则称之为液态晶体,又简称液晶.液晶产品其实对我们来说并不陌生,我们常见到的手机,计算器都是属於液晶产品.液晶是在1888年,由奥地利植物学家Reinitzer发现的,是一种介於固体与液体之间,具有规则性分子排列的有机化合物.一般最常用的液晶型态为向列型液晶,分子形状为细长棒形,长宽约1nm10nm,在不同电流电场作用下,液晶分子会做规则旋转90度排列,产生透光度的差别,如此在电源ON/OFF下产生明暗的区别,依此原理控制每个图元,便可构成所需图像. 1. 被动矩阵式LCD工作原理 TN-LCD,STN-LCD和DSTN-LCD之间的显示原理基本相同,不同之处是液晶分子的扭曲角度有些差别.下面以典型的TN-LCD为例,向大家介绍其结构及工作原理. 在厚度不到1厘米的TN-LCD液晶显示幕面板中,通常是由两片大玻璃基板,内夹著彩色滤光片,配向膜等制成的夹板 外面再包裹著两片偏光板,它们可决定光通量的最大值与颜色的产生.彩色滤光片是由红,绿,蓝三种颜色构成的滤片,有规律地制作在一块大玻璃基板上.每一个图元是由三种颜色的单元(或称为子图元)所组成.假如有一块面板的解析度为12801024,则它实际拥有38401024个电晶体及子图元. 每个子图元的左上角(灰色矩形)为不透光的薄膜电晶体,彩色滤光片能产生RGB三原色.每个夹层都包含电极和配向膜上形成的沟槽,上下夹层中填充了多层液晶分子(液晶空间不到510-6m).在同一层内,液晶分子的位置虽不规则,但长轴取向都是平行於偏光板的.另一方面,在不同层之间,液晶分子的长轴沿偏光板平行平面连续扭转90度.其中,邻接偏光板的两层液晶分子长轴的取向,与所邻接的偏光板的偏振光方向一致.在接近上部夹层的液晶分子按照上部沟槽的方向来排列,而下部夹层的液晶分子按照下部沟槽的方向排列.最后再封装成一个液晶盒,并与驱动IC,控制IC与印刷电路板相连接. 在正常情况下光线从上向下照射时,通常只有一个角度的光线能够穿透下来,通过上偏光板导入上部夹层的沟槽中,再通过液晶分子扭转排列的通路从下偏光板穿出,形成一个完整的光线穿透途径.而液晶显示器的夹层贴附了两块偏光板,这两块偏光板的排列和透光角度与上下夹层的沟槽排列相同.当液晶层施加某一电压时,由於受到外界电压的影响,液晶会改变它的初始状态,不再按照正常的方式排列,而变成竖立的状态.因此经过液晶的光会被第二层偏光板吸收而整个结构呈现不透光的状态,结果在显示幕上出现黑色.当液晶层不施任何电压时,液晶是在它的初始状态,会把入射光的方向扭转90度,因此让背光源的入射光能够通过整个结构,结果在显示幕上出现白色.为了达到在面板上的每一个独立图元都能产生你想要的色彩,多个冷阴极灯管必须被使用来当作显示器的背光源. 2. 主动矩阵式LCD工作原理 TFT-LCD液晶显示器的结构与TN-LCD液晶显示器基本相同,只不过将TN-LCD上夹层的电极改为FET电晶体,而下夹层改为共通电极. TFT-LCD液晶显示器的工作原理与TN-LCD却有许多不同之处.TFT-LCD液晶显示器的显像原理是采用背透式照射方式.当光源照射时,先通过下偏光板向上透出,借助液晶分子来传导光线.由於上下夹层的电极改成FET电极和共通电极,在FET电极导通时,液晶分子的排列状态同样会发生改变,也通过遮光和透光来达到显示的目的.但不同的是,由於FET电晶体具有电容效应,能够保持电位状态,先前透光的液晶分子会一直保持这种状态,直到FET电极下一次再加电改变其排列方式为止. 液晶显示器的技术参数 1. 可视面积 液晶显示器所标示的尺寸就是实际可以使用的萤幕范围一致.例如,一个15.1英寸的液晶显示器约等於17英寸CRT萤幕的可视范围.2. 可视角度 液晶显示器的可视角度左右对称,而上下则不一定对称.举个例子,当背光源的入射光通过偏光板,液晶及取向膜后,输出光便具备了特定的方向特性,也就是说,大多数从萤幕射出的光具备了垂直方向.假如从一个非常斜的角度观看一个全白的画面,我们可能会看到黑色或是色彩失真.一般来说,上下角度要小於或等於左右角度.如果可视角度为左右80度,表示在始於萤幕法线80度的位置时可以清晰地看见萤幕图像.但是,由於人的视力范围不同,如果没有站在最佳的可视角度内,所看到的颜色和亮度将会有误差.现在有些厂商就开发出各种广视角技术,试图改善液晶显示器的视角特性,如:IPS(In Plane Switching),MVA(Multidomain Vertical Alignment),TN+FILM.这些技术都能把液晶显示器的可视角度增加到160度,甚至更多. 3. 点距 我们常问到液晶显示器的点距是多大,但是多数人并不知道这个数值是如何得到的,现在让我们来了解一下它究竟是如何得到的.举例来说一般14英寸LCD的可视面积为285.7mm214.3mm,它的最大解析度为1024768,那麼点距就等於:可视宽度/水平图元(或者可视高度/垂直图元),即285.7mm/1024=0.279mm(或者是214.3mm/768=0.279mm). 4. 色彩度 LCD重要的当然是的色彩表现度.我们知道自然界的任何一种色彩都是由红,绿,蓝三种基本色组成的.LCD面板上是由1024768个图元点组成显像的,每个独立的图元色彩是由红,绿,蓝(R,G,B)三种基本色来控制.大部分厂商生产出来的液晶显示器,每个基本色(R,G,B)达到6位,即64种表现度,那麼每个独立的图元就有646464=262144种色彩.也有不少厂商使用了所谓的FRC(Frame Rate Control)技术以仿真的方式来表现出全彩的画面,也就是每个基本色(R,G,B)能达到8位,即256种表现度,那麼每个独立的图元就有高达256256256=16777216种色彩了. 5. 对比值 对比值是定义最大亮度值(全白)除以最小亮度值(全黑)的比值.CRT显示器的对比值通常高达500:1,以致在CRT显示器上呈现真正全黑的画面是很容易的.但对LCD来说就不是很容易了,由冷阴极射线管所构成的背光源是很难去做快速地开关动作,因此背光源始终处於点亮的状态.为了要得到全黑画面,液晶模组必须完全把由背光源而来的光完全阻挡,但在物理特性上,这些元件并无法完全达到这样的要求,总是会有一些漏光发生.一般来说,人眼可以接受的对比值约为 250:1. 6. 亮度值 液晶显示器的最大亮度,通常由冷阴极射线管(背光源)来决定,亮度值一般都在200250 cd/m2间.液晶显示器的亮度略低,会觉得萤幕发暗.虽然技术上可以达到更高亮度,但是这并不代表亮度值越高越好,因为太高亮度的显示器有可能使观看者眼睛受伤. 7. 回应时间 回应时间是指液晶显示器各图元点对输入信号反应的速度,此值当然是越小越好.如果回应时间太长了,就有可能使液晶显示器在显示动态图像时,有尾影拖曳的感觉.一般的液晶显示器的回应时间在2030ms之间.(编辑:周晖)HTPS LCD面板技术综观 2006-6-26 -随著DVD影音光碟机与数位广播系统的普及,高解析度影像源的数量也正逐渐增加,前投影机,大萤幕HDTV液晶投影电视,以及其他家用投影机市场带动数位投影机的市场持续扩大.这一成长也刺激消费大众对於三片式LCD投影机之需求.本文将为读者解析三片式LCD投影机中的HTPS LCD面板,并介绍其特色.随著日渐提高的商务演示文稿需求,以及最近在教育市场中开始提高的投影机应用,商用投影机HTPS面板的需求量也一直持续攀升.同时,DVD放影机与数字广播的普及也激发了顾客对於家用前投影机(Front projectors)与大萤幕LCD投影电视机(Large-screen projection TV)需求的快速成长.长久以来HTPS LCD技术一直带领三片式LCD投影系统前进投影机市场,而在液晶光阀(liquid-crystal light valve)的制造商中,以HTPS LCD技术为主的三片式LCD投影系统也拥有将近55%的全球市占率.这是由於更先进的液晶与高开口率技术,才能提供具有良好光效率,高亮度表现以及丰富色彩重现能力,且不会对眼睛或环境造成伤害的低功率HTPS产品.何谓HTPS HTPS是High Temperature Poly-Silicon的缩写,翻译成中文是高温多晶矽的意思,一般俗称高温玻璃.它是LCD显示家族中的一支,属於主动点矩阵式LCD(Active Matrix LCD),因此,HTPS也是TFT(Thin Film Transistor;薄膜电晶体)的一种.HTPS LCD为多晶矽TFT LCD的制程技术之一.之所以被称为高温玻璃,是因为在面板的制造过程中,有一道Laser Anneal(雷射退火)制程,它的温度超过摄氏1000度.在多晶矽制程发展初期,为要将玻璃基板之非晶矽结构转变成多晶矽结构,必须以摄氏1000度以上的高温氧化技术,才能将非晶矽结构特性转化为多晶矽结构.由於普通玻璃无法如此高温处理,只有石英玻璃才能如此处理,其价格较为昂贵且尺寸皆较小,故於多晶矽制程发展初期,厂商基於成本考量,多走非晶矽路线.此外,另有一种同属於TFT LCD的LTPS LCD(Low Temperature Poly-Silicon;低温多晶矽).LTPS LCD之所以称为低温,是由於其制程温度没有那麼高,仅约摄氏500600度之谱,且依各个制造商的制程而稍有差异.低温多晶矽制程是利用准分子雷射作为热源,雷射光经过投射系统后,会产生能量均匀分布的雷射光束,投射於非晶矽结构的玻璃基板上,当非晶矽结构玻璃基板吸收准分子雷射的能量后,会转变成为多晶矽结构,因整个处理过程都是在摄氏600度以下完成,所以一般玻璃基板皆可适用.低温多晶矽技术主要特点在於改变液晶构造以提升传统非晶矽液晶技术性能及降低制造成本.由於LTPS技术可提升电子迁移率达200(cm2/V-sec),有利於TFT组件小型化,并提高面板开口率,使得显示亮度增加,降低耗电率.此外,低温制程有利於使用玻璃基板,而可大幅降低生产成本.HTPS与LTPS其主要用途并不相同.HTPS LCD应用领域HTPS的应用领域,通常都是用来做为放大型的显示产品.例如液晶投影机,背投影电视等.一般来说,手机或是电脑的LCD萤幕,都是属於直视型,也就是使用者可以直接观看萤幕并读取资讯.HTPS虽然也是TFT的一种,但无法直接用於手机或电脑萤幕等用途.HTPS LCD的应用大致分为下列三种:OHD(Over Head Display),Helmet及LV(Light Valve).其主要用途介绍如下:OHD:抬头显示器,将影像投影在挡风玻璃上(或是透明玻璃),用在汽车或是飞机上,在许多空战片当中可以一窥其面貌;Helmet:此处是指专门用在虚拟幻境(Virtual Reality)头盔裏之显像;LV:可翻译成光阀.当HTPS在液晶投影机中动作的时候,由於所有的光线都会透过HTPS,并由HTPS来决定光穿透的程度,因此,它被称为光之阀门.HTPS LCD面板特色HTPS LCD具有体积小,高解析度,高穿透度等优点,因此特别适合用来做为三片式穿透式液晶投影机.而使用HTPS LCD的三片式穿透式液晶投影机,具备了三项特色,可提供观赏者明亮,柔和及色彩正确自然的视觉经验.自然的色彩(Natural Images)三片式LCD投影系统可准确地控制R,G,B三色并构成影像之画素,因此可让画面更自然生动.舒服的视觉(Gentle on the Eyes)快速移动画面与影像将不会出现色分离现象,例如彩虹现象(rainbow effect)等.充足的亮度(Bright Images)由於HTPS LCD采三色光全时投射因此其光效率非常高,使用者可以观赏明亮且清晰的影像.目前生产HTPS LCD的厂商,共有Epson与及Sony两家厂商,而其中以Epson的产能最大,自西元1987年开始生产以来,至2004年7月已累计生产了2000万枚,目前Epson共有三座HTPS工厂,是全球最大的HTPS LCD生产商.结语随著DVD影音光碟机与数位广播系统的普及,高解析度影像源的数量也正逐渐增加,前投影机,大萤幕HDTV液晶投影电视,以及其他家用投影机市场也跟著迅速扩展.而数位投影机的市场持续扩大,商业演示文稿需求的增加,以及教室电脑化的需求均刺激市场的成长.这一成长也刺激消费大众对於以三片式LCD设计技术为特色的家用前投影机与大萤幕HDTV液晶投影电视之需求,这些产品可以让使用者以大萤幕画质享受数位资讯内容.开发HTPS LCD的厂商也将致力於生产开口率更高,对比率更高,更明亮且尺寸更小的面板产品,以设计出更亮,更小,更省空间的前投影机和大萤幕HDTV液晶投影电视,并同时具备价格竞争力.现在更有为家庭剧院投影机开发的HTPS TFT LCD面板,如1.8cm 720p宽萤幕格式产品,以及1.4cm 480p的宽萤幕等产品问世.从厂商卯足全力研发更新面板产品看来,往后的投影市场竞争将更为激烈,而更美的视觉飨宴也将让挑剔的消费者成为最大赢家.薄膜电晶体液晶显示器技术 2006-4-19 -TFT-LCD结构.薄膜电晶体液晶显示器由显示幕,背光源及驱动电路三大核心部件组成.TFT-LCD显示幕,包括阵列玻璃基板,彩色滤光膜以及液晶材料.阵列玻璃基板制备工艺是:用三个光刻掩膜板,首先在玻璃基板上连续淀积ITO膜(厚2050n m)和Cr膜(厚50100nm),并光刻图形,然后连续淀积绝缘栅膜SiN:(厚约400n m),再本征a-Si(厚50100n m)和n+a-Si层,并光刻图形(干法)淀积Al膜,光刻漏源电极,最后以漏源电极作掩膜,自对准刻蚀象素电极上的Cr膜和TFT源漏之间n+a-Si膜.这就是TFT反交错结构的简单制造工艺.下一步是:在玻璃基板上涂布聚酰亚胺取向层,用绒布沿一定方向摩擦,使取向层表面形成方向一致的微细沟道,控制液晶分子定向排列.在保证两块玻璃基板上下取向槽沟的槽方向正交的条件下,将两块玻璃基板上下密封成一个盒,盒间隙一般只有几个微米(如10m),然后抽真空封灌液晶材料.彩色滤光膜(Color Filter)简称CF.TFT-LCD的彩色显示,实际是通过阵列基板的光,照射在彩膜上,显示幕就能显示颜色.彩色滤光膜(如同著色的玻璃纸)可以制作在透明的电极之上(透明电极和液晶层之间),也可制作在透明电极之下(透明电极和玻璃之间),上下玻璃基板与CF膜对准精度非常高,要求CF膜黑白矩阵正好对准ITO象素电极的边缘,CF膜附著在液晶盒表面,然后用两片无色偏振片夹住液晶盒.彩色显示原理可以简述为:把TFT-LCD的一个象素点分割成红,绿,蓝(R,G,B)三基色,并对应CF膜的RGB,起光阀作用的LCD对透过CF膜的三色光量,进行平衡,调节得到所要的彩色.穿过CF膜的入射光如果漏射,则会影响TFT-LCD的对比度,所以在间隙处要设置遮光的黑矩阵(Black Matrix)简称BM.为了稳定性和平滑性,使用丙烯基树脂和环氧树脂制成厚0.52m的保护层(oe cota)简称OC.然后在这个保护层上面形成共用电极,即透明电极膜.BM层通常是由金属铬(Cr)制作,为了降低表面反射,也有用氧化铬(CrOx)或树脂.金属铬厚度约为10001500埃,用树脂,染料或颜料,作为著色层来著色.每 个象素点的著色图形,因TFT-LCD的用途而不同.如可按条形,玛赛克形,三角形等排列.CF膜的特性用透过率,色纯度,对比度以及低反射化表示,所以对CF膜的要求是:高透过率和色纯度;高对比度和平整性以及极低的扩散反射.液晶材料.据不完全统计,可以作液晶材料的高分子化合物,已超过1万种.用一种液晶材料通常很难满足器件要求的温度范围,弹性系数,介电常数,折射率各向异性以及粘度等主要技术指标,工程上必须用混合液晶来调制物理性能.常用的具有代表性的液晶材料,按分子排列方向不同可分成三大类:一类是向列相液晶.这种液晶材料,分子长轴平行,分子除转动滑动外,还可以上下移动;二是胆甾相液晶.这种液晶材料,分子在不同的平面上取向,在同一平面上,分子长轴平行各平面的指向矢,并逐层扭转呈螺旋变化;三是近相晶液晶.这种液晶材料,分子排列为层状,各层的分子长轴平行,可以相互平行移动,但分子在层与层之间不能自由滑动.液晶材料的主要特点是:具有细长分子结构,在和分子指向矢垂直和平行两个方向,其层电率,介电常数,折射率均不相同,并随温度和驱动频率等外界条件而变化.另外,折射率各向异性大,在产生同样光学效应的情况下,可以使液晶盒变薄.相同电压下的电场强度就能加快液晶盒的回应速度.TFT-LCD背光源.液晶本身并不发光,外部必须施加照射光,这种外部照射光称为背光源.液晶显示器的背光源,按液晶显示面与光源的相对位置,大体上可分为边缘式,直下式和自发光式三种.白炽灯,白卤素灯为点光源,萤光灯(热阴极,冷阴极)为线光源,电致发光(EL)以及矩阵式发光二极体为面光源.边缘式背光源是在显示区的侧面,装配线光源的萤光灯.为了确保显示区亮度的均匀性,边缘式背光源均采取集光和导光措施.集光是为有效地使入射光能从一个侧面射出去,导光是将集光射出的光进行反射,使之成为平面光源;直下式背光源是在显示区的正下方,装配1只或几只并排的冷阴极灯,在冷阴极灯的上面同时装配漫散射板,以消除冷阴极灯造成的斑点;自发光式背光源是在显示区的下方,装配电致发光板.电致发光为面发光,可整面均匀发光且没有斑点,发光颜色为绿,蓝,白,亮度为30100尼特.TFT-LCD背光源的发展趋势是:大画面,高亮度,广视角以及薄型化,轻量化,低功耗化和低价格化.TFT-LCD驱动电路.为了显示任意图形,TFT-LCD用mn点排列的逐行扫描矩阵显示.在设计驱动电路时,首先要考虑液晶电解会使液晶材料变质,为确保寿命一般都采用交流驱动方式.已经形成的驱动方式有:电压选择方式,斜坡方式,DAC方式和类比方式等.由於TFT-LCD主要用於笔记本电脑,所以驱动电路大致分成:信号控制电路,电源电路,灰度电压电路,公用电极驱动电路,资料线驱动电路和定址线驱动电路(栅极驱动IC).上述驱动电路的主要功能是:信号控制电路将数位信号,控制信号以及时钟信号供给数位IC,并把控制信号和时钟信号供给栅极驱动IC;电源电路将需要的电源电压供给数位IC和栅极驱动IC;灰度电压电路将数位驱动电路产生的10个灰度电压各自供给资料驱动;公用电极驱动电路将公用电压供给相对於象素电极的共用电极;资料线驱动电路将信号控制电路送来的RGB信号的各6个比特显示资料以及时钟信号,定时顺序锁存并续进内部,然后此显示资料以6比特DA变换器转换成类比信号,再由输出电路变换成阻抗,供给液晶屏的资料线;栅极驱动电路将信号控制电路送来的时钟信号,通过移位寄存器转换动作,将输出电路切换成ON/OFF电压,并顺次加到液晶屏上.最后,将驱动电路装配在TAB(自动焊接柔性线路板)上,用ACF(各向异性导电胶膜),TCP(驱动电路柔性引带)与液晶显示幕相连接.TFT-LCD工作原理.首先介绍显示原理.液晶显示的原理基於液晶的透光率随其所施电压大小而变化的特性.当光通过上偏振片后,变成线性偏振光,偏振方向与偏振片振动方向一致,与上下玻璃基板上面液晶分子排列顺序一致.当光通过液晶层时,由於受液晶折射,线性偏振光被分解为两束光.又由於这两束光传播速度不同(相位相同),因而当两束光合成后,必然使振光的振动方向发生变化.通过液晶层的光,则被逐渐扭曲.当光达到下偏振片时,其光轴振动方向被扭曲了90度,且与下偏振片的振动方向保持一致.这样,光线通过下偏振片形成亮场.加上电压以后,液晶在电场作用下取向,扭曲消失.这时,通过上偏振片的线性偏振光,在液晶层不再旋转,无法通过下偏振片而形成暗场.可见液晶本身不发光,在外光源的调制下,才能显示,在整个显示过程中,液晶起到一个电压控制的光阀作用.TFT-LCD的工作原理则可简述为:当栅极正向电压大於施加电压时,漏源电极导通,当栅极正向电压等於0或负电压时,漏源电极断开.漏电极与ITO象素电极连结,源电极与源线(列电极)连结,栅极与栅线(行电极)连结.这就是TFT-LCD的简单工作原理.TFT-LCD的关键技术.TFT-LCD的关键技术很多,主要有以下几个大的方面:一是提高开口率技术.开口率指TFT-LCD显示幕光透过部分和不透过部分之比,开口率越大,亮度越高.影响开口率的主要是栅和源汇流排宽度,TFT尺寸,上下基板对盒精度,存贮电容尺寸及黑矩阵尺寸等.为了提高开口率,采取的办法是:将黑白矩阵和彩膜都做在TFT基板上,此办法避免了对盒精度引起的开口率下降,但成品率不是很高,成本也会相应加大.另外就是栅源汇流排,采用积体电路微加工技术.90年代TFT矩阵微加工约10m,开口率为35%,微加工达到5m时,开口率为80%.第三就是采用自对准光刻技术.主要是消除栅极和源漏极重叠形成的寄生电容.用自对准光刻技术,把栅电极作掩膜板,光刻n+a-Si和源漏电极,以减少栅源电极之间的重叠.最后是改善栅源材料.为了增加开口率,应尽量将汇流排宽度取小,但要考虑由於汇流排电阻过大,输入信号延迟,驱动不充分,从而降低对比度的问题.通常采用Cr或MoTa金属包Al的办法,这样就能得到低电阻汇流排.二是扩大视角技术.液晶分子的各向异性,决定了液晶分子空间分布的不同,不同的立体角光透过率不同,这是造成显示对比度不均匀的重要原因.因此,扩大视角是液晶显示技术的关键课题之一.一般采取的技术措施有:补偿膜技术.在液晶显示幕上,贴光漫射膜和光强补偿膜,使通过液晶屏的光均匀漫射,并补偿某些角度的光强.另外就是采用多畴技术,在象元内划分两个以上不同液晶分子排列区域,形成多畴液晶分子取向,从而达到扩大视角的目的.扩大视角技术还有IPS,ASM等方法和措施.三是简化TFT阵列工艺.一般TFT阵列工艺刻蚀次数为79次,工艺流程过长,影响产品合格率和生产能力.国外文献报导,已有4次套刻工艺,比常规的TFT阵列工艺减少了一半.当然,液晶显示器的关键技术不只是以上三个方面,但它们是影响TFT-LCD品质的最关键技术,其他关键技术这裏就不一一赘述.液晶显示器面板的分级 2006-7-14 -用户在购买液晶显示器时常会听商家说:xx牌的好,用的是A屏,xx牌的不行,用的是B屏.那A屏与B屏的区别到底在那呢 A级屏比B级屏的档次要高,C级档次最低.除了这三级以外,现在还有一种称呼就是超A级或AA级,即比A级档次还要稍微高一些的产品.一般说来,B级和C级都算是次品,与A级相比,B级和C级的坏点数多一些,亮度相对不均匀,外观也可能有损伤,并且与A级屏的价格差距可能高达近千元.对於三星,菲利浦,纯净界这些知名品牌来说,对於液晶屏的品质要求也相对高出许多,都会采用A级的屏,以保证质量.所以在采购过程中,价格并非完全按照一个单纯的品牌来定位的,而是严谨地遵循了一个成本制造的原则.坏点是液晶面板上不可修复的图元点,是在生产过程中产生的.在液晶图元后面有三个电晶体,对应著红,绿,蓝三个滤光片,其中任何一个电晶体出现问题都会使这个图元成为一个坏点.以15寸1024*768的屏来说,总共约需图元点1024*768*3=2359296个,而且在每个液晶图元背后还集成有一个单独驱动管,在如此多的图元点和驱动管中难免会有个别会出现问题.产生坏点的多少直接与生产厂家的技术和工艺水平相关.就目前来看,每批生产出来的液晶板通常都有20%的产品有坏点.随著技术的不断完善,一些品牌的液晶板坏点率已经能够控制到10% 以内,不过0坏点率还尚属罕见.亮点是当设定萤幕显示的画面全黑时,萤幕上所显示的红,绿蓝光点.暗点是当设定萤幕显示的画面全白或为同一颜色时,萤幕上不显示颜色的点.实际上液晶面板的判别不仅在於坏点和亮点暗点的多少上,色纯度,可视角度的区别也是评定的主要依据,厂商要根据这些产品指标的综合评定,才能把液晶评分为A级,B级,C级,并会以此为依据对产品定价,其中A级屏和B级屏必须用专用的仪器去测试,肉眼很难判别.各地面板厂商对产品的分级各不相同:韩系厂商,3个以下为A级日系厂商,5个以下为A级台系厂商,8个以下为A级主流液晶显示器产品所标称的等级标准为:AA级:无任何坏点的LCD显示器为AA级.A级:3个坏点以下,其中亮点不超过一个,且亮点不在萤幕中央区内.B级:3个坏点以下,其中亮点不超过二个,且亮点不在萤幕中央区内.以上是液晶面板厂商与液晶显示器厂商的分级标准,供大家在挑选液晶时参考!主流液晶面板的类型 2006-7-12 -就目前而言占据主流产品的面板类型有三大类分别是:VA,IPS和TN,它们都有各自所采用的液晶材料和面板结构,优缺点也不尽相同!VA型:VA型液晶面板在目前的显示器产品中应用较为广泛,16.7M色彩和大可视角度是它最为明显的技术特点,目前VA型面板分为两种,一种为MVA型,另一种为PVA型.其中MVA是富士通主导的一种面板类型,它的全称为(Multi-domain Vertical Alignment),是一种多象限垂直配向技术.它是利用突出物使液晶静止时并非传统的直立式,而是偏向某一个角度静止;当施加电压让液晶分子改变成水平以让背光通过则更为快速,这样便可以大幅度缩短显示时间,也因为突出物改变液晶分子配向,让视野角度更为宽广.在视角的增加上可达160度以上,反应时间缩短至20ms以内.而PVA型则是三星推出的一种面板类型,它在富士通MVA面板的基础上有了进一步的发展和提高,是一种图像垂直调整技术,该技术直接改变液晶单元结构,让显示效能大幅提升可以获得优於MVA的亮度输出和对比度.此外在这两种类型基础上又延出改进型S-PVA和P-MVA两种面板类型,在技术发展上更趋向上,可视角度可达170度,回应时间被控制在20毫秒以内(采用Overdrive加速达到8ms GTG),而对比度可轻易超过700:1的高水准,三星自产品牌的大部份产品都为PVA液晶面板.IPS型:它也是目前主要的一种液晶面板类型,由日本日立於2001年推出,液晶分子平面切换的方式来改善视角,利用空间厚度,摩擦强度并有效利用横向电场驱动的改变让液晶分子做最大的平面旋转角度来增加视角;在商品的制造上不须额外加补偿膜,显示视觉上对比也很高.在视角的提升上可达到160度,回应时间缩短至40ms以内.所以IPS型液晶面板具有可视角度大,颜色细腻等优点,看上去比较通透,不过回应时间较慢和对比度较难提高也是这类型面板一个比较明显的缺点.IPS即第一代IPS技术,它已经实现了较好的可视角度.而S-IPS则为第二代IPS技术,它又引入了一些新的技术,以改善IPS模式在某些特定角度的灰阶逆转现象. 其LG-飞利浦自主的面板制造商也是以IPS为技术特点推出的液晶面板.TN型:这种类型的液晶面板应该算是应用於入门级和中端的面板产品,最为重要的有一点就是价格实惠,低廉,成为众多厂商选用的产品.在技术上,与前两种类型的液晶面板相比在技术性能上略为逊色,它不能表现出16.7M艳丽色彩,并且可视角度也受到了一定的限制.之所以TN型这种面板产品仍然是众多厂商采用的主力还是因为由於他的输出灰接级数较少,液晶分子偏转速度快,致使它的回应时间容易提高,据资料显示一些现在市场上一般在8ms回应时间以内的产品大多都采用的是TN液晶面板.特别值得一提的是,还有如SHARP采用的ASV技术型和NEC推出的ExtraView型的液晶面板,他们所生产的液晶显示器都是自己厂商独有液晶面板,只是其他品牌所采用的相对较少.此外中国台湾地区友达光电,奇美光电等大型的专业面板厂商都是以向其专业技术厂商购入其相对液晶面板技术加以生产,在提供给显示器产商.液晶的多种应用途径探讨 2006-7-31 -液晶光学器件 利用液晶的电光效应,如 宾主效应,TN模式,STN模式,就能使其具有快门或光开关的功能,如切换光的透射,遮断,控制透射光的强度等.这种快门缺点是不能完全遮断入射光,而且一般回应速度比较慢.提高快门速度的方法有双频率驱动法,电压调制法,三电极法以及铁电液晶高速开关效应等.其应用的实例有焊接面罩,立体电视用快门,液晶印表机等. 液晶快门原理还可以用於改变光透射面积的光学光圈及可调节光透射量的调光器件等.例如,将上下基板都印有同心半圆形的笔段电极适当组合,使电压作用在同心圆形内,就构成了一种光学光圈.调光器件的典型例子是高分子微滴散射液晶显示(PDLC),可作电控电子窗帘和屏风.此外还有用作汽车司机夜间行驶防强光的液晶眼镜等. 如果构成液晶盒的两片导电玻璃不是平行,而是互相倾斜做成尖劈形状(或将导电玻璃弯成曲面),控制入射光的偏颇振方向,液晶盒就可以当作有两个偏振角的棱镜使用.对它施加电压,可以使对应的非寻常光的折射率连续变化到寻常光的折射率.通过电压控制盒内液晶分子的取向,改变折射率,相应地也就调节了焦距.依据这样的原理可做成焦距可变的液晶透镜.已开发的有电压-透射光强度特性透镜,可变焦的微型透镜. 利用液晶折射率各向异性和液晶介面全反射原理,以及偏振光分束器和TN液晶盒造成偏振面旋转原理,可以制成光开关.而在向列型液晶盒内设置对称结构或非对称结构的电极,建立电场分布,利用液晶分子重新取向所产生的折射率分布使光转向,则可以制作光束偏振器.但这种器件因液晶层要增厚到一定程度,在透射特性,回应速度上都有一定的难度. 液晶光阀可作为制作全息图的空间调制器.它是借光定址,可把液晶层形成的图像放大投影到萤幕上的显示器件.除采用液晶光阀外,液晶的空间调制器还可以采用矩阵结构,电控双折射,或胆甾相-向列相的相变效应来制作全息图. 此外,液晶的空间调制器还可以制成光逻辑进行逻辑或图像处理,也可制作成光记忆体,用於资讯的写入与擦除. 液晶感测器 液晶分子的排列容易受外部热,电场,磁场,压力等的影响,因此,一旦受到外部刺激,液晶的光学等特性就随之变化.利用这种性质,可以制作各种液晶感测器. 常见的有温度感测