液晶显示(第四部分)

1、液晶显示 （4） 十四. 有源矩阵液晶显示器件（AM-LCD）（1）有源矩阵液晶显示器件有源矩阵液晶显示器件(AM LCD)分类分类有源矩阵二端有源三端有源单晶硅 MOSFETTFTCdSeTe-siP-siMIMMSM二极管环背对背二极管ZnO变阻器由于扫描输入与寻址输入可以分别优化处理，所以图像质量好，但其工艺制作要复杂一些。工艺相对简单、开口率可以作得较大。但图像质量比三端有源稍逊。二端有源器件二端有源器件（1）二极管寻址矩阵液晶显示器十四. 有源矩阵液晶显示器件（AM-LCD）（2）bXFYFbYFVVVVVV90VYF十四. 有源矩阵液晶显示器件（AM-LCD）（3） 设二极管正向导

2、通电压为Vb，则当该二极管与液晶像素串联后，在外加电压小于Vb时，液晶像素上没有电压。二极管导通后，施加在液晶像素上的电压也只是外加电压与Vb之差。这时液晶显示器的电光特性曲线的陡度可表示为： 10901010901VVVVVVVVVVbbb 二极管反向电阻大于液晶像素的漏阻，被选择的像素充上电压后，当寻址信号移去后，仍将保持，因为串联的二极管反向不导通。 像素上的电荷只有靠自身的漏电才能泻放掉，这决定于液晶像素的介质弛豫常数LC。LC设应小于帧周期，否则影响器件的响应特性。十四. 有源矩阵液晶显示器件（AM-LCD）（4）二极管寻址矩阵液晶显示器的特点二极管寻址矩阵液晶显示器的特点: :十四

3、. 有源矩阵液晶显示器件（AM-LCD）（5）双阈值元件寻址矩阵液晶显示屏双阈值元件寻址矩阵液晶显示屏（2 2）金属）金属绝缘体绝缘体金属金属( (MIM)MIM) 寻址矩阵液晶显示器寻址矩阵液晶显示器 将阳极氧化制备的五氧化二钽(Ta2O5)层夹在两层金属膜之间，构成MIM结构，它在强电场作用下电导率具有很强的非线性，可用于液晶显示的有源矩阵中。 十四. 有源矩阵液晶显示器件（AM-LCD）（6）MIMMIM的结构和工艺的结构和工艺有源矩阵驱动有源矩阵驱动LCD的工作原理的工作原理十四. 有源矩阵液晶显示器件（AM-LCD）（9）TFT-LCDTFT-LCD器件器件 （1 1）非晶半导体场效

4、应器件）非晶半导体场效应器件 -Si FET的工作原理： 在源极和漏极之间加一恒定电压，响应的电流为源漏电流。 加在栅极上的可变直流电压，栅压的作用就是在半导体表面引入一个垂直电场，使能带在此按多数载流子密度升高的方式弯曲，形成导电沟道。 沟道的产生和消失，以及沟道中载流子密度的高低都由栅压来控制。十四. 有源矩阵液晶显示器件（AM-LCD）（10） -Si TFT的剖面结构图的剖面结构图对对TFTTFT的要求：的要求： 较高的开关比，一般需105。 为了与驱动液晶显示的外围电路相匹配，-Si:H TFT的驱动电压应小于15V。漏极总线的极性每场变化一次，栅极总线的极性不能改变，但是TFT漏源

5、间加不同极性电压后其输出特性是不一样的。解决办法是交替使用峰值不同的脉冲，或适当加一个偏压。 TFT的开关速度必须能满足图象显示的要求，即从断态到通态的电流上升要陡。 TFT应有合适的导电沟道宽长比W/L。十四. 有源矩阵液晶显示器件（AM-LCD）（12） - -Si FETSi FET的优点：的优点： 因为不掺杂或轻掺杂的-Si 具有很高的电阻率，故器件不需p-n结构的特别隔离工艺，可以采用简单的结构； -Si FET具有高的开态与关态电流比； 器件的所有制作过程可以用传统的光刻工艺，所以可能实现高集成度； 器件在低于350C的低温过程中制造，因此可以采用大面积、廉价的平板玻璃作衬底。十四

6、. 有源矩阵液晶显示器件（AM-LCD）（13）缺点：缺点： 电子迁移率低电子迁移率低（2 2）多晶硅薄膜晶体管有源矩阵）多晶硅薄膜晶体管有源矩阵高温多晶硅（高温多晶硅（HTPSHTPS） HTPS要求特殊的基片材料，以防止在约1000C处理温度下熔化，通常采用昂贵的石英晶体。 HTPS制作方法：激光退火法、熔区再结晶法。十四. 有源矩阵液晶显示器件（AM-LCD）（14）低温多晶硅（低温多晶硅（LTPSLTPS） 首先在玻璃基片上形成一层-Si，然后采用激光热处理工艺将-Si层转变为多晶硅P-Si层，生成较大和较不均匀的晶粒结构。 激光热处理在生产环境中很难控制，必须精确控制激光功率、波形和

7、发射的连续时间。LTPSLTPS的优点：的优点：（1）由于采用了普通玻璃做基片，所以有可能做出20英寸以上的廉价高质量显示器；（2）由于LTPS的电子迁移率很大，可达100cm2/Vs，因此可以在形成有源FET矩阵的同时，直接在玻璃基片上制作行-列驱动电路，使液晶片与外电路的连接线大大减少；十四. 有源矩阵液晶显示器件（AM-LCD）（15）（3）驱动电路是直接装在玻璃上，不存在驱动器IC芯片连接中断，所以LTPS LCD屏可靠性大大提高；（4） LTPS的电磁辐射比-Si显示器减少5dB，在系统设计中控制电磁辐射是较容易的；（5）LTPS显示器比-Si屏更薄、更轻；（6）LTPS显示器中全部

8、驱动扫描线都只从显示器一边引出，所以显示器设计简单。十四. 有源矩阵液晶显示器件（AM-LCD）（16）对液晶显示屏的要求：对液晶显示屏的要求：（1）显示屏必须具有大的像素容量，只有有源矩阵驱动的液晶屏才能胜任。（2）必须采用背光源。电视图象所要求的对比度、灰度级和高亮度是液晶屏本身达不到的。此外，液晶的阈值特性使它难于进行灰度调制，只有把液晶单元作为光调制器，并且采用外光源和复杂的驱动方式，才能得到符合电视图象要求。十五. 液晶电视（1）（3）足够的响应速度 在简单矩阵寻址时，只有经过多次扫描积累才能达到完全响应，必然产生响应滞后。但是在有源矩阵寻址时，信号电压作用的时间已接近一帧周期，即要

9、求液晶的响应时间达到40ms即可以了。（4）彩色化 全彩色液晶显示的办法是用白色背光源、透射液晶显示屏和具有精细排列结构的彩色滤光片。十五. 液晶电视（2）十五. 液晶电视（3）（5）必须采用有源矩阵驱动 简单矩阵驱动也能显示低像素密度、低分辨率的小画面图象，但是要在响应速度、分辨率、亮度和灰度等级上全面符合电视图象的要求，只能使用有源矩阵驱动。（6）加大视角 液晶显示的视角小，是液晶显示的光学原理决定的。十六.液晶显示器的主要材料（1）nLCD SystemnTFT ArraynLCD CellnColor FilternLCM: Polarizer film, TAB or COG, Ba

10、ck-lightNormally White Mode彩色液晶显示器的主要材料：彩色液晶显示器的主要材料： 液晶、ITO玻璃、偏振片、彩色滤光膜。其他材料：其他材料： 分子取向剂、封接材料、衬垫料、反射板、 各种滤光器、接线端子、背光源等。辅助材料：辅助材料： 稀释剂、溶剂、清洗剂、摩擦布等。十六. 液晶显示器的主要材料（2）十六. 液晶显示器的主要材料（3）液晶显示对平板玻璃的要求：液晶显示对平板玻璃的要求：（1）含钠成分很低。含石灰的玻璃板和硼硅玻璃板的软化点为500C，可以用于-Si：H TFT的衬底。（2）要求有精确的尺寸，并且玻璃板经受工艺过程中的高温时变化极小。（3） 要求玻璃表面

11、光滑平整，两板之间的间隙均匀，同时要求在加工过程中经受一定温度时，仍然保持其间隙均匀。（4） 玻璃板表面没有缺陷，或缺陷在10nm级以下，并且没有气泡。（5） 玻璃板在加热过程中不产生应力。（6） 有一定的抗蚀能力。对玻璃基板的处理：对玻璃基板的处理： 在玻璃板表面上，镀一层约200nm的Al2O3阻挡层能有效阻止碱离子侵入。镀Al2O3的方法有电子束蒸发和射频溅射，但溅射制成的Al2O3膜对阻挡碱离子的效果更好，可以用于制造P-Si：H TFT的基板。十六. 液晶显示器的主要材料（4）dLLR21如取L1=L2，则dR口目前ITO膜电阻率=510-4cm左右。十六. 液晶显示器的主要材料（5

12、）制备制备ITOITO膜的方法：膜的方法： 喷雾法、涂覆法、浸渍法、CVD法、真空蒸发法、溅射法等液晶显示器对导电玻璃的要求：液晶显示器对导电玻璃的要求： (1) 透光率 一般要求大于85%；要求光干涉颜色均匀，其不均匀性小于10%。 (2) 方块电阻小 设膜的长、宽、厚各为L1、L2、d，电阻率，则该长方块电阻：（3）平整度好 平整度是指玻璃表面在一定长度L范围内的起伏程度，用h/L表示。h为长度L范围内表面最高点和最低点的差值。 液晶显示器用液晶显示器用ITOITO玻璃的参数举例：玻璃的参数举例： 液晶盒使用的玻璃厚度：0.31.1mm浮法玻璃； 对于TN-LCD，1.1mm厚玻璃的平整度

13、要求小于0.15m/20mm，电阻不均匀性小于15%； 对于STN-LCD，玻璃的平整度要求小于0.0750.05 m/20mm，电阻不均匀性小于10%。 十六. 液晶显示器的主要材料（6）偏光片的制备过程：偏光片的制备过程： 制膜制膜 浸液浸液 拉伸拉伸 胶合保护膜胶合保护膜（1）制得透明的塑料有机（聚乙烯醇）薄膜（2）将PVA膜浸入含碘的无机或有机化合物的溶液中反应，在薄膜中形成碘链。十六. 液晶显示器的主要材料（7）（3）将反应后的膜加以机械拉伸，这样膜中的碘链将会沿拉伸方向整齐的排列，从整体上薄膜能强烈吸收沿拉伸方向振动的光而让垂直于拉伸方向的振动的光通过。（4）要在制得的偏振膜两侧再

14、胶粘一层保护膜，再根据需要粘贴表面保护膜、反光膜或半透半反膜等。十六. 液晶显示器的主要材料（8）十七. 液晶显示器的制造工艺（1）液晶显示器的制造工艺液晶显示器的制造工艺取向排列工艺取向排列工艺（1）倾斜蒸镀法 在玻璃基片的表面以比较小的角度(520)倾斜蒸镀SiO2，MgO等镀膜，形成凸凹表面。液晶分子将沿着沟槽的方向排列。十七. 液晶显示器的制造工艺（2）（2）摩擦法取向排列工艺流程：取向排列工艺流程：（1）清洗 用高纯水、超声波清洗和高效的有机溶剂处理等方法。（2）涂膜 将含有取向材料的溶液均匀地涂布在具有电极图形玻璃的指定位置上。十七. 液晶显示器的制造工艺（3）清洗清洗 涂膜涂膜

15、预烘预烘 固化固化 摩擦摩擦十七. 液晶显示器的制造工艺（4）旋转涂膜法旋转涂膜法浸泡法浸泡法凸板印刷法凸板印刷法十七. 液晶显示器的制造工艺（5）(3) 预烘 ITO玻璃涂了取向剂后，涂膜中含有许多溶剂，而且膜面状态不平坦，适当加温可降低涂印液粘度使膜面逐渐平坦。(4) 固化 需在300350下固化12小时才能将聚酰亚胺脱水，生成聚酰亚胺膜。(5) 摩擦取向 在聚酰亚胺膜上用绒布向一个方向摩擦，形成取向层。十七. 液晶显示器的制造工艺（6）液晶显示器的连接液晶显示器的连接: :(1) 斑马胶条连接十七. 液晶显示器的制造工艺（7）(2) 金属引线连接(3)导电薄膜热压连接十七. 液晶显示器的

16、制造工艺（8）热粘性导电膜的制作导电薄膜的连接方法(4) 各向异性导电膜连接方式十七. 液晶显示器的制造工艺（9）热压胶上覆盖膜下覆盖膜导电微粒各向异性导电膜膜层结构各向异性导电膜膜层结构ACF与与PDP基板粘结基板粘结除去基板玻璃尼龙带除去基板玻璃尼龙带一次热压示意图一次热压示意图二次热压示意图二次热压示意图连接工艺：（5）直接集成化连接 直接将集成电路芯片连接在液晶显示器件的外引线上，即所谓COG(Chip on Glass)安装方式。十七. 液晶显示器的制造工艺（10）COG连接示意图彩色滤光膜彩色滤光膜十七. 液晶显示器的制造工艺（11）GlassBlack MatrixRedGree

17、nBlueITO对彩色滤光膜的要求：对彩色滤光膜的要求：（1）R、G、B三基色有高饱和度和高透明度度、白平衡好。（2）高对比度。（3）平整度好、起伏要求小于0.1m；空间精度好，必须与TFT完全匹配。（4）高热学稳定性、光学稳定性和化学稳定性。十七. 液晶显示器的制造工艺（12）彩色滤光片的制造工艺：彩色滤光片的制造工艺：（1）颜料分散法优点：优点：工艺简单，光敏性好，稳定性好，耐湿性和耐磨性好。 缺点：缺点：颜料在介质内有强烈的凝聚倾向，会降低CF的存储寿命；由于颜料原子团的双折射和散射，对线偏振光有去偏振效应，会降低显示器的对比度。 十七. 液晶显示器的制造工艺（13）（2）染色法十七.

18、液晶显示器的制造工艺（14）优点：优点：对比度高，清晰度高，色彩艳丽，尺寸准确。缺点：缺点：热稳定性差，抗老化性能差，不能抵抗化学物质的腐蚀，工艺步骤长，制造成本高。（3）印刷法 优点：所需生产空间小，生产设备少，所以成本低。 缺点：分辨率低，最小宽度只能做到70m，表面平整度差。（4）电镀法 在玻璃基板上形成ITO图案，与像素排列方式完全一致，同种颜色的电极图案连接在一起，然后去电镀。分三次电镀R、G、B三色膜。 优点：不需用精密仪器便可形成精密的图案；易于获得均匀、大尺寸的表面；工艺时间短，对滤色膜颜色容易控制。 缺点：ITO电阻的变化使彩色膜颜色发生变化；只适用于条形排列的图案。 十七.

19、 液晶显示器的制造工艺（15）制备彩色滤光膜的几种方法的比较制备彩色滤光膜的几种方法的比较十七. 液晶显示器的制造工艺（16）十八. 液晶显示器的背光照明系统（1）平板背光照明系统的分类平板背光照明系统的分类:十八. 液晶显示器的背光照明系统（2）（1）发光二极管 (LED)背光照明系统 分为底发光式和侧发光式两种结构。 底发光式 LED背光照明系统 侧光式 LED背光照明系统是由多个 LED芯片排成一排，形成线光源，置于导光体的侧面 ， LED芯片排所发出的光，通过导光体和扩散膜的反射、折射和散射，最终形成均匀的发光面。十八. 液晶显示器的背光照明系统（2）LEDLED背光系统背光系统十八. 液晶显示器的背光照明系统（2）十八. 液晶显示器的背光照明系统（3）（2 2）电致发光）电致发光 ( (EL)EL)背光照明系统背光照明系统 在粉末电致发光 (EL)屏中 ,使用有机分散形式，把荧光体粉末均匀分散于有机媒体之中，并将其夹于透明电极和背电极之间，用交流或脉冲的强电场使之发光。十八. 液晶显示器的背光照明系统（4）（3）冷阴极灯管 (CCFL)背光照明系统 可分为反射式