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文档简介

显示器的种类FPDFPD=FlatPanelDisplay平板显示器平板显示〔FPD〕已经成为将来电视的主流是大势所趋,但目前在国际上尚没有严格的定义,一般这种显示屏厚度较薄,看上去就像一款平板,平板显示的种类很多,按显示媒质和工作原理分,有液晶显示〔LCD〕、等离子显示〔PDP〕、电致发光显示〔ELD〕、有机电致发光显示〔OLED〕、场放射显示〔FED〕、投影显示等。FPD的进展趋势平板显示器与传统的CRT〔阴极射线管〕相比,具有薄、轻、功耗小、辐射低、没有闪耀、有利于人体安康等优点。目前,在全球销售方面,它已超过 CRT。估量到2022年,二者销售值的比将到达5:1。21世纪,平板显示器将成为显示器中的主流产品据著名的StanfordResources 公司推测全球平板显示器的市场将从2022230亿美元增加到2022587亿美元,将来4年的年均增长率将到达20%。各有千秋的平板显示技术平板显示器分为主动发光显示器与被动发光显示器。 前者指显示媒质本身发光而供给可见辐射的显示器件,它包括等离子显示器〔 PDP〕、真空荧光显示器〔VFD〕、场放射显示器〔FED〕、电致发光显示器〔LED〕和有机发光二极管显示器〔OLED〕等。后者指本身不发光,而是利用显示媒质被电信号调制后,其光学特性发生变化,对环境光和外加电源〔背光源、投影光源〕发出的光进展调制,在显示屏或银幕上进行显示的器件,它包括液晶显示器〔LCD〕、微机电系统显示器〔DMD〕和电子油墨〔EL〕显示器等。液晶显示器〔LCD〕液晶显示器包括无源矩阵液晶显示器〔PM-LCD〕与有源矩阵液晶显示器〔AM-LCD〕。STN与TN液晶显示器均同属于无源矩阵液晶显示器。 90 年月,有源矩阵液晶显示器技术获得了飞速进展,特别是薄膜晶体管液晶显示器〔TFT-LCD。它作为STN的换代产品具有响应速度快、不产生闪耀等优点,广泛应用到便携式计算机及工作站、电视、摄录像机和手持式视频玩耍机等产品中。 AM-LCD与PM-LCD的差异在于前者每象素加有开关器件,可抑制穿插干扰,可得到高比照度和高区分率显示。当前AM-LCD承受的是非晶硅〔a-Si〕TFT开关器件和存储电容方案,可得到高灰度级,实现真彩色显示。然而,高密度摄象机和投影应用对高区分率和小象素的需求推动了P-Si〔多晶硅〕TFT〔薄膜晶体管〕P-Si的迁移率比a-Si的迁移率高8到9倍。P-SiTFT的尺寸小,不仅适合用于高密度高区分率显示,且周边电路也可以集成到基板上。LCD适合作薄、轻、功耗小的中小型显示器,广泛应用于笔记本电脑、移动等电子设备中。3040LCD已研制成功,有的已投入应用。LCD经过规模化生产,本钱在不断降低。目前,已面市50015LCD监视器。它的将来进展方向是取代PC的阴极显示器并在液晶电视中应用。等离子体显示器〔PDP〕等离子体显示是利用气体〔如氛气〕放电原理实现的一种发光型显示技术。等离子体显示器具有阴极射线管的优点,但制造在很薄的构造上。目前,主流产品尺寸为40425060英寸的产品正在开发中。真空荧光显示器〔VFD〕真空荧光显示器是一种广泛用作音/视频产品和家用电器的显示器。它是将阴极、栅极和阳极封装在真空管壳内的一种三极电子管式的真空显示器件。 它是阴极放射的电子经栅极和阳极所加的正电压而加速,并鼓励涂覆于阳极上的荧光粉而发光的。其栅极承受的是蜂窝构造。电致发光显示器〔ELD〕电致发光显示器承受固态薄膜技术制成。在 2个导电板之间放置一个绝缘层,一个薄的电致发光层便沉积而成。该器件承受宽放射频谱的涂锌板或涂锶板作电致发光部件。其电致发光层为100微米厚,能到达象有机发光二极管〔OLED〕显示器一样清楚的显示效果。它的典型驱动电压为 10KHz,200V的沟通电压,因而需要较昂贵的驱动器集成电路。承受有源阵列驱动方案的高区分率微型显示器已研制成功。发光二极管显示器〔LED〕发光二极管显示器由大量发光二极管构成,可以是单色或多颜色的。高效率的蓝色发光二极管已面市,使得生产全色大屏幕发光二极管显示器成为可能。 LED显示器具有高亮度、高效率、长寿命的特点,适合作室外用的大屏幕显示屏。但是,承受这种技术制造不出用于监视器或PDA〔掌上型电脑〕的中等显示器。但是,发光二极管单片集成电路能用作单色的虚拟显示器。微机电系统显示器〔DMD〕这是一种承受微机电系统技术制造的微型显示器。在这种显示器中,微型的机械构造是承受标准的半导体工艺加工半导体和其它材料而制造出来的。在数字微镜器件中,其构造是一种由铰链支持的微镜。其铰链由连接到下面的一个存储单元的极板上的电荷所鼓励。每一微镜的尺寸大约为人头发的直径。该器件主要用于便携式商用投影机和家庭影院投影机。场放射显示器〔FED〕场放射显示器的根本原理与阴极射线管一样,即由极板吸引电子并使其碰撞涂覆在阳极上的荧光体而发光。它的阴极由为数众多的微细电子源依阵列排列而成,即以一个象素一个阴极的阵列形式排列。就像离子体显示器一样,场放射显示器需要高压才能工作,其电压范围为200V~6000V。但是至今,由于其制造设备的生产本钱高使之没有成为主流的平板显示器。有机发光二极管显示器在有机发光二极管显示器〔OLED〕中,电流通过1层或多层塑料,就会产生象无机发光二极管发光的那种现象。这意味着 OLED器件所需的是衬底上的固态膜叠层。然而,有机材料对水蒸气和氧格外敏感,因此密封是必不行少的。 OLED是主动发光器件,并显示出极好的光特性和低功耗特性。它们具有在可弯曲的衬底上以一卷接一卷的加工方式进展批量生产的巨大潜力,因此其制造本钱格外低廉。该技术具有很宽的应用范围,从简洁的单色大面积发光到全色视频图形显示器。电子油墨显示器〔E-ink〕E-ink显示器是在一种双稳态材料上加上电场而进展掌握的显示器。它由大量微型密封的透亮球体所构成,每一个球体的直径大约为100微米,并包含黑色液体染色材料以及数千个白色二氧化钛的微粒。当在双稳态材料上加上电场时,二氧化钛粒子依据其电荷状态将向其中一个电极迁移。这样导致象素发光或不发光。由于这种材料是双稳态的,因此它保存信息的时间可达数个月。由于用电场掌握其工作状态,因此用很小的能量就能转变其显示的内容。薄膜晶体管ThinFilmTransistor( 薄膜场效应晶体管),是指液晶显示器上的每一液晶象素点都是由集成在其后的薄膜晶体管来驱动。从而可以做到高速度高亮度高比照度显示屏幕TFT属于有源矩阵液晶显示器。补充:TFT〔ThinFilmTransistor 〕是指薄膜晶体管,意即每个液晶像素点都是由集成在像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、高比照度显示屏幕信息,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。TFT的每个像素点都是由集成在自身上的TFT来掌握,是有源像素点。因此,不但速度可以极大提高,而且比照度和亮度也大大提高了,同时区分率也到达了很高水平。TFT(ThinfilmTransistor ,薄膜晶体管〕屏幕,它也是目前中高端彩屏手机中普遍承受的屏幕,分65536 色及26 万色,1600万色三种,其显示效果格外精彩。[]TFT技术解析TFT(ThinFilmTransistor)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的显示承受“背透式”照耀方式——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别光管,光源照耀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转变,可以通过遮光和透光来到达显示的目的,响应时间大大提高到 80ms左右。因其具有比TN-LCD更高的比照度和更丰富的颜色,荧屏更频率也更快,故 TFT俗称“真彩”。相对于DSTNTFT-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掌握。因而每个节点都相对独立,并可以进行连续掌握。这样的设计方法不仅提高了显示屏的反响速度,同时也可以准确掌握显示灰度,这就是TFTDSTN更为逼真的缘由。目前,绝大局部笔记本电脑厂商的产品都承受 TFT-LCD。早期的TFT-LCD主要用于笔记本电脑的制造。尽管在当时 TFT相对于DSTN具有极大的优势,但是由于技术上的缘由,TFT-LCD在响应时间、亮度及可视角度上与传统的 CRT显示器还有很大的差距。加上极低的成品率导致其昂扬的价格,使得桌面型的 TFT-LCD成为遥不行及的尤物。不过,随着技术的不断进展,良品率不断提高,加上一些技术的消灭,使得TFT-LCD在响应时间、比照度、亮度、可视角度方面有了很大的进步,拉近了与传CRT显示器的差距。如今,大多数主流LCD显示器的响应时间都提高到50ms以下,这些都为LCD走向主流铺平了道路。LCD的应用市场应当说是潜力巨大。但就液晶面板生产力量而言,全世界的LCD主要集中在中国台湾、韩国和日本三个主要生产基地。亚洲是 LCD面板研发及生产制造的中心,而台、日、韩三大产地的进展状况各有不同。目前主流的TFT面板有a-Si(非晶硅薄膜晶体管)[]TFTLTPSTFT技术a-Si方面,三个生产基地的技术各有千秋。日本厂商曾经研制出区分率高达2560×2048LCD产品。因此,有些人认为,a-SiTFT技术完全可满足高区分率LTPSTFT相对可以节约本钱,这对于TFTLCD的推广有着重要意义。目前,日本厂商已经有量产12.1LTPSTFTLCD的力量。而中国台湾已开发完成 LTPS组件制造技术与LTPSSXGA面板技术。韩国在这方面缺少特地的设计人员和研发专家,但像三星等主要企业已经推出了LTPS产品,显示出韩国厂商的实力。不过,目前 LTPS技术尚不成熟,产品集中在小屏幕,而且良品率低,本钱优势尚无从谈起。LTPSa-Si无疑是目前TFTLCD的主流。日本公司的a-SiTFT投资策略上几乎都以第三代LCD产品为主,通过制造技术及良品率的改善来提高产量,降低本钱。日本始终走高端路线,其技术无疑是最先进的。由于研发力气有限,台湾的a-SiTFT技术主要来自日本厂商的转让,但由于台湾企业一般属于劳动密集型,技术含量价低,以生产低端产品为主。韩国在 方面有着强大的研发实力,比方三星公司就量产了全球第一台24寸a-SiTFTLCD—240T它的响应时间小于25ms,可以满足一般应用需要;而可视角度到达了 160度,使得LCD在传统弱项上不输给CRT。三星240T标志着大屏幕TFTLCD技术走向成熟,也向世人展现了韩国厂商的实力不容置疑。除了以上两种TFTSED将会成为TFTLCD的强大敌人。然而,SED目前仍属于概念型产品,短时间内难以进入主流市场。虽然目前LCD已经大幅降价,但是相对于CRT仍旧价格较高。因此本钱问题是大家关注的焦点。实际上,TFT的生产本钱与CRT不相上下,但良品率极低造成了TFT面板本钱居高不下的状况。TFT面板是由一块较大的基板切割而成。而 LCD产品还要有大量的晶体管阵列来掌握三原色,现在的制造技术很难保证在一大块基板上数千万甚至上亿的晶体管不出一个问题。假设有一个晶体管消灭问题,那么那个晶体管对应的点的对应颜色就会出问题〔只能显示某种固定颜色〕,那么这个点就是通常称的“坏点”。坏点消灭的几率于位置是不固定的,所以一块基板很有可能会被铺张很多。目前一般LCD要求坏点在5个以下,而一些大厂把这个标准缩小到了 3个,甚至为0,这就会使良品率降低。而一些小厂则将坏点数扩大,这样一来,本钱自然大幅下降,而产品品质随之下降,这也是某些厂商为何可以大幅降低 LCD售价的缘由之一。虽然目前有力量生产液晶显示器的厂家不少,但真正有制造 TFT面板力量的厂家屈指可数。ACER作为IT业内知名企业,实力相当雄厚,虽没有自己生产 TFT面板的力量,但与台湾达基关系亲热,在技术协作上有肯定优势。不过,限于台湾企业的技术实力,ACERLCD产品主要集中在中低端。PHILIPS作为世界知名的显示设备制造厂,其显示器销量在国内始终名列前茅,而且于韩国LG达成同盟,共同研发、制造TFT面板。同样由于技术缘由,以及市场定位问题, PHILIPS目前的产品主要集中在中端,而且在零售市场PHILIPS动作始终不很明显。三星作为另一实力强劲的显示设备研发、制造厂商,在LCD方面投入了较大精力,致力于不断丰富产品线,目前三星产品涵盖了高中低端市场。LCD技术仍处在不断进展、完善的阶段,三大产地的进展方向各有不同,它们之间既存在竞争,又有着合作。正是这些因素促使了 LCD向前进展。[]TFT-LCD技术一、前言进入千年,作为信息产业的重要构成局部—显示器件正在加速推动其平板化的进程。目前,世界已进入“信息革命”时代,显示技术及显示器件在信息技术的进展过程中占据了格外重要的地位,电视、电脑、移动、 BP机、PDA等可携式设备以及各类仪器仪表上的显示屏为人们的日常生活和工作供给着大量的信息。没有显示,被认为是电子工业在20世纪微电子、计算机之后的又一重大进展时机。科学技术的进展日月异,显示技术也在发生一场革命,特别是自 90年月以来,随着技术的突破及市场需求的急剧增长,使得以液晶显示〔 LCD〕为代表的平板显示〔FPD技术快速崛起。据Stanford公司推测,FPD市场规模正在以年增长率16.2%的速度进展着,到2022年FPD和CRT的产业都到达300亿美元,CRT平均年增长率缺乏6.3%,远低于FED的平均增长率,且FPD增长率仍在连续提高,CRT在连续下降,替代趋势格外明朗,可以说平板显示将成为 21世纪显示技术的主流,其产业和市场在不断扩增之中。经过二十多年的争论、竞争、进展,平板显示器已进入角色,成为世纪显示器的主流产品,目前竞争最剧烈的平板显示器有四个品种:1、场致放射平板显示器〔FED〕;2、等离子体平板显示器〔PDP〕;3、有机薄膜电致发光器〔OEL〕;4、薄膜晶体管液晶平板显示器〔TFT-LCD〕场放射平板显示器原理类似于CRT,CRT只有一支到三支电子枪,最多六支,而场放射显示器是承受电子枪阵列〔电子放射微尖阵列,如金刚石膜尖锥〕,区分率VGA〔640×480×3〕的显示器需要92.16万共性能均匀全都的电子放射微尖,材料工艺都需要突破。目前美国和法国有小批量的小尺寸的显示屏生产,用于工,离工业化、商业化还很远。等离子体发光显示是通过微小的真空放电腔内的等离子放电激发腔内的发光材料形成的,发光效应低和功耗大是它的缺点〔仅1.2lm/W而灯用发光效率达80lm/W以上,6瓦/每平方英寸显示面积〕,但在102~152cm对角线的大屏幕显示领域有很强的竞争优势。业内专家分析认为,CRT、LCD和数字微镜(DMD)3种投影显示器可以与PDP竞争,从目前大屏幕电视机市场来看,CRT投影电视价格比PDP廉价,是PDP最有力的竞争对手,但亮度和清楚度不如 PDP,LCD和DMD投影的象素和价格目前还缺乏竞争优势。尽管彩色 PDP在像质、显示面积和容量等方面有了明显提高,但其发光效率、发光亮度、比照度还达不到直观式彩色电视机的要求,最重要的是其价格还不能被宽阔家用消费者所承受,这在肯定程度上制约了彩色 PDP市场拓展。目前主要在公众媒体展现场合应用开头普遍起来。半导体发光二极管〔LED〕的显示方案由于GaN蓝色发光二极管的研制成功,从而一举获得了超大屏幕视频显示器市场确实定掌握权, 但是这种显示器只适合做户外大型显示,在中小屏幕的视频显示器也没有它的市场。显示器产业的专家始终期望有机薄膜电致发光材料能供给真正的象纸一样薄的显示器。有机薄膜电致发光真正的又轻又薄,低功耗广视角,高响应速度〔亚微妙〕的固体平板显示器。大规模工业生产的本钱很低,使用寿命目前只有几千小时。OLED在可以预见的将来将首先应用作为 TFT-LCD的主要竞争对手,但目前还处于争论试制阶段。液晶平板显示器,特别TFT-LCD,是目前唯一在亮度、比照度、功耗、寿命、体积和重量等综合性能上全面赶上和超过 CRT的显示器件,它的性能优良、大规模生产特性好,自动化程度高,原材料本钱低廉,进展空间宽阔,将快速成为世纪的主流产品,是21世纪全球经济增长的一个亮点。二、TFT-LCD在众多的平板显示器剧烈竞争中,何以 TFT-LCD能够脱颖而出,成为一代的主流显示器决不是偶然的,是人类科技进展和思维模式进展的必定。液晶先后避开了困难的发光问题,利用液晶作为光阀的优良特性把发光显示器件分解成两局部,即光源和对光源的掌握。作为光源,无论从发光效率、全彩色,还是寿命,都已取得了辉煌的成果,而且还在不断深化之中。LCD制造以来,背光源在不断地进步,由单色到彩色,由厚到薄,由侧置荧光灯式到平板荧光灯式。在发光光源方面取得的最成果都会为LCD供给的背光源。随着光源科技的进步,会有更的更好的光源消灭并为LCD所应用。余下的就是对光源的掌握,把半导体大规模集成电路的技术和工艺移植过来,研制成功了薄膜晶体管〔TFT〕生产工艺,实现了对液晶光阀的矩阵寻址掌握,解决了液晶显示器的光阀和掌握器的协作,从而使液晶显示的优势得以实现。1、TFT工作原理TFT是如何工作的TFT就是“ThinFilmTransistor” 的简称,一般代指薄膜液晶显示器,而实际上指的是薄膜晶体管〔矩阵〕——可以“主动的”对屏幕上的各个独立的象素进展掌握,这也就是所谓的主动矩阵 TFT〔activematrixTFT〕的来历。那么图象到底是怎么产生的呢?根本原理很简洁: 显示屏由很多可以发出任意颜色的光线的象素组成,只要掌握各个象素显示相应的颜色就能到达目的了。在 TFTLCD中一般承受背光技术,为了能准确地掌握每一个象素的颜色和亮度就需要在每一个象素之后安装一个类似百叶窗的开关,当“百叶窗”翻开时间线可以透过来,而“百叶窗”关上后光线就无法透过来。固然在技术上实际上实现起来就不像刚刚说的那么简洁。LCD〔LiquidCrystalDisplay 〕就是利用了液晶的特性〔当加热时为液态,冷却时就结晶为固态〕,一般液晶有三种形态:类似粘土的层列〔Smectic〕液晶类似细火柴棒的丝状〔Nematic〕液晶类似胆固醇状的〔Cholestic〕液晶液晶显示器使用的是丝状,当外界环境变化它的分子构造也会变化,从而具有不同的物理特性——就能够到达让光线通过或者阻挡光线的目的 ——也就是刚刚比方的百叶窗。大家知道三原色,所以构成显示屏上的每个象素需上面介绍的三个类似的根本组件来构成,分别掌握红、绿、蓝三种颜色。目前使用的最普遍的是扭曲向列 TFT液晶显示器〔TwistedNematicTFTLCD 以下图就是解释的此类TFT显示器的工作原理。现存的技术差异很大,我们将会在本文的其次局部中具体介绍。在上、下两层上都有沟槽,其中上层的沟槽是纵向排列,而下层是横向排列的。而下层是横向排列的。当不加电压液晶处于自然状态,从发光图 2a扭曲向列TFT显示器工作原理图示意图层发散过来的光线通过夹层之后,会发生 90度的扭曲,从而能在下层顺当透过。当两层之间加上电压之后,就会生成一个电场,这时液晶都会垂直排列,所以光线不会发生扭转——结果就是光线无法通过下层。TFT象素架构如图4示,彩色滤光镜依据颜色分为红、绿、蓝三种,依次排列在玻璃基板上组成一组〔dotpitch〕对应一个象素每一个单色滤光镜称之为子象素〔sub-pixel〕。也就是说,假设一个TFT显示器最大支持1280×1024区分率的话,那么至少需要1280×3×1024个子象素和晶体管。对于一个15英寸的TFT显示器〔1024×768〕那么一个象素大约是0.0188英寸〔相当于0.30mm〕,对于18.1英TFT显示器而言〔1280×1024〕,就是0.011英寸〔相当于0.28mm〕大家知道,象素对于显示器是有打算意义的,每个象素越小显示器可能到达的最大区分率就会越大。不过由于晶体管物理特性的限制,目前 TFT每个象素的大小根本就是0.0117英寸〔0.297mm〕,所以对于15英寸的显示器来说,区分率最大只有1280×1024。2、TFT的技术特点TFT技术是二十世纪九十年月进展起来的,承受材料和工艺的大规模半导体全集成电路制造技术,是液晶〔LC〕、无机和有机薄膜电致发光〔EL和OEL〕平板显示器的根底。TFT是在玻璃或塑料基板等非单晶片上〔固然也可以在晶片上〕通过溅射、化学沉积工艺形成制造电路必需的各种膜,通过对膜的加工制作大规模半导体集成电路〔LSIC〕。承受非单晶基板可以大幅度地降低本钱,是传统大规模集成电路向大面积、多功能、低本钱方向的延长。在大面积玻璃或塑料基板上制造掌握像元〔LC或OLED〕开关性能的TFT比在硅片上制造大规模IC的技术难度更大。对生产环境的〔净化度为100级〔电子特气的纯度为99.999985%〕对生产设备和生产技术的要求都超过半导体大规模集成,是现代大生产的顶尖技术。其主要特点有:大面积:九十年月初第一代大面积玻璃基板〔300mm×400mm〕TFT-LCD生产线投产,到2022年上半年玻璃基板的面积已经扩大到了680mm×880mm〕,最950mm×1200mm的玻璃基板也将投入运行。原则上讲没有面积的限制。高集成度:用于液晶投影的1.3英寸TFT芯片的区分率为XGA含有百万个象素。区分率为SXGA〔1280×1024〕的16.1英寸的TFT阵列非晶体硅的膜厚只50nmTABONGLASSSYSTEMONGLASS技术,其IC的集成度,对设备和供给技术的要求,技术难度都超过传统的LSI。功能强大:TFT最早作为矩阵选址电路改善了液晶的光阀特性。对于高区分率显示器,通过0-6V范围的电压调整〔其典型值0.24V〕,实现了对象元的准确掌握,从而使LCD实现高质量的高区分率显示成为可能。TFT-LCD是人类历史上第一种在显示质量上超过CRT的平板显示器。现在人们开头把驱动IC集成到玻璃基板TFT的功能将更强大,这是传统的大规模半导体集成电路所无法比较的。低本钱:玻璃基板和塑料基板从根本上解决了大规模半导体集成电路的本钱问题,为大规模半导体集成电路的应用开拓了宽阔的应用空间。工艺敏捷:除了承受溅射、CVD〔化学气相沉积〕MCVD〔分子化学气相沉积〕等传统工艺成膜以外,激光退火技术也开头应用,既可以制作非晶膜、多晶膜,也可以制造单晶膜。不仅可以制作硅膜,也可以制作其他的Ⅱ -Ⅵ族和Ⅲ-Ⅴ族半导体薄膜。应用领域广泛,以TFT技术为根底的液晶平板显示器是信息社会的支柱产业,也技术可应用到正在快速成长中的薄膜晶体管有机电致发光 (TFT-OLED)平板显示器也在快速的成长中。3、TFT-LCD的主要特点:随着九十年月初TFT技术的成熟,彩色液晶平板显示器快速进展,不到 时间,TFT-LCD快速成长为主流显示器,这与它具有的优点是分不开的。主要特点是:使用特性好:低压应用,低驱动电压,固体化使用安全性和牢靠性提高;平板化,又轻薄,节约了大量原材料和使用空间;低功耗,它的功耗约为CRT显示器的格外之一,反射式TFT-LCD甚至只有CRT的百分之一左右,节约了大量的能源;TFT-LCD产品还有规格型号、尺寸系列化,品种多样,使用便利敏捷、修理、更、升级简洁,使用寿命长等很多特点。显示范围掩盖了从1英寸至40英寸范围内的全部显示器的应用范围以及投影大平面,是全尺寸显示终端;显示质量从最简洁的单色字符图形到高区分率,高彩色保真度,高亮度,高比照度,高响应速度的各种规格型号的视频显示器;显示方式有直视型,投影型,透视式,也有反射式。环保特性好:无辐射、无闪耀,对使用者的安康无损害。特别是 TFT-LCD电子书刊的消灭,将把人类带入无纸办公、无纸印刷时代,引发人类学习、传播和记栽文明方式的革命。适用范围宽,从-20℃到+50℃的温度范围内都可以正常使用,经过温度加固处理的TFT-LCD低温工作温度可到达零下80℃。既可作为移动终端显示,台式终端显示,又可以作大屏幕投影电视,是性能优良的全尺寸视频显示终端。制造技术的自动化程度高,大规模工业化生产特性好。 TFT-LCD产业技术成熟,大规模生产的成品率到达 90%以上。TFT-LCD易于集成化和更换代,是大规模半导体集成电路技术和光源技术的完善结合,连续进展潜力很大。目前有非晶、多晶和单晶硅 TFT-LCD,将来会有其它材料的TFT,既有玻璃基板的又有塑料基板。三、国际技术水平和现状TFT-LCD技术已经成熟,长期困扰液晶平板显示器的三大难题:视角、色饱和度、亮度已经获得解决。承受多区域垂直排列模式〔MVA模式〕和面内切换模式〔IPS模式〕使液晶平板显示的水平视角都到达了 170度。MVA模式还使响应时间缩短到20ms。从技术角度来看,TN+Film解决方案是最简洁的一种,TFT显示器制造商将过去用于老式LCD显示器的扭曲向列〔TN:TwistedNematic〕TFT技术相结合,TN+Film技术。这项技术主要就是通过显示屏掩盖一层特别的薄膜,来扩——可以把可视角度从90度扩大到大约140度。如图6TN+Film同标准TFT显示器一样都是通过排列液晶分子来实现对图象的掌握,它在上外表掩盖一层薄膜来增大可视角度。不过 TFT显示器相对弱的比照度和缓慢的反响时间这些缺点仍旧没有转变。所以TN+Film这种方式并不是做好的解决方案,除了它的造价最廉价之外没有任何可取之处。IPS就是In-PlaneSwitching 的简称,意思就是平板开关,又称为 SuperTFT。最早由Hitachi(日立)开发,现在NEC和Nokia也使用此项技术制成显示器。这项技术同扭曲向列显示器〔TN-Film〕的不同就在于液晶分子相对于根本排列方式不同,当加上电压之后液晶分子与基板平行排列。承受这项技术的显示器的可视角度到达了 170度已经同阴极射线管的可视角度相当了,不过这项技术也有缺点:为了能让液晶分子平行排列,电极不能象扭曲向列显示器〔TN-Film〕一样,在两层基板上都有,只能放在低层的基板上 ——这样导致的直接结果就是显示器的亮度和比照度明显的下降,为了提高亮度和比照度,只有增强背光光源的亮度。这样一来,反响时间和比照度相对于一般 TFT显示器而言更难提高了。所以这项技术似乎也不是最好的解决方案。MVA多区域垂直排列技术,是由日本富士通〔 Fujitsu〕公司开发的,单从技术的角度看,它兼顾了可视角度和反响时间两个方面。找到了一个折中的解决方法。MVA技术使得可视角到达了160度——IPS170度的可视角度,不过它`仍旧是好的,由于这项技术能够供给更好的比照度和更短的反响时间。MVAM代指“multi-domains”——多区域的意思。图8所示,那些紫色的突起〔protrusion〕构成了所谓的区域。富士通目前生产的MAV显示器中一般就有这4个区域。VA是“verticalalignment”的简称,意为垂直排列。不过单从字面上看会产生一些误会,由于液晶分子并不是如下图的“突起”〔protrusion〕完全垂直。请看图8所示黑色示意图。当电压生成一个电场时,液晶分子如图相互平行排列,这样背光光源就能穿过,而且能将光线向各个方向发散,从而扩大了可视角度。MVA还供给了比IPSTN+Film技术都快的反响时间,这对于取得良好的视频回收和残视觉效果都是格外重要的。MVA液晶显示器的比照度也有所提高,不过同样也会随着可视度的变换而变化。在承受光学补偿弯曲技术〔OCB〕的根底上进展起来的场序列全彩色〔FSFC〕LCD技术不仅取消了占本钱三分之一的彩色滤光膜〔 CF〕,还可使区分率提高3倍,透过率提高5倍,同时简化了工艺,降低了本钱。彩膜技术和背光源技术的进展使TFT-LCD的彩色再现力量到达甚至超过了CRT。作为商品显示器TFT-LCD的主要技术指标综合性能在各类显示器件中是最优秀的,特别是TFT-LCD产品的大规模生产技术的完善,多品种、多系列的产品进展空间,应用范围无所不至。最近韩国三星电子已经生产出了38英寸单一基板的TFT-LCD液晶电视和40英寸TFT-LCD显示器,以其优良的性能向公认的应为 PDP霸占的大尺寸彩电市场进军。LCD是全部显示器中耗电最低的产品,以 13.3英寸XGATFT-LCD为例,其功耗1998年为4.4瓦,1999年为3.3瓦,到2022年将小于2.5瓦,特别是反射型TFT-LCD的研制成功,由于取消了背光源,其功耗比透射式 TFT-LCD低了一个数量级。同时由于几改进,低温激光退火多晶硅〔 P-Si〕技术成熟,以至最近进展起来的单晶硅技术使得TFT-LCD的响应速度更快,电路集成化水平更高,锁相环技术的应用,一种功能更,更全的周边电路的承受,系统集成〔 Systemonglass〕技术的进展,使得TFT-LCD13.3英寸TFT-LCD其厚度在1998年为7.2mm,19995.5mm,2022年降到5mm以下,其重量19985801999年为450克,到2022年降到400克以下。TFT-LCD的大生产技术也已成熟,已实现全自动生产,其第五代生产线在2022年将进入有用生产阶段,生产本钱将不断下降。TFT-LCD在技术上的成熟与进步以及其特有的性能优势确定了 TFT-LCD最终取代CRT的格局。四、总结TFT-LCD已到达的技术水平状况:水平和垂直角都到达170度;显示亮度到达500尼特,比照度500:1;寿命超过3万小时;场序列全彩色〔FSFC〕技术开头应用于工业生产;大屏幕薄膜晶体管液晶显示彩色电视〔 TFT-LCTV〕已经开头进入大规模工业生产,TFT-LCTV的画质已经到达甚至超过了CRT,如28英寸TFTLCTV的区分率为1920×1200,水平垂直视角均为170度;38英寸的TFTLCTV已研制成功;40英寸的TFT-LCD也已研制成功;大面积低温多晶硅TFT-LCD已经开发成功,并投入工业生产,非晶硅 TFT的自扫描LCD已经商品化;反射式TFT-LCD彩色显示器开头商品化。例如区分率是 400×234,画面为16:9的5.8英寸反射式显示器的反射率为30%,响应速度为30ms,消耗功率为0.15瓦。〔8〕730×920mm基板大屏幕生产线已经研制成功,更大尺寸基板的大屏幕生产线正在建设之中。塑料基板TFT-LCD开头商品化。日本现有5个品种的塑料基板产品。背光源和逆变器,虽在乐观开发反射式LCD,但用背光源的透射型TFT-LCD在相当长时间内还是主流产品。背光源是其重要配件。德国研制成用于液晶模块的平板荧光灯背光源,亮度到达5000-7000cd/m2,寿命到达10万小时。一些型自热式背光源可以在-40℃到85℃范围内正常工作。OEL背光源和高亮度LED背光源已开发成功,并开头用于TFT-LCD、LinfinityMicroelectrunies 制造了冷阴极背光源长寿命逆变器,光源调制范围到达500。[]TFT-LCD市场分析一、国际市场分析与推测TFT-LCD〔彩色薄膜晶体管液晶显示器〕主要应用于计算机、视频终端、通讯及仪器仪表等行业。主要应用领域有笔记本电脑、台式计算机监视器、工作站、工业监视器、全球卫星定位系统〔GPS〕、个人数据处理、玩耍机、可视、便携式VCD、DVD及其它一些便携装置。1995TFT-LCD的应用主要集中在高档摄像机监视器、高档掌上玩耍机、微型电视机和大屏幕投影仪等贵族类消费产品。其过高的价格使下游整机厂家更多的选用了低档TN和STN液晶。1995年后,随着TFT生产厂家生产技术水平的提高、投入加大、基板尺寸提高到 300mm-400mm 以上,实现了10英寸VGA以上大尺寸TFT-LCD的大规模生产,加上上游原材料厂家的成熟带来的本钱降低,从而为TFT-LCD在笔记本电脑、监视器等潜力巨大的市场应用建立了根底。于是迎来了TFT历史上的第一次高速成长期。在此期间,日本多家公司投资大型生产线,下游厂家乐观开发推广应用产品,由于原材料价格降低和大规模生产本钱减低和成品率的提TFT的价格呈逐步降低的态势,进一步促进应用领域的扩大,同时TFT厂家也保持了较高的利润空间。此种情形始终保持到1996年上半年。1996年其次季度至年底,全球FTF产业进入了一个相对停滞徘徊期。其缘由并非市场需求缺乏,而是由于:TFT产品的价格相对于CRT仍旧偏高,难以被家庭、个人和中小企业这个最大的市场所承受;用户心理上对当时主流产品 〔l0.4英寸VGA〕不满足,而11寸以上产品由于生产技术不成熟、生产力量低下,其价格和供货力量均使下游产品厂家望而却步;前期TFT厂家的投入使生产力量相对于当时的市场需求有微量的过剩假象;日本企业由于占有大局部生产力量,不愿降低自己的利润空间而造成事实上的价格障碍。此后1997年,由于韩国三星、现代、LG等公司其次代以上生产线纷纷投产,打破了日本独家垄断市场、掌握价格的局面,TFT的价格趋于合理的定位,生产力量的扩增又刺激了下游产品特别是笔记本电脑中 TFT应用的快速增加,使得TFT行业又进入了一个相对格外短暂的快速进展期。市场容量急剧扩大,主流产品档次快速提升。11.312.l英寸TFT成为当时笔记本电脑的上流配置,并呈现被更高档次产品取代的态势。同时日本、韩国企业快速跟进,扩产增线,由此再一次迎来了与全球半导体行业进展规律全都的平台式停滞阶段。这一阶段从 1997年持续到19987月。1998年下半年,由于TFT的性能价格比已到达了可同CRT一较长短的地步,同时,原来增长缓慢的中小尺寸 TFT市场,由于消费类电子应用范围的急剧扩张而得到从未有过的增长,这其中局部原回应归功于 INTERNET技术成熟导致的个人便携式信息终端和GPS,以及可视、玩耍机等产业的进展。 TFT业界迎来了期盼已久的第三个飞速进展的阶段。TFT行业取代了始终高速进展的DRAM〔半导体存储器〕行业成为了半导体工业中最刺眼的明星。特别是东亚经济危机抑制了包括日本、韩国和东南亚地区国家的盲目跟进,使得 TFT生产力量的提高没能跟上市场需求的飞速扩张,从而避开了前两次进展中不正常的价格竞争, TFT产业可以说最终走向良性进展的正确道路。由于以上原回,从199812-18TFT-LCD产品价格涨幅超过301999年年底才到达一个稳定的价格平台阶段。1998年第三季度开头,中小尺寸的价格增幅也到达15%以上,并将于2022年初酝酿进一步涨价。与此同时,市场的需求并不因价格的增长而削减,反而持续扩大,供个应求的卖方市场现象短期内没有彻底解决的迹象。中国台湾、韩国包括日本的TFT应用整机厂家,由于缺货根本上不能到达满产。各大TFT生产厂家的定单已经排到2022年,甚至更远。那么今后TFT行业的进展会是什么状况呢?这里我们结合19971998TFT-LCD市场实际,对TFT-LCD市场需求状况进展统计与推测,详见表1。1TFT-LCD主要应用产品的市场需求统计与推测199719981999202220222022(TFT-LCD)01450149318242200400台式监视器01302504008005000(PDA)802403004005001200全球卫星定位系统(GPS)201501802203001000液晶投影仪2501203006001500摄录一体机14411001200140015002022VCD一体机1006007409001200300近日,日本鸟取三洋LCD2022年会消灭TFT-LCD供需平衡的局面,但这种平衡将是短暂的。估量至2022年第四季度,全TFT-LCD面板仍将消灭供不应求的局面。我们认为:作为高投入、高回报、高技术含量的TFT行业在可预期的10年到15年内仍将持续进展。其进展的一般规律还将遵循前面所表现的阶段式阶梯进展态势。过去的和将来的跃升阶段的推动力是生产技术的提高和生产力量的增加使得 TFT找到了的应用领域;而过去的和将来的平台式停滞阶段则缘于生产力量提高,巨处于的应用市场的预备时期导致的相对市场饱和,但迄今为止每一次的供过于求并非生产力量确实定过剩,而是产品构造调整时期的相对过剩;供大于求的相对幅度只在10%以内,并且持续时间是格外短暂的。作为兴的、将来十数年内不行替代的产业,其的应用领域的生产空间在目前来说仍是无限的。而且,由于是资金投入高、技术含量大、人材要求高,有力量投身此行业的国家、企业不时能太多;因此不行能消灭像TN和STN那样的恶性竞争。所以在条件具备的状况下,周密组织,细心预备,在不断学习完善自身的同时,乐观跟进提高、投身国际市场,其商机是无限的。具体到本阶段,业界的普遍看法是:由于目前 15英寸、17英寸应用市场的前期开发阶段己接近完成,目前的上升势头有可能快速过度到下一个进展阶段,也就是说:即使有短暂的供需平衡期或供过于求期,总的进展和增长势头仍将持续到 2022年,并等待另一轮的进展循环。面对TFT-LCD市场如此迷人的局面,日本、韩国和中国台湾纷纷投入巨资进展TFT-LCD的生产线建设。原有的中小尺寸生产线也乐观扩产,例如:台湾元太基板投入数量将有6000片/月增加到1500片/月,其近日接到的日本的一个55年总金额为1亿美金。TFT-LCD的生产王国,无论技术或生产都处于世界领先地位。今年开头TFT-LCD业界打算投入二十亿美元进展扩产,其中东芝公司己启动第四代生产线的建设,玻璃基板尺寸为 800mm×950mm,一次可切割6片17“TFT-LCD面板。在韩国,三星、LG、现代三大TFT-LCD厂商,均看准TFT-LCD是将来的骨1998年年底开头,这三家大公司打算投入三十亿美元进展扩厂建设,三星、LG两家公司都雄心勃勃,争取成为下一代显示器市场的主导企业。TFT-LCD被视为其次个半导体产业,1998年以来,台湾利用日、韩先后陷入金融危机之时,对TFT-LCD加紧投资,消灭投资热潮,中华映管、达基1999上半年投入量产,瀚宇彩晶等四家厂商将于今明两年进入量产,迄今为止,台湾地区已投入40亿美元。韩国和中国台湾厂商的投资扩产状况见表 2和表3。表2韩国TFT-LCD厂商扩产状况公司名称扩产基板尺寸扩产量投产时间三星600×720mm6万片1999年底LG590×670mm2万片1999年底现代620×720mm2万片1999年底3中国台湾TFT-LCD厂商投产状况公司名称基板尺寸月产能投产时间广辉620mm×750mm3万片2022年达基600mm×720mm3万片19997月中华映管550mm×650mm2.5万片1999

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