液晶是一種幾乎完全透明的物質(zhì)。它的分子排列決定了光線穿透液晶的路徑。到20世紀(jì)60年代,人們發(fā)現(xiàn)給液晶充電會改變它的分子排列,繼而造成光線的扭曲或折射,由此引發(fā)了人們發(fā)明液晶顯示設(shè)備的念頭。
q!hy;K`Jd a(}VA|l 液晶顯示器,簡稱
LCD(Liquid Crystal Display)。世界上第一臺液晶顯示設(shè)備出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代初,被稱之為TN-LCD(扭曲向列)液晶顯示器。盡管是單色顯示,它仍被推廣到了電子表、計算器等領(lǐng)域。80年代,STN-LCD(超扭曲向列)液晶顯示器出現(xiàn),同時TFT-LCD(薄膜晶體管)液晶顯示器技術(shù)被研發(fā)出來,但液晶技術(shù)仍未成熟,難以普及。80年代末90年代初,日本掌握了STN-LCD及TFT-LCD生產(chǎn)技術(shù),LCD工業(yè)開始高速發(fā)展。
piYws<Q S2'`|uI TFT(Thin Film Transistor)LCD即薄膜場效應(yīng)晶體管LCD,是有源矩陣類型液晶顯示器(AM-LCD)中的一種。
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!Lw B:3+',i1 和TN技術(shù)不同的是,TFT的顯示采用“背透式”照射方式——假想的
光源路徑不是像TN液晶那樣從上至下,而是從下向上。這樣的作法是在液晶的背部設(shè)置特殊光管,光源照射時通過下偏光板向上透出。由于上下夾層的電極改成FET電極和共通電極,在FET電極導(dǎo)通時,液晶分子的表現(xiàn)也會發(fā)生改變,可以通過遮光和透光來達到顯示的目的,響應(yīng)時間大大提高到80ms左右。因其具有比TN-LCD更高的對比度和更豐富的色彩,熒屏更新頻率也更快,故TFT俗稱“真彩”。
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hN 相對于DSTN而言,TFT-LCD的主要特點是為每個像素配置一個
半導(dǎo)體開關(guān)器件。由于每個像素都可以通過點脈沖直接控制。因而每個節(jié)點都相對獨立,并可以進行連續(xù)控制。這樣的設(shè)計方法不僅提高了
顯示屏的反應(yīng)速度,同時也可以精確控制顯示灰度,這就是TFT色彩較DSTN更為逼真的原因。
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目前,絕大部分筆記本電腦廠商的產(chǎn)品都采用TFT-LCD。早期的TFT-LCD主要用于筆記本電腦的制造。盡管在當(dāng)時TFT相對于DSTN具有極大的優(yōu)勢,但是由于技術(shù)上的原因,TFT-LCD在響應(yīng)時間、亮度及可視角度上與傳統(tǒng)的CRT顯示器還有很大的差距。加上極低的成品率導(dǎo)致其高昂的價格,使得桌面型的TFT-LCD成為遙不可及的尤物。
Jt-XmGULB h/ LR+XX! 不過,隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,良品率不斷提高,加上一些新技術(shù)的出現(xiàn),使得TFT-LCD在響應(yīng)時間、對比度、亮度、可視角度方面有了很大的進步,拉近了與傳統(tǒng)CRT顯示器的差距。如今,大多數(shù)主流LCD顯示器的響應(yīng)時間都提高到50ms以下,這些都為LCD走向主流鋪平了道路。
Gut J_2f^9 /<(*/P,> LCD的應(yīng)用市場應(yīng)該說是潛力巨大。但就液晶面板生產(chǎn)能力而言,全世界的LCD主要集中在中國臺灣、韓國和日本三個主要生產(chǎn)基地。亞洲是LCD面板研發(fā)及生產(chǎn)制造的中心,而臺、日、韓三大產(chǎn)地的發(fā)展情況各有不同。
Z:_m}Ya| e;A^.\SP 目前主流的TFT面板有a-Si(非晶硅薄膜晶體管) TFT技術(shù)和LTPS TFT(低溫復(fù)晶硅)TFT技術(shù)。
c&7Do} wJ80};! 在a-Si方面,三個生產(chǎn)基地的技術(shù)各有千秋。日本廠商曾經(jīng)研制出分辨率高達2560×2048的LCD產(chǎn)品。因此,有些人認(rèn)為,a-Si TFT技術(shù)完全可滿足高分辨率的產(chǎn)品需要,但是,由于技術(shù)的不成熟,它還不能滿足高速視頻影像或動畫等的需要。LTPS TFT相對可以節(jié)約成本,這對于TFT LCD的推廣有著重要意義。目前,日本廠商已經(jīng)有量產(chǎn)12.1英寸LTPS TFT
1<LC8?wt LCD的能力。而中國臺灣已開發(fā)完成LTPS組件制造技術(shù)與LTPS SXGA面板技術(shù)。韓國在這方面缺少專門的設(shè)計人員和研發(fā)專家,但像三星等主要企業(yè)已經(jīng)推出了LTPS產(chǎn)品,顯示出韓國廠商的實力。不過,目前LTPS技術(shù)尚不成熟,產(chǎn)品集中在小屏幕,而且良品率低,成本優(yōu)勢尚無從談起。
\LO_Nu9 r{K\(UT]! 與LTPS相比,a-Si無疑是目前TFT LCD的主流。日本公司的a-Si TFT投資策略上幾乎都以第三代LCD產(chǎn)品為主,通過制造技術(shù)及良品率的改善來提高產(chǎn)量,降低成本。日本一直走高端路線,其技術(shù)無疑是最先進的。由于研發(fā)力量有限,臺灣的a-Si TFT技術(shù)主要來自日本廠商的轉(zhuǎn)讓,但由于臺灣企業(yè)一般屬于勞動密集型,技術(shù)含量價低,以生產(chǎn)低端產(chǎn)品為主。韓國在a-Si方面有著強大的研發(fā)實力,比如三星公司就量產(chǎn)了全球第一臺24寸a-Si TFT LCD—240T,它的響應(yīng)時間小于25ms,可以滿足一般應(yīng)用需要;而可視角度達到了160度,使得LCD在傳統(tǒng)弱項上不輸給CRT。三星240T標(biāo)志著大屏幕TFT LCD技術(shù)走向成熟,也向世人展示了韓國廠商的實力不容置疑。
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Q|J']| My]+?.Ru 除了以上兩種TFT技術(shù)之間的競爭,SED將會成為TFT LCD的強大敵人。然而,SED目前仍屬于概念型產(chǎn)品,短時間內(nèi)難以進入主流市場。
[2GXAvXsT qDby!^ryc 雖然目前LCD已經(jīng)大幅降價,但是相對于CRT仍然價格較高。因此成本問題是大家關(guān)注的焦點。實際上,TFT的生產(chǎn)成本與CRT不相上下,但良品率極低造成了TFT面板成本居高不下的情況。TFT面板是由一塊較大的基板切割而成。而LCD產(chǎn)品還要有大量的晶體管陣列來控制三原色,現(xiàn)在的制造技術(shù)很難保證在一大塊基板上數(shù)千萬甚至上億的晶體管不出一個問題。如果有一個晶體管出現(xiàn)問題,那么那個晶體管對應(yīng)的點的對應(yīng)色彩就會出問題(只能顯示某種固定色彩),那么這個點就是通常稱的“壞點”。壞點出現(xiàn)的幾率于位置是不固定的,所以一塊基板很有可能會被浪費很多。目前一般LCD要求壞點在5個以下,而一些大廠把這個標(biāo)準(zhǔn)縮小到了3個,甚至為0,這就會使良品率降低。而一些小廠則將壞點數(shù)擴大,這樣一來,成本自然大幅下降,而產(chǎn)品品質(zhì)隨之下降,這也是某些廠商為何可以大幅降低LCD售價的原因之一。
; g Z%U do:QH.q8) 雖然目前有能力生產(chǎn)液晶顯示器的廠家不少,但真正有制造TFT面板能力的廠家屈指可數(shù)。ACER作為IT業(yè)內(nèi)知名企業(yè),實力相當(dāng)雄厚,雖沒有自己生產(chǎn)TFT面板的能力,但與臺灣達基關(guān)系密切,在技術(shù)配合上有一定優(yōu)勢。不過,限于臺灣企業(yè)的技術(shù)實力,ACER LCD產(chǎn)品主要集中在中低端。PHILIPS作為世界知名的顯示設(shè)備制造廠,其顯示器銷量在國內(nèi)一直名列前茅,而且于韓國LG達成同盟,共同研發(fā)、制造TFT面板。同樣由于技術(shù)原因,以及市場定位問題,PHILIPS目前的產(chǎn)品主要集中在中端,而且在零售市場PHILIPS動作一直不很明顯。三星作為另一實力強勁的顯示設(shè)備研發(fā)、制造廠商,在LCD方面投入了較大精力,致力于不斷豐富產(chǎn)品線,目前三星產(chǎn)品涵蓋了高中低端市場。
T&9`?QD ps"/}u l LCD技術(shù)仍處在不斷發(fā)展、完善的階段,三大產(chǎn)地的發(fā)展方向各有不同,它們之間既存在競爭,又有著合作。正是這些因素促使了LCD向前發(fā)展。
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%Hprx +(;8@"u LCD光電性能參數(shù)
k~0#'I9 y#]}5gJ 1 電參數(shù)(Ta=25oC) 項目 符號 條件 最小 典型 最大 單位
gB(9vhj$ 邏輯電壓 VDD-Vss - 4.5 5.0 5.5 伏
&mh Ln4^ 輸入高電壓 VIH - 2.4 VDD - 伏
|7rR99 輸入高電壓 VIL - Vss - 0.4 伏
uk`T+@K 邏輯電流 IDD VDD-Vss=5.0V 1.0 - - 毫安
YHs?QsP LCD驅(qū)動推薦電壓 VDD-V0, θ =0, Φ =0 Ta=25oC 3.0 - - 伏
wqJ*% 幀頻 FFLM - - 128 - 赫茲
-'80>[}q/ 2.光電參數(shù)( Ta=25oC)TN 型:項目 符號 條件 最小 典型 最大 單位
f!5F]qP>- 視角 ΔΦ θ =0°, 0°<Φ1, Φ2 < 90 ° 25 30 - 度
Dz[566UD 對比度 Cr Φ=15°, θ =0° 3 5 - -
:fxWz%t 響應(yīng)時間 tr(rise) Φ=15°, θ =0° - 150 200 毫秒
wENzlXeOP tf(fall) - 200 250 毫秒
$z= 0[%L STN 型: 項目 符號 條件 最小 典型 最大 單位
@4;HC=~ 視角 ΔΦ θ =0°, 0°<Φ1, Φ2 < 90 ° 30 40 - 度
^Vag1(hdq 對比度 Cr Φ=15°, θ =0° 3 5 - -
(N,nux(0k 響應(yīng)時間 tr(rise) Φ=15°, θ =0° - 250 350 毫秒
V-[2jC{ tf(fall) - 250 350 毫秒
Y{,2X~ 7 備注1: 視角θ,Φ的定義 θ,Φ 備注2: 視角范圍的定義: ΔΦ=|Φ2-Φ1| 備注3: 對比度的定義: 備注4: 響應(yīng)時間的定義:
&(gm4bTg riID,aut TN和STN制作流程
0;}Aj8Fle QZ?d2PC=>? 一. 普通TN和STN型產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖 TN和STN在結(jié)構(gòu)上的主要不同為液晶分子的扭曲角,TN的扭曲角為90°,STN的扭曲角為90°~270°。隨著扭曲角及偏光片角度的不同STN可以有黃綠模式、藍模式、灰模式等。TN有正性和負(fù)性等。STN比TN具有更高路數(shù)的驅(qū)動能力和優(yōu)異的電光性能。FSTN在STN的基礎(chǔ)上加上補償膜,可以補償?shù)鬝TN的干涉顏色,實現(xiàn)真正的黑白顯示。補償膜角度不同可以有正性(白底黑字)和負(fù)性(黑底白字)的顯示全息FSTN在FSTN基礎(chǔ)上加上一層全息膜使顯示效果更加悅目漂亮,并且具有更高的電光參數(shù)。 二.主要工藝流程 三.主要工藝介紹: 1、 光刻:在ITO表面形成要求形狀的電極。光刻工序的主要流程: 2、 定向?qū)油扛玻涸诓AП砻婢鶆蛲扛惨粚佣ㄏ驅(qū)印?3、定向?qū)幽Σ粒河媒q布在定向?qū)颖砻婺Σ脸鰷喜郏员阋壕Х肿影凑找蟮姆较蜻M行排列。4、絲印成盒:將上下兩片玻璃,用絲印膠黏結(jié)在一起,形成一個空盒。 5、切割裂粒:將大片的玻璃切割成一個個小的液晶盒,便于灌注液晶。 6、液晶測試:按照客戶要求的驅(qū)動條件,底色等調(diào)制液晶,確定出滿足要求的液晶。7、灌注封口:將調(diào)好的液晶灌入空盒內(nèi),然后用封口膠將盒密封住。8、清洗:清洗掉殘存在液晶屏上的液晶。9、光臺、電測:光臺檢查LCD屏是否存在外觀、污染、盒厚不均勻等缺陷。電測檢查LCD加電顯示是否正常。10、貼偏光片:根據(jù)不同的LCD貼上滿足要求的偏光片。11、檢驗和可靠性實驗:進行最終的檢驗,保證LCD的外觀和電性能滿足客戶要求?煽啃詫嶒炗懈邷馗邼駥嶒灐⒏邷貙嶒、低溫實驗、高低溫沖擊實驗、高溫高濕加電實驗等。通過可靠性實驗保證交到客戶手中的產(chǎn)品滿足客戶的使用要求,保證產(chǎn)品的壽命,及特定使用條件下產(chǎn)品的可靠性。
.j:i&j( [!^cd%l LCD光學(xué)、顏色模式
W&<g} N+ h]qT1(I TN型顯示 •正性顯示時為白底黑字•負(fù)性顯示時為黑底白字•TN型顯示方式液晶的扭曲角為90o STN顯示 •黃綠模式顯示為黃綠色底色,藍黑色顯示字體•藍模式顯示為藍色底色,白色字體•灰模式顯示為灰色底色,棕蘭色字體 •STN顯示模式中液晶分子的扭曲角為180o~240o,因此可以適應(yīng)更高的驅(qū)動能力FSTN顯示 •FSTN在適應(yīng)高驅(qū)動路數(shù)的前提下,實現(xiàn)黑白顯示和白黑顯示•負(fù)性FSTN為黑底白字顯示•正性FSTN為白底黑字•FSTN是在STN的基礎(chǔ)上加上一層或兩層補償片來補償?shù)鬝TN的干涉色 全息FSTN •全息FSTN是在FSTN的基礎(chǔ)上加上一層全息膜•全息膜可以提供悅目和明亮的底色
'KSa8;:=C LRWOBD LCD連接方式
,,S9$@R $9G3LgcS 導(dǎo)電膠條連接 •使用此種連接方式時需要用一結(jié)構(gòu)件將LCD與導(dǎo)電膠條和PCB版固定在一起•因為電極間距可以做的很小,所以適合驅(qū)動路數(shù)多的產(chǎn)品金屬插腳連接 •將金屬插腳固定在LCD外引線上,既可以直接將LCD固定在PCB上,也可以將LCD插在PCB的插座上。•金屬插腳間距有2.54mm,2.0mm,1.8mm.•適用的玻璃厚度有1.1mm,0.7mm,0.55mm熱壓軟帶連接 •用軟帶將LCD和PCB版連接在一起•由于片基是柔軟的,所以使用時固定方便,并且可以減小安裝厚度TAB •TAB是Tape Automated Bonding的縮寫•它是將帶有驅(qū)動電路的軟帶通過ACF(各向異性導(dǎo)電膜)與LCD連接。•減少了LCM的體積 COG •COG是 Chip On Glass的縮寫•它是將IC電路與LCD通過ACF直接連在一起•可以大大的減小體積
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