液晶的入门知识.doc

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1、n 液晶的入門知識n LCD顯示器概述 n 液晶顯示器原理n HTPS LCD面板技術綜觀n 薄膜電晶體液晶顯示器技術n 液晶顯示器面板的分級n 主流液晶面板的類型n 液晶的多種應用途徑探討n LCD技術圖文解說n LCD技術詳細介紹n 液晶的幾種模式的工作原理n TFT-LCD液晶顯示器的工作原理n LCM顯示類型n 液晶顯示器鮮為人知的技術細節n 關注液晶色彩技術指標液晶的入門知識 2006-5-31 -液晶的組成：LCD使用的液晶，一般是指混和液晶，由多種液晶單體及手性劑混和而成。液晶的特性：TN液晶一般分子鏈較短，特性參數調整較困難，所以特性差別比較明顯。STN液晶是通過STN顯示資料

2、模型，計算出所需的液晶分子長度，及其光學電學性能參數，然後化工合成多種分子鏈結構類似的具有不同極性分子基團的單體，互相調配成一個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鏈，因此，不同系列的STN液晶除非製造商說明可以互相調配外，不能互相調配。液晶分子中有帶極性基團的和不帶極性基團的，帶極性基團分子的液晶單體主要決定混和液晶的閥值電壓參數，不帶極性基團分子的液晶單體主要決定混和液晶的折射率和清亮點。液晶中帶極性基團的單體與不帶極性基團的單體在靜置條件下會出現同性異構體層析現象。為了增加機器本身的待機時間和增強液晶顯示器的驅動能力，液晶廠商開發了能滿足低電壓和低頻率條件下使用

3、的低閥值電壓液晶。它具有以下特性：低閥值電壓液晶中帶極性基團的單體與不帶極性基團的單體在靜置條件下出現同性異構體層析現象的時間更短。更多的帶極性基團的單體組份，也意味著液晶更容易結合水分子以及其他帶極性的遊離離子，從而降低了液晶的容抗電阻，從而引起漏電流和功耗的增大。當極性液晶單體的分子鏈在紫外線激化後，極性分子基團容易互相纏繞形成中性分子團，變成非層列錯向狀態，因而造成閥值電壓升高，對導向層的錨定作用不敏感，失去低電壓驅動能力。1、液晶的分類：按顯示類型分：TN型液晶、STN型液晶、HTN型液晶；按清亮點分：普通型液晶、寬溫型液晶；按閥值電壓分：低閥值電壓液晶、普通液晶、高閥值電壓液晶。2、

4、影響液晶性能的主要參數：清亮點；折射率n；閥值電壓；純淨度；粘滯常數K；介電常數；螺距3、液晶的工廠自適應測試方法及判定標準：電阻率：A、測試方法：用高阻計測試待測液晶的電阻值。B、判定標準：測試結果在產品要求範圍之內（本廠標準8X107）。光電性能:A、測試方法：試灌產品，並測試其光電性能。B、判定標準：測試樣品Von、Voff值與供應商參數相符，視角、對比度、底色符合生產產品要求。清亮點：A、測試方法：把待測液晶加熱，測量其達到清亮點時的溫度。B、判定標準：測量結果溫度與供應商提供的清亮點溫度一致。耐紫外線性能：A、測試方法：把待測液晶試作產品，平放在封口UV機下，按封口工藝規定的UV強度

5、和時間照射兩次，測試其照射前後的光電性能變化。B、判定標準：經UV照射後，Voff值上升在0.1V以內（低電壓液晶在0.15V以內），電流值變化在2倍以內，對比度下降不明顯為合格。可靠性:A、測試方法：把待測液晶試作產品並測試其可靠性性能。B、判定標準：經可靠性試驗後光電性能變化在產品要求範圍之內。4、液晶的選用規則：根據客戶要求的底色，選擇合適的n值範圍的液晶類別，再根據客戶IC電路的資料，選擇合適的電壓範圍的液晶類別，滿足上述條件下的液晶，按合理比例調配後使用，就可以達到客戶要求。5、液晶的使用方法：液晶在使用前要充分攪拌後才能灌注使用，添加固體手性劑的液晶，要加熱到攝氏六十度，再快速冷卻

6、到室溫並充分攪拌。而且在使用過程中不能靜置時間過長。特別是低閥值電壓液晶，由於低閾值電壓液晶具有這些不同的特性，因此在使用這些液晶時應該注意以下方面：液晶在使用前應充分攪拌，調配好的液晶應立即投入生產使用，儘量縮短靜置存放時間，避免層析現象產生。調配好的液晶要加蓋遮光存入，並且儘量在一個班次（八小時）內使用完，用不完的液晶需要回收攪拌後重測電壓再用。一般隨著時間延長，驅動電壓會增加。液晶從原廠瓶取用後，原廠瓶要及時封蓋遮光保存，減少敞開暴露在空氣中的時間一般暴露在空氣中的時間過長，會增大液晶的漏電流。灌低閾值電壓的液晶顯示片空盒最好是從PI固烤到灌液晶工序間，流存生產時間在二十四小時之內的空盒

7、，灌液作業時一般使用比較低的灌注速度。低閾值電壓液晶在封口時一定要加蓋合適的遮光罩，並且在整個灌液晶期間除了封口膠固化期間外，要儘量遠離紫外線源。否則會在靠近紫外線的地方出現錯向和閥值電壓增大的現象。液晶是有機高分子物質，很容易在各種溶劑中溶解或與其他化學品產生反應，液晶本身也是一種很好的溶劑，所以在使用和存放過程中要儘量遠離其他化學品。 6、液晶的貯存及搬運方法：液晶貯存時要密閉、防潮、遮光，在室溫中貯存，不能在低溫環境中貯存和使用，以免出現性能不可逆轉的晶析現象。不能與其他化學品混放。搬運時按化學品規定管制。LCD顯示器概述 2006-8-16 -液晶顯示器(LCD)英文全稱為Liquid

8、 Crystal Display，它一種是採用了液晶控制透光度技術來實現色彩的顯示器。和CRT顯示器相比，LCD的優點是很明顯的。由於通過控制是否透光來控制亮和暗，當色彩不變時，液晶也保持不變，這樣就無須考慮刷新率的問題。對於畫面穩定、無閃爍感的液晶顯示器，刷新率不高但圖像也很穩定。LCD顯示器還通過液晶控制透光度的技術原理讓底板整體發光，所以它做到了真正的完全平面。一些高檔的數位LCD顯示器採用了數位元方式傳輸資料、顯示圖像，這樣就不會產生由於顯卡造成的色彩偏差或損失。完全沒有輻射的優點，即使長時間觀看LCD顯示器螢幕也不會對眼睛造成很大傷害。體積小、能耗低也是CRT顯示器無法比擬的，一般一

9、台15寸LCD顯示器的耗電量也就相當於17寸純平CRT顯示器的三分之一。目前相比CRT顯示器，LCD顯示器圖像質量仍不夠完善。色彩表現和飽和度LCD顯示器都在不同程度上輸給了CRT顯示器，而且液晶顯示器的回應時間也比CRT顯示器長，當畫面靜止的時候還可以，一旦用於玩遊戲、看影碟這些畫面更新速度塊而劇烈的顯示時，液晶顯示器的弱點就暴露出來了，畫面延遲會產生重影、脫尾等現象，嚴重影響顯示質量。LCD顯示器的工作原理：從液晶顯示器的結構來看，無論是筆記本電腦還是桌面系統，採用的LCD顯示幕都是由不同部分組成的分層結構。LCD由兩塊玻璃板構成，厚約1mm，其間由包含有液晶材料的5m均勻間隔隔開。因為液

10、晶材料本身並不發光，所以在顯示幕兩邊都設有作為光源的燈管，而在液晶顯示幕背面有一塊背光板（或稱勻光板）和反光膜，背光板是由螢光物質組成的可以發射光線，其作用主要是提供均勻的背景光源。背光板發出的光線在穿過第一層偏振過濾層之後進入包含成千上萬液晶液滴的液晶層。液晶層中的液滴都被包含在細小的單格結構中，一個或多個單格構成螢幕上的一個圖元。在玻璃板與液晶材料之間是透明的電極，電極分為行和列，在行與列的交叉點上，通過改變電壓而改變液晶的旋光狀態，液晶材料的作用類似於一個個小的光閥。在液晶材料周邊是控制電路部分和驅動電路部分。當LCD中的電極產生電場時，液晶分子就會產生扭曲，從而將穿越其中的光線進行有規

11、則的折射，然後經過第二層過濾層的過濾在螢幕上顯示出來。液晶顯示技術也存在弱點和技術瓶頸，與CRT顯示器相比亮度、畫面均勻度、可視角度和反應時間上都存在明顯的差距。其中反應時間和可視角度均取決於液晶面板的質量，畫面均勻度和輔助光學模組有很大關係。對於液晶顯示器來說，亮度往往和他的背板光源有關。背板光源越亮，整個液晶顯示器的亮度也會隨之提高。而在早期的液晶顯示器中，因為只使用2個冷光源燈管，往往會造成亮度不均勻等現象，同時明亮度也不盡人意。一直到後來使用4個冷光源燈管產品的推出，才有很大的改善。信號反應時間也就是液晶顯示器的液晶單元回應延遲。實際上就是指的液晶單元從一種分子排列狀態轉變成另外一種分

12、子排列狀態所需要的時間，回應時間愈小愈好，它反應了液晶顯示器各圖元點對輸入信號反應的速度，即螢幕由暗轉亮或由亮轉暗的速度。響應時間越小則使用者在看運動畫面時不會出現尾影拖拽的感覺。有些廠商會通過將液晶體內的導電離子濃度降低來實現信號的快速回應，但其色彩飽和度、亮度、對比度就會產生相應的降低，甚至產生偏色的現象。這樣信號反應時間上去了，但卻犧牲了液晶顯示器的顯示效果。有些廠商採用的是在顯示電路中加入了一片IC圖像輸出控制晶片，專門對顯示信號進行處理的方法來實現的。IC晶片可以根據VGA輸出顯卡信號頻率，調整信號回應時間。由於沒有改變液晶體的物理性質，因此對其亮度、對比度、 色彩飽和度都沒有影響，

13、這種方法的製造成本也相對較高。由上便可看出，液晶面板的質量並不能完全代表液晶顯示器的品質，沒有出色的顯示電路配合，再好的面板也不能做出性能優異的液晶顯示器。隨著LCD產品產量的增加、成本的下降，液晶顯示器會大量普及。液晶顯示器原理 2005-10-17 -國內電腦市場各種品牌的純平顯示器之間強烈的競爭，各個商家都想在純平這塊大蛋糕上分得最大的份額。而當人們像當初搬15英寸顯示器一樣把純平買回家後。我們不僅要問：下一代顯示器的熱點是什麼呢？矛頭直指液晶顯示器。液晶顯示器具有圖像清晰精確、平面顯示、厚度薄、重量輕、無輻射、低能耗、工作電壓低等優點。 液晶顯示器的分類 液晶顯示器按照控制方式不同可分

14、為被動矩陣式LCD及主動矩陣式LCD兩種。 1. 被動矩陣式LCD在亮度及可視角方面受到較大的限制，反應速度也較慢。由於畫面質量方面的問題，使得這種顯示設備不利於發展為桌面型顯示器，但由於成本低廉的因素，市場上仍有部分的顯示器採用被動矩陣式LCD。被動矩陣式LCD又可分為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，雙層超扭曲向列LCD)。 2. 目前應用比較廣泛的主動矩陣式LCD，也稱TFT-LCD(Thin Film Transistor-LC

15、D，薄膜電晶體LCD)。TFT液晶顯示器是在畫面中的每個圖元內建電晶體，可使亮度更明亮、色彩更豐富及更寬廣的可視面積。與CRT顯示器相比，LCD顯示器的平面顯示技術體現為較少的零件、佔據較少的桌面及耗電量較小，但CRT技術較為穩定成熟。 液晶顯示器的工作原理 我們很早就知道物質有固態、液態、氣態三種型態。液體分子質心的排列雖然不具有任何規律性，但是如果這些分子是長形的(或扁形的)，它們的分子指向就可能有規律性。於是我們就可將液態又細分為許多型態。分子方向沒有規律性的液體我們直接稱為液體，而分子具有方向性的液體則稱之為“液態晶體”，又簡稱“液晶”。液晶產品其實對我們來說並不陌生，我們常見到的手機

16、、計算器都是屬於液晶產品。液晶是在1888年，由奧地利植物學家Reinitzer發現的，是一種介於固體與液體之間，具有規則性分子排列的有機化合物。一般最常用的液晶型態為向列型液晶，分子形狀為細長棒形，長寬約1nm10nm，在不同電流電場作用下，液晶分子會做規則旋轉90度排列，產生透光度的差別，如此在電源ON/OFF下產生明暗的區別，依此原理控制每個圖元，便可構成所需圖像。 1. 被動矩陣式LCD工作原理 TN-LCD、STN-LCD和DSTN-LCD之間的顯示原理基本相同，不同之處是液晶分子的扭曲角度有些差別。下面以典型的TN-LCD為例，向大家介紹其結構及工作原理。 在厚度不到1釐米的TN-

17、LCD液晶顯示幕面板中，通常是由兩片大玻璃基板，內夾著彩色濾光片、配向膜等製成的夾板 外面再包裹著兩片偏光板，它們可決定光通量的最大值與顏色的產生。彩色濾光片是由紅、綠、藍三種顏色構成的濾片，有規律地製作在一塊大玻璃基板上。每一個圖元是由三種顏色的單元(或稱為子圖元)所組成。假如有一塊面板的解析度為12801024，則它實際擁有38401024個電晶體及子圖元。每個子圖元的左上角(灰色矩形)為不透光的薄膜電晶體，彩色濾光片能產生RGB三原色。每個夾層都包含電極和配向膜上形成的溝槽，上下夾層中填充了多層液晶分子(液晶空間不到510-6m)。在同一層內，液晶分子的位置雖不規則，但長軸取向都是平行於

18、偏光板的。另一方面，在不同層之間，液晶分子的長軸沿偏光板平行平面連續扭轉90度。其中，鄰接偏光板的兩層液晶分子長軸的取向，與所鄰接的偏光板的偏振光方向一致。在接近上部夾層的液晶分子按照上部溝槽的方向來排列，而下部夾層的液晶分子按照下部溝槽的方向排列。最後再封裝成一個液晶盒，並與驅動IC、控制IC與印刷電路板相連接。 在正常情況下光線從上向下照射時，通常只有一個角度的光線能夠穿透下來，通過上偏光板導入上部夾層的溝槽中，再通過液晶分子扭轉排列的通路從下偏光板穿出，形成一個完整的光線穿透途徑。而液晶顯示器的夾層貼附了兩塊偏光板，這兩塊偏光板的排列和透光角度與上下夾層的溝槽排列相同。當液晶層施加某一電

19、壓時，由於受到外界電壓的影響，液晶會改變它的初始狀態，不再按照正常的方式排列，而變成豎立的狀態。因此經過液晶的光會被第二層偏光板吸收而整個結構呈現不透光的狀態，結果在顯示幕上出現黑色。當液晶層不施任何電壓時，液晶是在它的初始狀態，會把入射光的方向扭轉90度，因此讓背光源的入射光能夠通過整個結構，結果在顯示幕上出現白色。為了達到在面板上的每一個獨立圖元都能產生你想要的色彩，多個冷陰極燈管必須被使用來當作顯示器的背光源。 2. 主動矩陣式LCD工作原理 TFT-LCD液晶顯示器的結構與TN-LCD液晶顯示器基本相同，只不過將TN-LCD上夾層的電極改為FET電晶體，而下夾層改為共通電極。 TFT-

20、LCD液晶顯示器的工作原理與TN-LCD卻有許多不同之處。TFT-LCD液晶顯示器的顯像原理是採用“背透式”照射方式。當光源照射時，先通過下偏光板向上透出，借助液晶分子來傳導光線。由於上下夾層的電極改成FET電極和共通電極，在FET電極導通時，液晶分子的排列狀態同樣會發生改變，也通過遮光和透光來達到顯示的目的。但不同的是，由於FET電晶體具有電容效應，能夠保持電位狀態，先前透光的液晶分子會一直保持這種狀態，直到FET電極下一次再加電改變其排列方式為止。 液晶顯示器的技術參數 1. 可視面積 液晶顯示器所標示的尺寸就是實際可以使用的螢幕範圍一致。例如，一個15.1英寸的液晶顯示器約等於17英寸C

21、RT螢幕的可視範圍。 2. 可視角度 液晶顯示器的可視角度左右對稱，而上下則不一定對稱。舉個例子，當背光源的入射光通過偏光板、液晶及取向膜後，輸出光便具備了特定的方向特性，也就是說，大多數從螢幕射出的光具備了垂直方向。假如從一個非常斜的角度觀看一個全白的畫面，我們可能會看到黑色或是色彩失真。一般來說，上下角度要小於或等於左右角度。如果可視角度為左右80度，表示在始於螢幕法線80度的位置時可以清晰地看見螢幕圖像。但是，由於人的視力範圍不同，如果沒有站在最佳的可視角度內，所看到的顏色和亮度將會有誤差。現在有些廠商就開發出各種廣視角技術，試圖改善液晶顯示器的視角特性，如：IPS(In Plane S

22、witching)、MVA(Multidomain Vertical Alignment)、TN+FILM。這些技術都能把液晶顯示器的可視角度增加到160度，甚至更多。 3. 點距 我們常問到液晶顯示器的點距是多大，但是多數人並不知道這個數值是如何得到的，現在讓我們來瞭解一下它究竟是如何得到的。舉例來說一般14英寸LCD的可視面積為285.7mm214.3mm，它的最大解析度為1024768，那麼點距就等於：可視寬度/水平圖元(或者可視高度/垂直圖元)，即285.7mm/1024=0.279mm(或者是214.3mm/768=0.279mm)。 4. 色彩度 LCD重要的當然是的色彩表現度。我

23、們知道自然界的任何一種色彩都是由紅、綠、藍三種基本色組成的。LCD面板上是由1024768個圖元點組成顯像的，每個獨立的圖元色彩是由紅、綠、藍(R、G、B)三種基本色來控制。大部分廠商生產出來的液晶顯示器，每個基本色(R、G、B)達到6位，即64種表現度，那麼每個獨立的圖元就有646464=262144種色彩。也有不少廠商使用了所謂的FRC(Frame Rate Control)技術以仿真的方式來表現出全彩的畫面，也就是每個基本色(R、G、B)能達到8位，即256種表現度，那麼每個獨立的圖元就有高達256256256=16777216種色彩了。 5. 對比值 對比值是定義最大亮度值(全白)除以

24、最小亮度值(全黑)的比值。CRT顯示器的對比值通常高達500:1，以致在CRT顯示器上呈現真正全黑的畫面是很容易的。但對LCD來說就不是很容易了，由冷陰極射線管所構成的背光源是很難去做快速地開關動作，因此背光源始終處於點亮的狀態。為了要得到全黑畫面，液晶模組必須完全把由背光源而來的光完全阻擋，但在物理特性上，這些元件並無法完全達到這樣的要求，總是會有一些漏光發生。一般來說，人眼可以接受的對比值約為 250:1。 6. 亮度值 液晶顯示器的最大亮度，通常由冷陰極射線管(背光源)來決定，亮度值一般都在200250 cd/m2間。液晶顯示器的亮度略低，會覺得螢幕發暗。雖然技術上可以達到更高亮度，但是

25、這並不代表亮度值越高越好，因為太高亮度的顯示器有可能使觀看者眼睛受傷。 7. 回應時間 回應時間是指液晶顯示器各圖元點對輸入信號反應的速度，此值當然是越小越好。如果回應時間太長了，就有可能使液晶顯示器在顯示動態圖像時，有尾影拖曳的感覺。一般的液晶顯示器的回應時間在2030ms之間。（編輯：周暉）HTPS LCD面板技術綜觀 2006-6-26 -隨著DVD影音光碟機與數位廣播系統的普及，高解析度影像源的數量也正逐漸增加，前投影機、大螢幕HDTV液晶投影電視，以及其他家用投影機市場帶動數位投影機的市場持續擴大。這一成長也刺激消費大眾對於三片式LCD投影機之需求。本文將為讀者解析三片式LCD投影機

26、中的HTPS LCD面板，並介紹其特色。隨著日漸提高的商務演示文稿需求，以及最近在教育市場中開始提高的投影機應用，商用投影機HTPS面板的需求量也一直持續攀升。同時，DVD放影機與數字廣播的普及也激發了顧客對於家用前投影機（Front projectors）與大螢幕LCD投影電視機（Large-screen projection TV）需求的快速成長。長久以來HTPS LCD技術一直帶領三片式LCD投影系統前進投影機市場，而在液晶光閥（liquid-crystal light valve）的製造商中，以HTPS LCD技術為主的三片式LCD投影系統也擁有將近55%的全球市占率。這是由於更先進的

27、液晶與高開口率技術，才能提供具有良好光效率、高亮度表現以及豐富色彩重現能力，且不會對眼睛或環境造成傷害的低功率HTPS產品。何謂HTPS？HTPS是High Temperature Poly-Silicon的縮寫，翻譯成中文是高溫多晶矽的意思，一般俗稱高溫玻璃。它是LCD顯示家族中的一支，屬於主動點矩陣式LCD（Active Matrix LCD），因此，HTPS也是TFT（Thin Film Transistor；薄膜電晶體）的一種。HTPS LCD為多晶矽TFT LCD的制程技術之一。之所以被稱為高溫玻璃，是因為在面板的製造過程中，有一道Laser Anneal（雷射退火）制程，它的溫度超

28、過攝氏1000度。在多晶矽制程發展初期，為要將玻璃基板之非晶矽結構轉變成多晶矽結構，必須以攝氏1000度以上的高溫氧化技術，才能將非晶矽結構特性轉化為多晶矽結構。由於普通玻璃無法如此高溫處理，只有石英玻璃才能如此處理，其價格較為昂貴且尺寸皆較小，故於多晶矽制程發展初期，廠商基於成本考量，多走非晶矽路線。此外，另有一種同屬於TFT LCD的LTPS LCD（Low Temperature Poly-Silicon；低溫多晶矽）。LTPS LCD之所以稱為低溫，是由於其制程溫度沒有那麼高，僅約攝氏500600度之譜，且依各個製造商的制程而稍有差異。低溫多晶矽制程是利用准分子雷射作為熱源，雷射光經過

29、投射系統後，會產生能量均勻分佈的雷射光束，投射於非晶矽結構的玻璃基板上，當非晶矽結構玻璃基板吸收准分子雷射的能量後，會轉變成為多晶矽結構，因整個處理過程都是在攝氏600度以下完成，所以一般玻璃基板皆可適用。低溫多晶矽技術主要特點在於改變液晶構造以提升傳統非晶矽液晶技術性能及降低製造成本。由於LTPS技術可提升電子遷移率達200（cm2/V-sec），有利於TFT組件小型化，並提高面板開口率，使得顯示亮度增加、降低耗電率。此外，低溫制程有利於使用玻璃基板，而可大幅降低生產成本。HTPS與LTPS其主要用途並不相同。HTPS LCD應用領域HTPS的應用領域，通常都是用來做為放大型的顯示產品。例如

30、液晶投影機、背投影電視等。一般來說，手機或是電腦的LCD螢幕，都是屬於直視型，也就是使用者可以直接觀看螢幕並讀取資訊。HTPS雖然也是TFT的一種，但無法直接用於手機或電腦螢幕等用途。HTPS LCD的應用大致分為下列三種：OHD（Over Head Display）、Helmet及LV（Light Valve）。其主要用途介紹如下：OHD：抬頭顯示器，將影像投影在擋風玻璃上（或是透明玻璃），用在汽車或是飛機上，在許多空戰片當中可以一窺其面貌；Helmet：此處是指專門用在虛擬幻境（Virtual Reality）頭盔裏之顯像；LV：可翻譯成光閥。當HTPS在液晶投影機中動作的時候，由於所有的

31、光線都會透過HTPS，並由HTPS來決定光穿透的程度，因此，它被稱為“光之閥門”。HTPS LCD面板特色HTPS LCD具有體積小、高解析度、高穿透度等優點，因此特別適合用來做為三片式穿透式液晶投影機。而使用HTPS LCD的三片式穿透式液晶投影機，具備了三項特色，可提供觀賞者明亮、柔和及色彩正確自然的視覺經驗。自然的色彩（Natural Images）三片式LCD投影系統可準確地控制R、G、B三色並構成影像之畫素，因此可讓畫面更自然生動。舒服的視覺（Gentle on the Eyes）快速移動畫面與影像將不會出現色分離現象，例如彩虹現象（rainbow effect）等。充足的亮度（Br

32、ight Images）由於HTPS LCD采三色光全時投射因此其光效率非常高，使用者可以觀賞明亮且清晰的影像。目前生產HTPS LCD的廠商，共有Epson與及Sony兩家廠商，而其中以Epson的產能最大，自西元1987年開始生產以來，至2004年7月已累計生產了2000萬枚，目前Epson共有三座HTPS工廠，是全球最大的HTPS LCD生產商。結語隨著DVD影音光碟機與數位廣播系統的普及，高解析度影像源的數量也正逐漸增加，前投影機、大螢幕HDTV液晶投影電視，以及其他家用投影機市場也跟著迅速擴展。而數位投影機的市場持續擴大，商業演示文稿需求的增加，以及教室電腦化的需求均刺激市場的成長。

33、這一成長也刺激消費大眾對於以三片式LCD設計技術為特色的家用前投影機與大螢幕HDTV液晶投影電視之需求，這些產品可以讓使用者以大螢幕畫質享受數位資訊內容。開發HTPS LCD的廠商也將致力於生產開口率更高、對比率更高、更明亮且尺寸更小的面板產品，以設計出更亮、更小、更省空間的前投影機和大螢幕HDTV液晶投影電視，並同時具備價格競爭力。現在更有為家庭劇院投影機開發的HTPS TFT LCD面板，如1.8cm 720p寬螢幕格式產品，以及1.4cm 480p的寬螢幕等產品問世。從廠商卯足全力研發更新面板產品看來，往後的投影市場競爭將更為激烈，而更美的視覺饗宴也將讓挑剔的消費者成為最大贏家。 薄膜電

34、晶體液晶顯示器技術 2006-4-19 -TFT-LCD結構。薄膜電晶體液晶顯示器由顯示幕、背光源及驅動電路三大核心部件組成。TFT-LCD顯示幕，包括陣列玻璃基板、彩色濾光膜以及液晶材料。陣列玻璃基板製備工藝是：用三個光刻掩膜板，首先在玻璃基板上連續澱積ITO膜（厚2050n m）和Cr膜（厚50100nm），並光刻圖形，然後連續澱積絕緣柵膜SiN：（厚約400n m），再本征a-Si（厚50100n m）和na-Si層，並光刻圖形（幹法）澱積Al膜，光刻漏源電極，最後以漏源電極作掩膜，自對準刻蝕象素電極上的Cr膜和TFT源漏之間na-Si膜。這就是TFT反交錯結構的簡單製造工藝。下一步是：

35、在玻璃基板上塗布聚酰亞胺取向層，用絨布沿一定方向摩擦，使取向層表面形成方向一致的微細溝道，控制液晶分子定向排列。在保證兩塊玻璃基板上下取向槽溝的槽方向正交的條件下，將兩塊玻璃基板上下密封成一個盒，盒間隙一般只有幾個微米（如10m），然後抽真空封灌液晶材料。彩色濾光膜（ColorFilter）簡稱CF。TFT-LCD的彩色顯示，實際是通過陣列基板的光，照射在彩膜上，顯示幕就能顯示顏色。彩色濾光膜（如同著色的玻璃紙）可以製作在透明的電極之上（透明電極和液晶層之間），也可製作在透明電極之下（透明電極和玻璃之間），上下玻璃基板與CF膜對準精度非常高，要求CF膜黑白矩陣正好對準ITO象素電極的邊緣，CF

36、膜附著在液晶盒表面，然後用兩片無色偏振片夾住液晶盒。彩色顯示原理可以簡述為：把TFT-LCD的一個象素點分割成紅、綠、藍（R、G、B）三基色，並對應CF膜的RGB，起光閥作用的LCD對透過CF膜的三色光量，進行平衡、調節得到所要的彩色。穿過CF膜的入射光如果漏射，則會影響TFT-LCD的對比度，所以在間隙處要設置遮光的黑矩陣（BlackMatrix）簡稱BM。為了穩定性和平滑性，使用丙烯基樹脂和環氧樹脂製成厚0.52m的保護層（oe cota）簡稱OC。然後在這個保護層上面形成共用電極，即透明電極膜。BM層通常是由金屬鉻（Cr）製作，為了降低表面反射，也有用氧化鉻（CrOx）或樹脂。金屬鉻厚度

37、約為10001500埃，用樹脂、染料或顏料，作為著色層來著色。每 個象素點的著色圖形，因TFT-LCD的用途而不同。如可按條形、瑪賽克形、三角形等排列。CF膜的特性用透過率、色純度、對比度以及低反射化表示，所以對CF膜的要求是：高透過率和色純度；高對比度和平整性以及極低的擴散反射。液晶材料。據不完全統計，可以作液晶材料的高分子化合物，已超過1萬種。用一種液晶材料通常很難滿足器件要求的溫度範圍、彈性係數、介電常數、折射率各向異性以及粘度等主要技術指標，工程上必須用混合液晶來調製物理性能。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類：一類是向列相液晶。這種液晶材料，分子長軸平行，分子

38、除轉動滑動外，還可以上下移動；二是膽甾相液晶。這種液晶材料，分子在不同的平面上取向，在同一平面上，分子長軸平行各平面的指向矢，並逐層扭轉呈螺旋變化；三是近相晶液晶。這種液晶材料，分子排列為層狀，各層的分子長軸平行，可以相互平行移動，但分子在層與層之間不能自由滑動。液晶材料的主要特點是：具有細長分子結構，在和分子指向矢垂直和平行兩個方向，其層電率、介電常數、折射率均不相同，並隨溫度和驅動頻率等外界條件而變化。另外，折射率各向異性大，在產生同樣光學效應的情況下，可以使液晶盒變薄。相同電壓下的電場強度就能加快液晶盒的回應速度。TFT-LCD背光源。液晶本身並不發光，外部必須施加照射光，這種外部照射光

39、稱為背光源。液晶顯示器的背光源，按液晶顯示面與光源的相對位置，大體上可分為邊緣式、直下式和自發光式三種。白熾燈、白鹵素燈為點光源，螢光燈（熱陰極、冷陰極）為線光源，電致發光（EL）以及矩陣式發光二極體為面光源。邊緣式背光源是在顯示區的側面，裝配線光源的螢光燈。為了確保顯示區亮度的均勻性，邊緣式背光源均採取集光和導光措施。集光是為有效地使入射光能從一個側面射出去，導光是將集光射出的光進行反射，使之成為平面光源；直下式背光源是在顯示區的正下方，裝配1只或幾隻並排的冷陰極燈，在冷陰極燈的上面同時裝配漫散射板，以消除冷陰極燈造成的斑點；自發光式背光源是在顯示區的下方，裝配電致發光板。電致發光為面發光，

40、可整面均勻發光且沒有斑點，發光顏色為綠、藍、白，亮度為30100尼特。TFT-LCD背光源的發展趨勢是：大畫面、高亮度、廣視角以及薄型化、輕量化、低功耗化和低價格化。TFT-LCD驅動電路。為了顯示任意圖形，TFT-LCD用mn點排列的逐行掃描矩陣顯示。在設計驅動電路時，首先要考慮液晶電解會使液晶材料變質，為確保壽命一般都採用交流驅動方式。已經形成的驅動方式有：電壓選擇方式、斜坡方式、DAC方式和類比方式等。由於TFT-LCD主要用於筆記本電腦，所以驅動電路大致分成：信號控制電路、電源電路、灰度電壓電路、公用電極驅動電路、資料線驅動電路和定址線驅動電路（柵極驅動IC）。上述驅動電路的主要功能是

41、：信號控制電路將數位信號、控制信號以及時鐘信號供給數位IC，並把控制信號和時鐘信號供給柵極驅動IC；電源電路將需要的電源電壓供給數位IC和柵極驅動IC；灰度電壓電路將數位驅動電路產生的10個灰度電壓各自供給資料驅動；公用電極驅動電路將公用電壓供給相對於象素電極的共用電極；資料線驅動電路將信號控制電路送來的RGB信號的各6個比特顯示資料以及時鐘信號，定時順序鎖存並續進內部，然後此顯示資料以6比特DA變換器轉換成類比信號，再由輸出電路變換成阻抗，供給液晶屏的資料線；柵極驅動電路將信號控制電路送來的時鐘信號，通過移位寄存器轉換動作，將輸出電路切換成ONOFF電壓，並順次加到液晶屏上。最後，將驅動電路

42、裝配在TAB（自動焊接柔性線路板）上，用ACF（各向異性導電膠膜）、TCP（驅動電路柔性引帶）與液晶顯示幕相連接。TFT-LCD工作原理。首先介紹顯示原理。液晶顯示的原理基於液晶的透光率隨其所施電壓大小而變化的特性。當光通過上偏振片後，變成線性偏振光，偏振方向與偏振片振動方向一致，與上下玻璃基板上面液晶分子排列順序一致。當光通過液晶層時，由於受液晶折射，線性偏振光被分解為兩束光。又由於這兩束光傳播速度不同（相位相同），因而當兩束光合成後，必然使振光的振動方向發生變化。通過液晶層的光，則被逐漸扭曲。當光達到下偏振片時，其光軸振動方向被扭曲了90度，且與下偏振片的振動方向保持一致。這樣，光線通過下

43、偏振片形成亮場。加上電壓以後，液晶在電場作用下取向，扭曲消失。這時，通過上偏振片的線性偏振光，在液晶層不再旋轉，無法通過下偏振片而形成暗場。可見液晶本身不發光，在外光源的調製下，才能顯示，在整個顯示過程中，液晶起到一個電壓控制的光閥作用。TFT-LCD的工作原理則可簡述為：當柵極正向電壓大於施加電壓時，漏源電極導通，當柵極正向電壓等於0或負電壓時，漏源電極斷開。漏電極與ITO象素電極連結，源電極與源線（列電極）連結，柵極與柵線（行電極）連結。這就是TFT-LCD的簡單工作原理。TFT-LCD的關鍵技術。TFT-LCD的關鍵技術很多，主要有以下幾個大的方面：一是提高開口率技術。開口率指TFT-L

44、CD顯示幕光透過部分和不透過部分之比，開口率越大，亮度越高。影響開口率的主要是柵和源匯流排寬度、TFT尺寸、上下基板對盒精度、存貯電容尺寸及黑矩陣尺寸等。為了提高開口率，採取的辦法是：將黑白矩陣和彩膜都做在TFT基板上，此辦法避免了對盒精度引起的開口率下降，但成品率不是很高，成本也會相應加大。另外就是柵源匯流排，採用積體電路微加工技術。90年代TFT矩陣微加工約10m，開口率為35，微加工達到5m時，開口率為80。第三就是採用自對準光刻技術。主要是消除柵極和源漏極重疊形成的寄生電容。用自對準光刻技術，把柵電極作掩膜板，光刻na-Si和源漏電極，以減少柵源電極之間的重疊。最後是改善柵源材料。為了

45、增加開口率，應儘量將匯流排寬度取小，但要考慮由於匯流排電阻過大，輸入信號延遲，驅動不充分，從而降低對比度的問題。通常採用Cr或MoTa金屬包Al的辦法，這樣就能得到低電阻匯流排。二是擴大視角技術。液晶分子的各向異性，決定了液晶分子空間分佈的不同，不同的立體角光透過率不同，這是造成顯示對比度不均勻的重要原因。因此，擴大視角是液晶顯示技術的關鍵課題之一。一般採取的技術措施有：補償膜技術。在液晶顯示幕上，貼光漫射膜和光強補償膜，使通過液晶屏的光均勻漫射，並補償某些角度的光強。另外就是採用多疇技術，在象元內劃分兩個以上不同液晶分子排列區域，形成多疇液晶分子取向，從而達到擴大視角的目的。擴大視角技術還有

46、IPS、ASM等方法和措施。三是簡化TFT陣列工藝。一般TFT陣列工藝刻蝕次數為79次，工藝流程過長，影響產品合格率和生產能力。國外文獻報導，已有4次套刻工藝，比常規的TFT陣列工藝減少了一半。當然，液晶顯示器的關鍵技術不只是以上三個方面，但它們是影響TFT-LCD品質的最關鍵技術，其他關鍵技術這裏就不一一贅述。 液晶顯示器面板的分級 2006-7-14 -用戶在購買液晶顯示器時常會聽商家說：“xx牌的好，用的是A屏，xx牌的不行，用的是B屏”。那A屏與B屏的區別到底在那呢?A級屏比B級屏的檔次要高，C級檔次最低。除了這三級以外，現在還有一種稱呼就是“超A級”或“AA級”，即比A級檔次還要稍微高一些的產品。一般說來，B級和C級都算是次品，與A級相比，B級和C級的壞點數多一些，亮度相對不均勻，外觀也可能有損傷，並且與A級屏的價格差距可能高達近千元。對於三星、菲利浦、純淨界這些知名品牌來說，對於液晶屏的品質要求也相對高出許多，都會採用“A”級的屏，以保證質量。所以在採購過程中，價格並非完全按照一個單純的品牌來定位的，而是嚴謹地遵循了一個成本製造的原則。壞點是液晶面