LCD面板技術(shù)介紹

1、LCDLCD液晶技術(shù)基礎(chǔ)液晶技術(shù)基礎(chǔ) LCDLCD原理原理 LCDLCD面板的分類面板的分類 TFT-LCDTFT-LCD的基本制造流程的基本制造流程 背光源技術(shù)背光源技術(shù)目錄目錄LCD原理原理1.LCD 發(fā)展簡史發(fā)展簡史 1888年，奧地利植物學家萊尼茨爾(F.Reinitzer)發(fā)現(xiàn)液晶材料膽甾 醇苯甲酸酯。1889年德國結(jié)晶光學創(chuàng)始人萊曼(O.Lehmann)提出了液晶(Liquid Crystal：LC)的定義二十世紀二十年代，德國Heidelberg大學的Ludwig Gattermann和Halle大學的Daniel Vorlander先后合成了300多種液晶，并指出液晶分子是棒狀

2、的分子。 1927年，V.Freedericksz 和 V.Zolinao發(fā)現(xiàn)向列相液晶在電場（或磁場）作用下，發(fā)生形變并存在電壓閾值(Freederichsz轉(zhuǎn)變)。這一發(fā)現(xiàn)為液晶顯示器的制作提供了依據(jù)。 1971年，瑞士Hoffman la Roche的Schadt等人首次公開現(xiàn)在最為普遍的工作模式的TN(Twisted Nematic)模式。 1972年S.Kobayashi等人研制成了無缺陷TNLCD屏；P.Brody提出了有源矩陣(Active Matrix:AM)的概念A(yù).G.Fischer和T.Uchida等人突出了R.G.B濾色片的混色方案。 1987年STN液晶顯示期間開始量

3、產(chǎn)。LCD原理原理2.LCD相關(guān)性能指標相關(guān)性能指標M列列三個亞象素（對應(yīng)R、G、B三原色）對應(yīng)一個象素N行行(1)分辨率分辨率分辨率=M*NLCD原理原理2.LCD相關(guān)性能指標相關(guān)性能指標(2)灰度和色數(shù)12345678透過率()10050灰度級閾值電壓01234施加電壓（V）LCD原理原理2.LCD相關(guān)性能指標相關(guān)性能指標(3)亮度： 亮度的定義是指顯示器在白色畫面之下明亮的程度，單位200cd/(4)對比度： 對比度的d定義就是屏幕的純白色亮度和純黑色亮度的比值 (5)響應(yīng)速度： 響應(yīng)速度是指像素由亮轉(zhuǎn)暗并由暗轉(zhuǎn)亮所需的時間，單位是毫秒。反應(yīng)速度分為兩個部份：Rising（上升）和Fal

4、ling（下降）；而表示時以兩者之和為準。LCD原理原理2.LCD相關(guān)性能指標相關(guān)性能指標(6)可視角度： 可視角度就是指剛好可以看到對比度為10以上的畫面的時候視線與垂直屏幕的平面的夾角。LCD原理原理2.LCD相關(guān)性能指標相關(guān)性能指標(7)開口率：單元開口率=透光面積/像素面積LCD原理原理3.TFT-LCD基本結(jié)構(gòu)及原理基本結(jié)構(gòu)及原理1.1.偏振片偏振片 2.2.玻璃基板玻璃基板 3.3.公共電極公共電極 4.4.取向?qū)尤∠驅(qū)?5.5.封框膠封框膠 6.6.液晶液晶 7.7.隔墊物隔墊物 8.8.保護層保護層 9.ITO9.ITO像素電極像素電極 10.10.柵絕緣層柵絕緣層 11.11

5、.存貯電容底電極存貯電容底電極 12.TFT12.TFT漏電極漏電極 13.TFT13.TFT柵電極柵電極 14.14.有機半導(dǎo)體有源層有機半導(dǎo)體有源層 15.TFT15.TFT源電極及引線源電極及引線 16.16.各向異性導(dǎo)電膠（各向異性導(dǎo)電膠（ACFACF）17.TCP 17.TCP 18.18.驅(qū)動驅(qū)動IC 19.IC 19.印刷電路板（印刷電路板（PCBPCB）20.20.控制控制IC 21.IC 21.黑矩陣（黑矩陣（BMBM）22. 22. 彩膜（彩膜（CFCF）1 12 23 34 45 56 64 48 89 9131310102 21212181811117 719191 1

6、2020141415151616171721212222LCD原理原理3.TFT-LCD基本結(jié)構(gòu)及原理基本結(jié)構(gòu)及原理剖面圖LCD原理原理3.TFT-LCD基本結(jié)構(gòu)及原理基本結(jié)構(gòu)及原理模塊驅(qū)動結(jié)構(gòu)圖LCD原理原理3.TFT-LCD基本結(jié)構(gòu)及原理基本結(jié)構(gòu)及原理LCD原理原理3.TFT-LCD基本結(jié)構(gòu)及原理基本結(jié)構(gòu)及原理TFT(Thin Film Transistor)的作用：(1)確認柵極是否有電壓；(2)TFT打開；(3)確認源極是否有數(shù)據(jù)信號電壓；(4)液晶分子偏轉(zhuǎn)；(5)屏幕顯示內(nèi)容改變。LCD原理原理1. TN/STNLCD面板的分類面板的分類TN: Twisted Nematic(扭曲向

7、列型)面板STN: Super Twisted Nematic(超扭曲向列型）面板優(yōu)點：響應(yīng)時間快，成本低廉。缺點：色彩相對稍差（需通過內(nèi)部電路IC達到16.7M色），可視角度較小。 2. MVA/PVA/S-PVALCD面板的分類面板的分類MVA: Multi-domain Vertical Alignment, 多象限垂直配向技術(shù)。利用突出 物使液晶靜止時并非傳統(tǒng)的直立式，而是偏向某一個角度靜止;當施加電壓讓液晶分子改變成水平以讓背光通過則更為快速，這樣便可以大幅度縮短顯示時間，也因為突出物改變液晶分子配向，讓視野角度更為寬廣。該面板技術(shù)由富士通主導(dǎo)，特點：普通方塊式像素點、黑色度好、色彩

8、表現(xiàn)一般，響應(yīng)時間快（20ms以內(nèi)），可視角度大（170度以上），成本較低。2. MVA/PVA/S-PVALCD面板的分類面板的分類PVA/S-PVA: PVA采用透明的ITO層代替MVA中的凸起物，制造工藝與TN模式相容性較好。透明電極可以獲得更好的開口率，最大限度減少背光源的浪費讓顯示效能大幅提升可以獲得優(yōu)于MVA的亮度輸出和對比度。該面板技術(shù)由三星主導(dǎo)，特點：色域大、色彩還原出色、半像素分級設(shè)計，可視角度可達170度，響應(yīng)時間被控制在20毫秒以內(nèi)(采用Overdrive加速達到8ms GTG)，而對比度可輕易超過700:1的高水準。3.ASVLCD面板的分類面板的分類ASV: Adva

9、nce Super View 是SHARP公司的一種提高圖像質(zhì)量的技術(shù)。面板采用CPA技術(shù)（Continuous Pinwheel Alignment )，各液晶分子朝著中心電極呈放射的焰火狀排列，由于像素電極上的電場是連續(xù)變化的，所以這種廣視角模式被稱為“連續(xù)焰火狀排列”模式 4.IPSLCD面板的分類面板的分類由日本日立于2001年推出。液晶分子平面切換的方式來改善視角，利用空間厚度、摩擦強度并有效利用橫向電場驅(qū)動的改變讓液晶分子做最大的平面旋轉(zhuǎn)角度來增加視角 IPS面板的特點是響應(yīng)時間快、色彩鮮艷、魚鱗狀像素、可視角度大。但顏色有些偏藍且黑色表現(xiàn)不好。這是由于液晶分子水平排列，電壓的兩級

10、只能置于玻璃基板內(nèi)，造成了面板的開口率較低，反映在畫面上就是亮度不足，對比度較難提高，但是響應(yīng)時間相對較高。目前基于IPS技術(shù)的面板主要有LG - Philips和日立、松下的IPS-面板。 TFT-LCD的基本制造流程的基本制造流程ArrayFabricationArrayPatternInspectionArrayRepairArrayTestCellAssemblyArrayRepairCellInspectionCellRepairModuleAssemblyModuleInspectionModuleRepair在玻璃基板上形成TFT電路、像素電極以及必要的引線和各種標記形成液晶盒，

11、組建完整的光學系統(tǒng)組裝驅(qū)動電路和背光源，形成獨立的，標準外部接口的模塊流程總述：流程總述：TFT-LCD的基本制造流程的基本制造流程ARRAY TFT-LCD的制作工藝主要分為Array、Cell和Module3個工藝流程。其中Array工藝主要負責為Cell工藝提供陣列基板。 Array就是從一張玻璃基板開始，不斷經(jīng)過成膜、曝光和刻蝕三個工序的循環(huán)，最終在玻璃基板上做出我們所需要的TFT陣列的圖形來。TFT-LCD的基本制造流程的基本制造流程ARRAY流程圖流程圖沉積沉積清洗清洗PRPR涂附涂附曝光曝光顯影顯影刻蝕刻蝕PRPR剝離剝離檢查檢查Wet EtchWet EtchDry EtchD

12、ry EtchTFT-LCD的基本制造流程的基本制造流程CELL流程圖流程圖VACUUMALIGNER Seal/TrModuleTFTTFTC/FC/FCLEANINGRubbingSpacer/LC+TFT-LCD的基本制造流程的基本制造流程MODULE流程圖流程圖Cleaning Cleaning AutoclavAutoclave e Polarizer Polarizer Attachment Attachment TAB AttachmentTAB Attachment B/L B/L Assembly Assembly PCB PCB AttachmentAttachment I

13、nspectioInspection n AgingAgingPackaging Packaging Cell Cell InspectioInspection n TFT-LCD的基本制造流程的基本制造流程MODULE結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)金屬框金屬框行驅(qū)動器行驅(qū)動器列驅(qū)動器列驅(qū)動器接口接口PCBPCB背光源背光源棱鏡板棱鏡板CCFL光源，又叫冷陰極熒光燈管。液晶電視上采用的CCFL光源，從其發(fā)光原理上看，利用電極激發(fā)封閉燈管中的各種氣體產(chǎn)生以紫外線，用紫外線激發(fā)燈管壁上的熒光粉而實現(xiàn)發(fā)光。在液晶面板使用的CCFL背光源的初期階段，光學特性并不是非常理想，表現(xiàn)在光譜上，就是決定電視最終成像質(zhì)量的RGB三原

14、色色度不純，而表現(xiàn)在最終畫面上，就是色彩不夠鮮艷，暗淡、失真；色域范圍小，只有NTSC等比70%左右。 但近幾年，改進型CCFL光源的出現(xiàn)，從本質(zhì)上說就是提高背光源的發(fā)光質(zhì)量，使之發(fā)出的光線中RGB成分更加接近標準的色彩，從而提升畫面的色彩效果和色域范圍。要實現(xiàn)這一目標，主要手段是通過在普通CCFL光源中添加新的物質(zhì)，或者使用發(fā)光性能能高的熒光粉。 而且目前CCFL的色彩飽和度也已經(jīng)可以達到NTSC 90甚至92%，與一般CRT電視的色彩飽和度已經(jīng)相差無幾。背光源技術(shù)背光源技術(shù)CCFL背光源背光源目前LED是被用作液晶面板的背光源，而非面板本身是LED發(fā)光。采用LED為液晶的背光源，最主要目的

15、是提升畫質(zhì)，特別是色彩飽和度上，LED背光技術(shù)的顯示屏可以取得足夠?qū)挼纳?，彌補液晶顯示設(shè)備顯示色彩上足的缺陷，使之能達到甚至超過Adobe RGB和NTSC色彩標準要求，可以達到NTSC ratio 100%以上。同時因為LED的平面光源特性，使LED背光還能實現(xiàn)CCFL無法比及的分區(qū)域的色彩和色度調(diào)節(jié)功能，從而實現(xiàn)更加精確的色彩還原性，以適應(yīng)平面出版和圖形設(shè)計工作的需要，畫面的動態(tài)調(diào)整可以使得在顯示不同畫面時，亮度與對比可以動態(tài)修正，以達到更好的畫質(zhì)。另外，采用LED背光源可以使顯示器進一步輕薄化。LED背光源背光源背光源技術(shù)背光源技術(shù)LED背光源按照光源技術(shù)分，分為：RGB三色LED和白

16、光LED。目前使用的多是白光LED，或由RGB三色合成白光LED。真正能使LCD電視利用R、G、B三色LED混色技術(shù)，可能要等到另一個技術(shù)發(fā)展成熟，即不用彩膜（Color Filterless）、利用場序（Field Sequential Color）的技術(shù)，實現(xiàn)彩色化。該技術(shù)不需要使用彩色濾光片所用的光刻膠來濾光，出光量大，所需要的LED個數(shù)少，因此減少了耗電，也就降低了成本。然而無彩膜的場序技術(shù)則要求液晶響應(yīng)速度足夠快。一般來說，液晶響應(yīng)速度要快到1ms，才能在R、G、B三色轉(zhuǎn)換下，達到3ms的視覺殘留，有效消除LCD動畫殘影的問題。目前1ms級的液晶面板成本非常高昂，只在小尺寸專業(yè)產(chǎn)品上使用。按照背光源入射位置劃分：LED背光模塊依光源入射位置分為直下式與側(cè)入式兩大類。筆記本電腦面板使用側(cè)入光，只需要一條光源，亮度既不用太高，也不需要用到功率芯片。但是，LCD電視及大尺寸顯示器卻需要用到直下光源，LED的分布好像灑芝麻一樣均勻分布。目前，一些常見的大尺寸產(chǎn)品上使用的是側(cè)入光LED光源，實際效果較CCFL無明顯改善。LED背光源背光源背光源技術(shù)背光源技術(shù)CCFLCCFLLEDLED色彩(NTSC色域)傳統(tǒng): 70%新技術(shù)：90%白光： 70%+RGB：100%色彩穩(wěn)定性一致性好，