液晶顯示應用技術

1、液晶顯示應用技術第一章 導論n1.1 多媒體時代的顯示器n1.2 等離子顯示器n1.3 液晶顯示器n1.4 FPD其他的新技術、新產品n1.5 中國液晶產業(yè)現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢數(shù)碼相機DV汽車GPS顯示器DVD桌上型顯示器液晶電視3D LCDNB1.1多媒體時代的顯示器1.1.1顯示器發(fā)展歷史國際信息顯示學會（SID）1963年 定義信息顯示方法和手段：限定在基于電子手段產生的視覺效果信息顯示，是為了將特定的信息向人們展示而使用的全部方法和手段根據(jù)技術與用途的發(fā)展分為五個階段 早期的顯示器（1970年）由陰極射線管（CRT：Cathode Ray Tube）構成的示波器、彩色CRT與半導體、計算機

2、技術共同發(fā)展（19701990年）視頻顯示終端（VDT：Visual Display Terminal）平板型顯示器的實用化，包括熒光管顯示器（VFD: Vacuumn Fluorescence Display)、發(fā)光二極管（LED: Light Emitting Diode)、液晶顯示器（LCD：Liquid Ctystal Display) 等風靡一時的平板型顯示器LCD大放異彩全彩色PDP的實用化藍色發(fā)光二極管新型器件包括有機電致發(fā)光效應、場發(fā)射效應（FED: Field Emission Display)信息新時代的顯示器 電紙型顯示屏3D顯示1.1.2 多媒體顯示器的需求信息系統(tǒng)的多

3、媒體化是推動顯示器領域革命的原動力之一支持多媒體的三大關鍵技術：數(shù)字技術、網絡、人機界面多媒體的重要功能：信息傳遞的雙向性1.1.2.1 多媒體多媒體對顯示器的要求要求能適應多媒體要求真實、傳情要求能做到無論何時、何地、何人均可使用。針對上述要求，顯示器向高畫像品質、高臨場感、可攜帶超節(jié)電3個方向發(fā)展1.1.3 顯示器的分類顯示器一般由顯示器件和周邊電路、光學系統(tǒng)等部件組成。顯示器分類有多種辦法常按器件技術分為直視型、投影型、空間成像型直視型主動發(fā)光型非主動發(fā)光型CRTPDPELDLEDVFDLCDECD（電化學）EPID（電泳成像）投影型背投型前投型CRTLCDDLP（DMD投影儀）CRTL

4、CDDLPLVP（光閥投影儀）空間成像型HMD全息顯示1.2 等離子顯示器 等離子顯示器（PDP，Plasma Display Panel）從上世紀90年代開始進入商業(yè)化生產以來，其性能指標、良品率等不斷提高，而價格卻不斷下降。特別是2005年以來，其性價比進一步提高，從前期以商用為主轉變成以家用為主。 原理：在兩張薄玻璃板之間充填混合氣體，施加電壓使之產生離子氣體，然后使等離子氣體放電，與基板中的熒光體發(fā)生反應，產生彩色影像。它以等離子管作為發(fā)光元件，大量的等離子管排列在一起構成屏幕，每個等離子對應的每個小室內都充有氖氙氣體，在等離子管電極間加上高壓后，封在兩層玻璃之間的等離子管小室中的氣體

5、會產生紫外光，并激發(fā)平板顯示屏上的紅綠藍三基色熒光粉發(fā)出可見光。每個等離子管作為一個像素，由這些像素的明暗和顏色變化組合使之產生各種灰度和色彩的圖像，類似顯像管發(fā)光。特點：機身纖薄、重量輕、屏幕大、色彩鮮艷、畫面清晰、亮度高、失真度小、視覺感受舒適、節(jié)省空間等優(yōu)點。1.3 液晶顯示1.3.1 TFT-LCD占FPD主導地位 液晶顯示器是一種采用液晶為材料的顯示器。液晶是介于固態(tài)和液態(tài)間的有機化合物。將其加熱會變成透明液態(tài)，冷卻后會變成結晶的混濁固態(tài)。在電場作用下，液晶分子會發(fā)生排列上的變化，從而影響通過其的光線變化，這種光線的變化通過偏光片的作用可以表現(xiàn)為明暗的變化。通過對電場的控制最終控制了

6、光線的明暗變化，從而達到顯示圖像的目的。 產能持續(xù)增加，新生產線向大尺寸產品集中液晶電視是未來的主要增長點1.3.2 發(fā)展特點：1.3.3產業(yè)分布狀況產業(yè)目前主要集中在日本、韓國、中國（包括中國大陸和中國臺灣）。主要TFT-LCD廠商：三星電子：韓國在TFT-LCD領域最大的研制和生產廠家，產能20% 重要技術：薄膜晶體管制造工藝、用于彩色濾光片碳基有機光刻膠、光源模擬驅動電路、（超）構型垂直取向（S）PVA 、大尺寸TFT-LCD制造技術、N+刻蝕工藝LG-飛利浦：產能20%產品以中、大尺寸TFT-LCD為主。 重要技術：膽甾液晶彩色濾光片（CF）、低溫多晶硅（LTPS）金屬氧化物半導體技術

7、、聚合物分散液晶調制器、改進超面內開關（ASIPS）技術、新型無縫合技術。友達光電專門生產等離子顯示器（PDP）和液晶顯示器（LCD）產能臺灣第一、全球第三主要技術包括：新型驅動IC設計、低溫多晶硅技術、玻璃上芯片集成技術（COG）、液晶滴注技術（ODF）、（超）多疇垂直取向（S）MVA、光學波長彎曲OCB技術、半穿透半反射技術夏普：日本最大的LCD生產廠商，擁有世界最先進的LCD技術。產品涵蓋所有應用領域，目前已大尺寸為主。主要技術包括：自動體視顯微鏡技術、低溫多晶硅薄膜晶體管、交替電壓驅動法、銦錫氧化薄膜電極、大面積激發(fā)物激光退火、連續(xù)針旋轉、超高開口率技術、超視角技術，超視野、改進超視野

8、、新型超薄型塑料基板、高投射先進TFT-LCD技術等。全球TFT-LCD廠商關系技轉技轉OEM投資投資元太OPTREXST - LCDSony飛利浦佳匯鳥取三洋IDTech友達光電上廣電-NEC統(tǒng)寶光電南京華日群創(chuàng)光電TMDisplayMatsushitaEpsonADI中華映管東芝瀚宇彩晶京東方京東方現(xiàn)代三星電子廣輝電子北方彩晶PhilipsLG-Philips LCDHitachi富士通LGENEC奇美電子夏普IBMCASIOHAPD三洋未投產已投產停止生產韓國廠商中國廠商臺灣廠商日本廠商1.3.4 主要技術發(fā)展情況TFT-LCD研究最早開始于歐美，產業(yè)化由日本完成歐美理論研究與基礎專利日

9、本產品與工藝方面的技術專利中國大陸及臺灣技術源于廠商授權、專利技術掌握較少寬視角技術分類與發(fā)展4種有競爭力的寬視角LCD技術寬視角補償膜（TN+Film）技術垂直取向技術（Vertical Alignment, VA )面內開關技術（In Plane Switching, IPS)邊緣場開關技術（ Fringe Field Switching, FFS)1.4 FPD其他的新技術、新產品有機電致發(fā)光（OLED）在發(fā)光層上使用有機化合物的發(fā)光型顯示器有機發(fā)光材料OLED發(fā)光二極管顯示屏由幾萬個至幾十萬個半導體放光二極管代表的像素點均勻排列組成，不同色彩的LED像素點有不同的材料制造。場發(fā)射顯示器

10、是一種低電壓陰極射線熒光顯示裝置原理與CRT相似，不同處在于電子槍微型化數(shù)字光源處理（DLP）以數(shù)字微透鏡裝置（Digital Micromirror Device, DMD）為核心技術 硅基液晶顯示 單晶硅上生長電晶體，利用半導體集成制作驅動面板，然后在電晶體上透過研磨技術磨平，并在上面鍍鋁膜電極作為反射鏡，形成CMOS有源點陣基板，然后將CMOS基板與含有ITO透明電極之上玻璃基板貼合，再抽入液晶，進行封裝。像素電極同時也作為反射鏡，像素的尺寸一般可以做的很小約為720m，開口率高達96%，對于百萬像素的高分辨率的基板的大小還不到一英寸。 LCOS(Liquid Crystal on Si

11、licon)它是一種采用有源點陣反射式液晶顯示技術。是LCD與CMOS集成電路有機結合的反射型新型顯示技術。電子紙夢幻技術電子墨水顯示 電子紙技術的途徑主要包括有膽固醇液晶顯示技術、電泳顯示技術（EPD）以及電潤濕顯示技術等。其中以電泳顯示技術為最有前途的技術途徑。 1.5 中國液晶產業(yè)及現(xiàn)狀1.5.1 發(fā)展歷程第一階段：1980-19851985-1990第二階段：19891992-2003 4英寸基片玻璃以下LCD試驗線，手表、計算器7英寸生產線TN-LCD生產線1414、1214 STN-LCD第三階段：2003第四階段：2009-至今長春TFT-LCD生產線、京東方、上廣電、龍騰光電5

12、代線京東方合肥生產線、北京亦莊生產線南京與夏普合作生產線深圳LG生產線1.5.2 發(fā)展現(xiàn)狀2008年開始LCD電視在中國的銷售首度超過傳統(tǒng)的CRT電視。國內液晶電視市場未來有望超過4,000萬臺/年。2009年春季，國務院出臺的電子信息產業(yè)調整和振興規(guī)劃對平板顯示行業(yè)進行直接支持。我國利用經濟危機時期，引進高世代液晶面板生產線計劃集中出臺，總投資超過2,000億元，實現(xiàn)我國TFT-LCD面板產業(yè)的突破。大多數(shù)的投資項目都將于2011-2012年投產。我國液晶面板生產能力的大幅提升有望改變全球行業(yè)格局。 中國大陸TFT-LCD廠商生產進展狀況 北京京東方上廣電-NEC北方彩晶南京新華日飛利浦佳匯

13、TFTLCD南京瀚宇南京統(tǒng)寶深圳唯冠蘇州日立蘇州光寶康吳江華映川奇光電南京樂金飛利浦蘇州三星上海奇美四川長虹深圳群創(chuàng)光電深圳眾人TFTLCM2004200320022001年及以前北京京東方蘇州友達東莞三星SDI規(guī)劃中建設中生產中LCM廠商LCD廠商上海華嘉 汕尾信利東莞光威汕尾信利東莞東芝松下深圳IDTech無錫夏普中國大陸TFT-LCD投資別分布 南京瀚宇深圳唯冠吳江華映已累計投資2億美元蘇州光寶康南京樂金飛利浦蘇州三星深圳群創(chuàng)光電計劃投資30億人民幣深圳眾人南京新華日投資5400萬美元北京京東方北方彩晶蘇州友達已累計投資2億美元東莞三星SDI上廣電-NEC計劃投資10億美元飛利浦佳匯蘇州

14、日立韓國日本其它上海華嘉 東莞光威汕尾信利規(guī)劃中建設中生產中LCM廠商LCD廠商東莞東芝松下深圳IDTech南京統(tǒng)寶無錫夏普第二章 光度和色度n2.1 人眼構造n2.2 光特性與人眼的視覺特性n2.3 人眼的分辨力與視覺殘留n2.4 光度學的幾個基本物理量n2.5 顏色基本特性與顏色混合2.1人眼構造 眼是人 眼的視覺器官，由眼球、視路和附屬器官組成。眼球是視覺器官的主要部分，略成球形。它是一個完整而精細的光學結構，有屈光系統(tǒng)（包括角膜、房水、晶狀體和玻璃體），遮光系統(tǒng)（包括瞳孔、虹膜、睫狀體、脈絡膜和鞏膜）和感光系統(tǒng)（包括視網膜和視神經）。在三大部分的密切配合下，共同完成眼球的視覺功能。結構

15、方面：結構方面：cornea 眼角膜，相當于對焦系統(tǒng)和鏡頭保護鏡 iris 虹膜，相當于光圈 pupil 瞳孔，相當于鏡頭 retina 視網膜，相當于膠片或感光芯片 人眼的焦距：相當于全副相機的22mm24mm焦距 精度：大約相當于576萬像素 ISO感光度：在大晴天可以達到1，低照明度下約800，在明亮的環(huán)境下面，人眼的對比度范圍可以達到10000:1 光圈值：最大光圈為f/2.1 f/3.8，最小光圈為f/8.3 f/11 快門：最快快門大概在1/200秒左右 參數(shù)方面：進入人眼的光子首先通過前面的眼球晶體晶體，并匯聚到后面的視網膜視網膜上，然后被視網膜上的感光細胞所察覺。視網膜上的感光

16、細胞有兩種：一是桿狀細胞，二是視錐細胞。 桿狀細胞的感光靈敏度很高，負責光線不足情況下的視覺，故稱為暗視覺；不能感覺顏色。視錐細胞負責感知顏色和明亮情況下的視覺，故稱為亮視覺。 視錐細胞功能的重要特點是它具有辨別顏色的能力 有三種視錐細胞，分別對430nm（藍光）、535nm（綠光）、575nm（紅光）敏感，并且總體來說，在555nm處具有一個峰值，這就是人眼在明亮條件下對白光的感覺峰值。 人眼對顏色光的感知靈敏度（即視錐細胞的感光靈敏度）是每秒至少有200000個光子；能夠到達視網膜的閾值光子數(shù)大約也是1/10，即20000個光子。 2.2 光特性與人眼的視覺特性波長范圍/nm顏色38043

17、0紫430470藍470500青500560綠560590黃590620橙620780紅人眼視覺特性 (1)從空間頻率域來看，人眼是一個低通型線性系統(tǒng)，分辨景物的能力是有限的。由于瞳孔有一定的幾何尺寸和一定的光學像差，視覺細胞有一定的大小，所以人眼的分辨率不可能是無窮的，HVS對太高的頻率不敏感。 人眼對亮度的響應具有對數(shù)非線性性質，以達到其亮度的動態(tài)范圍。由于人眼對亮度響應的這種非線性，在平均亮度大的區(qū)域，人眼對灰度誤差不敏感。 (3)人眼對亮度信號的空間分辨率大于對色度信號的空間分辨率。(4)由于人眼受神經系統(tǒng)的調節(jié)，從空間頻率的角度來說，人眼又具有帶通性線性系統(tǒng)的特性。由信號分析的理論可

18、知，人眼視覺系統(tǒng)對信號進行加權求和運算，相當于使信號通過一個帶通濾波器，結果會使人眼產生一種邊緣增強感覺一一側抑制效應 (5)圖像的邊緣信息對視覺很重要，特別是邊緣的位置信息。人眼容易感覺到邊緣的位置變化，而對于邊緣的灰度誤差，人眼并不敏感。 (6)人眼的視覺掩蓋效應是一種局部效應，受背景照度、紋理復雜性和信號頻率的影響。具有不同局部特性的區(qū)域，在保證不被人眼察覺的前提下，允許改變的信號強度不同。人眼在可見光譜范圍內的視覺靈敏度是不均勻的,它隨波長的變化而變化。 色覺向度：色彩、亮度和飽和度 色彩：取決于光的波長 亮度：亮度的高低則與光的波幅成正比，但也與光的波長有關 例：在白天，波長550n

19、m左右的光最亮，而在夜晚，波長510nm左右的光最亮 飽和度：顏色的純度。其飽和度越大，其色彩越鮮艷，反之，越灰暗。 2.3 人眼的分辨力與視覺殘留分辨力 人眼的分辨力是人眼剛能分辨出被觀察物體上相鄰兩點至人眼所張視角的倒數(shù)。 A人眼對彩色細節(jié)的分辨力遠比對高亮度細節(jié)的分辨力低，而且對于不同色調的細節(jié)，其分辨力也不一樣 細節(jié)色別黑白黑綠黑紅黑籃紅綠紅籃綠籃相對分辨力100949026402319 人眼在觀察景象時，光信號傳人大腦神經，需經過一段短暫的時間，光的作用結束后，視覺形象并不立即消失，這種殘留的視覺稱“后像”，視覺的這一現(xiàn)象則被稱為“視覺暫留”。人眼仍能繼續(xù)保留其影像0.1-0.4秒左

20、右的圖像 視覺殘留 視覺殘留是光對視網膜所產生的視覺在光停止作用后，仍保留一段時間的現(xiàn)象，其具體應用是電影的拍攝和放映。原因是由視神經的反應速度造成的.其時值是二十四分之一秒。是動畫、電影等視覺媒體形成和傳播的根據(jù)。2.4 光度學的幾個基本物理量 光通量 發(fā)光強度 亮度 照度 出光度光通量：單位為“流明流明”。光通量通常用來表示 符號：lm 對于單色光每單位時間到達、離開或通過曲面的光能數(shù)量。 evK對于多波長光 dVKevmax發(fā)光強度發(fā)光強度的單位為坎德拉，符號為cd，它表示光源在某球面度立體角(該物體表面對點光源形成的角）內發(fā)射出1lm的光通量。 1cd=1lm/1sr （sr-立體角的

21、球面度單位） 40W白熾燈正下方具有約30cd的發(fā)光強度。有燈頭和燈座的遮擋，在這方向上沒有光射出，故此方向的發(fā)光強度為零。加燈罩后，向下的光通量增加，而燈罩下方立體角未變，故光通量的空間密度加大，發(fā)光強度由30cd增加到73cd。 照度是反映光照強度的一種單位，其物理意義是照射到單位面積上的光通量，照度的單位是每平方米的流明（Lm）數(shù)，也叫做勒克斯（Lux），即：1Lux=1Lm/m2關系：1lux=1lm/平方米=1cdsr/平方米一只100W的白熾燈，其發(fā)出的總光通量約為1200Lm，若假定該光通量均勻地分布在一半球面上，則距該光源1m和5m處的光照度值分別是多少？ 照度單位（lux）d

22、dE天氣 照度LUX 室內場所晴天 30000300000 生產車間 10 500陰天 3000 辦公室 30 50日出日落 300 餐廳 10 30月圓 0.3 0.03 走廊 5 10星光 0.0002 0.00002 停車場 1 5陰暗夜晚 0.003 0.0007常見自然環(huán)境照度亮度是指發(fā)光體（反光體）表面發(fā)光（反光）強弱的物理量。人眼從一個方向觀察光源，在這個方向上的光強與人眼所“見到”的光源面積之比，定義為該光源單位的亮度，即單位投影面積上的發(fā)光強度。亮度的單位是坎德拉/平方米（cd/m2） 亮度是人對光的強度的感受。它是一個主觀的量。與亮度不同的，由物理定義的客觀的相應的量是光強

23、。 亮度dAdIL 出光度（Luminous Exitance）：單位面積上發(fā)出的光通量，單位是lm/m2。出光度ddM2.5 顏色基本特性與顏色混合2.5.1 顏色的基本特性：飽和度：顏色的鮮艷程度是強還是弱，飽和度越高，色彩越艷麗、越鮮明突出，越能發(fā)揮其色彩的固有特性。色調：色調是相對連續(xù)變化的。明度：顏色是亮還是暗，是指各種純正的色彩相互比較所產生的明暗差別。在純正光譜中，黃色的明度最高，顯得最亮；其次是橙、綠；再其次是紅、藍；紫色明度最低，顯得最暗。 2.5.2 顏色的混合2.5.2.1加法混色：將兩種不同色彩的光混合，重疊的部分比起原來的光會更加的明亮。其明亮的程度相當于兩種光明亮程

24、度之和。 在加法混色中，越多的色彩混合在一起，所得到的色彩越光亮。 時序混色空間混色利用三原色圖場循序地再人眼視覺殘留的時間內來合成彩色的圖像即三原色的色度分別依序切割在三個不同的顯示時段，表現(xiàn)在同一畫素中，由于人眼視覺殘留的影響，導致三個不同光強度的三原色重疊，得到彩色效果將空間的某特定點分割成三個細小的原色點，再通過控制三原色點的光亮度強弱，而得到混色加成的效果。常見的彩色顯示器，絕大多數(shù)是使用空間混色法來達到彩色化效果。減法混色：色料三原色（紫紅、黃、藍綠）按照一定的比例混合可以得到各種色彩。理論上三原色等量混合可以得到黑色。因為色料越混合，越灰暗，所以稱為減法混色。 水彩、油畫、印刷等

25、，它們產生各種顏色的方法都是減法混色。 2.5.2.2 減法混色2.5.3 表色系和色度圖2.5.3.1芒塞爾色系（Munsell color system） 用一個三維空間的類似球體模型，把各種顏色的三要素：色調、明度、飽和度全部表示出來。 色調H：以5種基本顏色（R、Y、G、B、P）和它中間色配置在圓周上，并按一定規(guī)則把圓周100等分，用1到100進行編號，用于表示顏色。明度V：以無色彩為基準，當光全部吸收的理想黑色時，V=0；光全部反射的理想白色食物，V=10飽和度C：圓形的中心是中灰色，其亮度和圓周上的各種顏色的明度是相等的。從圓周向圓心過渡，表示顏色的飽和度逐漸降低。中心C=0，為無

26、色彩標定的方法是先寫出色相H，再寫明度值V，在斜線后寫彩度C。 HVC色相明度值彩度明度明度飽和度色調黑白RYGBP芒賽爾表色體系立體模型2.5.3.2 CIE表色體系此體系用三個參數(shù)，一個是亮度L（luminance），另兩個是顏色分量，分別為a，代表從綠（green）到紅（red），另一個是b，代表從藍（blue）到黃（yellow）。在電視工業(yè)中，為了配色方便，CIE制定了 XYZ計色制。 CIE（國際照明委員會，法文全稱為“Commission International dEclairage”）體系是1931年建立的一種色彩測量國際標準第三章：圖像質量與顯示器性能 3.1 圖像信息的

27、產生與傳輸 3.3 圖像的逐行與各行掃描 3.2 圖像中的像素 3.4 電視圖像的基本參數(shù) 3.5 顯示器的主要性能3.1 圖像信息的產生與傳輸 靜止圖像與活動圖像 電子圖像：圖像信息：指表示圖像的信號是用與圖像空間位置響應的亮度或色彩變化分布函數(shù)所表示的光信號；或者是通過掃描等技術手段， 由光信號轉換的隨時間變化的電壓變化函數(shù)電信號。前者稱為圖像，后者成為圖像信號。3.2 圖像中的像素像素：就是圖像最基本的單位（Pixel），最簡單的示范，就是利用圖像編輯軟件，將圖像放大至無法分割的圖像單位。 單一像素長與寬的比例不一定是正方形（1：1），依照不同的系統(tǒng)尚有“1.45：1”以及“0.97：1

28、”的比例，每一個像素都有一個對應的色板。 越高位的像素，其擁有的色板也就越豐富，越能表達顏色的真實感。 1bit2色4bit16色16bit32768色24bit16777216色8bit256色6bit64色 分辨率是指單位長度上像素的多少，單位長度上像素越多，圖像就越清晰。一個像素是顯示器上顯示的光點的單位，是觀看實際成像工作的地方。每英寸像素是分辨率的度量單位，同時也是在一幅圖像上工作的度量單位。 分辨率既可以指圖像文件包括的細節(jié)和信息量，又可以指輸出、輸入或者顯示設備能夠產生的清晰度等級，它是一個綜合性的術語。 常見的分辨率有以下幾種類型： （1）圖像分辨率指圖像中每單位長度所包含的像

29、素或點的數(shù)目，常以像素/英寸（ppi）為單位來表示。如72ppi表示圖像中每英寸包含72個像素或點。分辨率越高，圖像將越清晰，圖像文件所需的磁盤空間也越大，編輯和處理所需的時間也越長。 （2）顯示器分辨率 顯示器分辨率是指顯示器上每單位長度顯示的像素或點的數(shù)目，常用點/英寸（dpi）為單位來表示。 PC顯示器的典型分辨率約為90dpi，蘋果機顯示器的典型分辨率約為72dpi。 顯示器分辨率與圖解分辨率不同的是：顯示器分辨率是固定的，不可更改，而圖像分辨率可以更改。 （3）輸出分辨率 輸出分辨率又叫打印分辨率，指照排機、繪圖儀或激光打印機等輸出設備在輸出圖像時每英寸所產生的油墨點數(shù)。若使用與打印

30、機輸出分辨率成正比的圖像分辨率，就能產生較好的輸出效果。 打印機中，一般噴墨彩色打印機的輸出分辨率為182720dpi，激光打印機的輸出分辨率為300 600dpi，而照排則可達到1200 2400dpi，甚至更高。 （4）圖像分辨基本標準 普通顯示器的分辨率 默認分辨為72像素/英寸 * 大型燈箱圖像一般不低于30像素/英寸。* 發(fā)布于網頁上的圖像分辨通?？梢栽O置72像素/英寸或96像素/英寸。* 報紙圖像通常設置為120像素/英寸或150像素/英寸。3.3 圖像的逐行與各行掃描通常顯示器分隔行掃描和逐行掃描兩種掃描方式 隔行掃描就是每一幀被分割為兩場，每一場包含了一幀中所有的奇數(shù)掃描行或者

31、偶數(shù)掃描行，通常是先掃描奇數(shù)行得到第一場，然后掃描偶數(shù)行得到第二場。由于視覺暫留效應，人眼將會看到平滑的運動而不是閃動的半幀半幀的圖像。因此每幅圖像需掃描兩次才能完成，造成圖像顯示畫面閃爍較大。 逐行掃描：每一幀圖像由電子束順序地一行接著一行連續(xù)掃描而成，這種掃描方式稱為逐行掃描。 數(shù)字電視制定標準中包含多種掃描方式480 i720 i1080 i480 p720 p1080 pi 表示逐行p 表示隔行逐行掃描能夠提供較高質量的圖像，是目前電視發(fā)展的一個方向3.4電視圖像的基本參數(shù) 3.4.1 圖像清晰度 指人眼宏觀看到的圖像的清晰程度，是由系統(tǒng)和設備的客觀性能的綜合結果造成的人們對最終圖像的

32、主觀感覺。 清晰度這種主觀感覺是可以進行定量測試的，即可以用黑白相間的線條的粗細來衡量，并有標準的測試方法和測試圖，其測量數(shù)據(jù)有明確的單位，即電視線TVL 3.4.2 電視系統(tǒng)的分辨力 電視系統(tǒng)的分辨力是指電視系統(tǒng)本身分辨圖像的能力，不受人的主觀因素的影響，一般來說，掃描行數(shù)越多，電視系統(tǒng)的分辨率越高。 垂直清晰度M主要取決于圖像的有效行數(shù)Z，由于不是所有的行正好掃描的圖像的分界線上，有效行數(shù)還要乘一個凱爾系數(shù)K1對于逐行掃描：M=K1Z對于隔行掃描：M=K1K2Z，其中K2為隔行掃描系數(shù)在同一電視系統(tǒng)中，水平分辨率與垂直分辨率相同時，圖像質量最好。當圖像的寬高比為A時，則水平清晰度N為：N=

33、AM=A K1K2Z3.4.3 視頻信號帶寬、場頻與掃描行數(shù) 視頻信號的頻帶寬度 圖象信號又稱視頻信號。欲求其頻帶寬度，必須知其最高和最低頻率。圖象信號的最低頻率幾乎接近于零。圖像的最大帶寬可由下式計算: fmax=1/2 A K1K2Z2fp A為圖像寬高比，fp幀頻選擇場頻主要考慮畫面無閃爍、不受電壓干擾、活動圖像又連續(xù)感、占用帶寬盡可能窄等因素場頻一秒鐘所進行的畫面掃描次數(shù)隔行掃描法，其場頻是幀頻的2倍掃描行數(shù)Z掃描行數(shù)的確定，主要考慮圖象的清晰度與圖象信號帶寬兩方面的因素。 我國廣播電視采用625行 高清晰度電視 電視的掃描行數(shù)增加到1000行以上，視頻信號帶寬相應地在30MHz以上3

34、.5、顯示器的主要性能顯示功能方面可分為：靜態(tài)圖像、動態(tài)圖像及立體圖像顯示器性能的主要指標包括：畫面尺寸、顯示容量（分辨率）、亮度、對比度、灰度、顯示色數(shù)、響應速度、視角、功耗、體積、質量等。 畫面尺寸: 一般用對角線的長度表示。單位用英寸或厘米，常用英寸 顯示容量：表示總像素數(shù)，有時總像素數(shù)也以分辨率表示。分辨率是影響圖像質量的一項重要指標。通常有圖像分辨率與屏分辨率之分。屏分辨率：只是屏幕上所能呈現(xiàn)的圖像像素的密度。以水平和垂直像素的多少來表示圖像分辨率：是指數(shù)字化圖像的大小二者的區(qū)別？亮度表示顯示器的發(fā)光強度。LCD ：表觀發(fā)光型亮度根據(jù)電視機調整狀態(tài)不同，表征屏亮度的參數(shù)指標有4種：最

35、大峰值亮度：有用峰值亮度：有用平均亮度：最大平均亮度：對比度：最大亮度和最小亮度之比分為暗場對比度和亮場對比度，對比度值和測量方法有很大關系。通常情況下，好的圖像對比度要求大于30:1對比度對比度越高，圖像就越清晰，對比度這個參數(shù)已經成為目前很多消費者關注的問題，高對比度的液晶在灰暗的顯示方面要有比較大的優(yōu)勢，過高的對比度會對人眼造成傷害 灰度通常是指圖像的黑白亮度之間的一系列過度層次。灰度與圖像的對比度的對數(shù)成正比，并受圖像最大對比度的限制。日常生活中，一般圖像的對比度不超過100，現(xiàn)代現(xiàn)實中，通常用2的整數(shù)次冪來劃分灰度級。（0255）灰度色域覆蓋率：采用RGB三基色再現(xiàn)彩色時RGB三個基

36、色坐標組成的三角形區(qū)域就是這三種基色所確定的彩色再現(xiàn)區(qū)域，這個區(qū)域與馬蹄形區(qū)域之比就是色域覆蓋率。 色域：CIE1931年公布的人眼可見光譜（380-780nm）。表示顯示顏色的范圍和鮮明程度。通常用CIE1975均勻色度坐標中顯示器的RGB三角形大小來表示。色域和色域覆蓋率色域和色域覆蓋率響應時間：液晶顯示器各像素點對輸入信號反應的速度，即像素由暗轉亮或由亮轉暗所需要的時間(其原理是在液晶分子內施加電壓，使液晶分子扭轉與回復)。常說的25ms、16ms就是指的這個反應時間，反應時間越短則使用者在看動態(tài)畫面時越不會有尾影拖曳的感覺。一般將反應時間分為兩個部分：上升時間(Rise time)和下

37、降時間(Fall time)，而表示時以兩者之和為準。顯示器件一個像素的響應速度與圖像整體的響應速度不一定一樣。一般使用比較使用的方法，即用圖面整體的響應速度來表示。響應時間響應時間決定顯示器每秒所能顯示的畫面幀數(shù)，通常當畫面顯示速度超過每秒25幀時，人眼會將快速變換的畫面視為連續(xù)畫面，不會有停頓的感覺，所以響應時間會直接影響視覺感受，特別是對于游戲玩家。視角：視線與顯示器等的垂直方向所成的角度，觀察物體時，從物體兩端（上、下或左、右）引出的光線在人眼光心處所成的夾角。水平視角：大于等于120垂直視角：大于等于80視角可視角度： 可視角度就是可視角度就是指剛好可以看到指剛好可以看到對比度為對比

38、度為10以上以上的畫面的時候視的畫面的時候視線與垂直屏幕的線與垂直屏幕的平面的夾角。平面的夾角。 開口率單元開口率透光面積（單元開口率透光面積（A）/象素面積（象素面積（B）第四章 常用液晶顯示器扭曲向列相型液晶顯示器TN-LCD超扭曲液晶顯示器STN-LCD薄膜晶體管液晶顯示器TFT-LCD其他類型液晶顯示器液晶顯示的特點平板顯示，具有體積小、重量輕、便于攜帶的特點工作電壓低，功耗小。例如：計算器工作電壓僅為25V，功耗0.001um/mm2左右，一塊氧化銀電池可以使用兩三年。壽命長；一般在5萬小時以上無電磁輻射，對人體無害，不易引起人眼的疲勞被動發(fā)光，不易被強光沖刷易于驅動，易于大規(guī)模集成

39、電路驅動，使其驅動方便結構簡單，沒有復雜的機械部分易于彩色化一、扭曲向列相型液晶顯示器TN-LCD扭曲90度的顯示模式稱為（Twisted Nematic）TN模式任何顯示模式都離不開加電壓使液晶分子的排列發(fā)生變化，從而產生明暗變化這個共通原理TN器件的制備方法兩基板上的摩擦方向互相垂直 90扭曲排列 取向膜和取向處理 取向膜的主流：聚酰亞胺 Polyimide 0.1m厚、高分子膜 在玻璃基板上印刷形成取向處理：使液晶取向排列的過程。摩擦取向機理的兩種解釋：1 摩擦使表面受傷而產生細溝，液晶分子沿溝的方向一致排列。2 摩擦后使取向膜表面產生一種靜電力，使液晶分子沿力的方向排列。物理性質隨方向

40、不同而不同稱為各向異性。實際上，由于摩擦在取向膜上造成各向異性，這種各向異性與液晶分子的各向異性相互作用使得液晶一致排列。 2、摻入手性劑限定扭轉方向3、預傾角2 3 限定立起方式TN 的亮度調整光源：內藏熒光管、太陽光矩陣顯示的信號輸入方式掃描尋址方式：縱向 x 電極上的信號同時輸入；橫向 y 電極上的信號逐線輸入。視頻動畫顯示的要求：每秒更換60幅畫面。如果有300條 y 電極線，那么每線上信號電壓持續(xù)時間為1/(60300) 秒，約0.05毫秒。矩陣顯示中的問題液晶響應速度慢交叉竄擾cross talk通過對TN液晶的改善獲得的STN液晶材料，具有陡峻的透過率 電壓特性，和大的彈性系數(shù)比

41、 K33/K11。展曲彈性常數(shù)：K11扭曲彈性常數(shù)：K22彎曲彈性常數(shù)：K331985年提出適于TN顯示的材料具有較大K33/K11(L/D)具有較大K33/K11的烯屬化合物TN材料二、超扭曲液晶顯示器STN-LCDTN與STN-LCD的區(qū)別TN與STN-LCD電光特性對比實現(xiàn)顯示的條件及光學性質實現(xiàn)顯示的條件及光學性質在液晶盒的關態(tài)，從盒下表面出射光為線偏振光，光在盒內扭曲旋光需滿足的條件為nd()/TFT AM LCD屏結構液晶屏剖面圖液晶屏剖面圖幀反轉幀反轉液晶顯示液晶顯示有源方式有源方式無源方式無源方式點反轉點反轉靜態(tài)驅動法靜態(tài)驅動法動態(tài)驅動態(tài)驅動法動法多路驅多路驅動法動法行反轉行反

42、轉 筆段、棒形筆段、棒形顯示顯示 數(shù)字、文字數(shù)字、文字等等 矩陣顯示矩陣顯示 任意圖形任意圖形 高分辨率彩色視頻顯示高分辨率彩色視頻顯示 液晶顯示主要采用交流驅動液晶顯示主要采用交流驅動1、驅動方式比較、驅動方式比較液液晶晶顯顯示示器器直視型直視型投影型投影型三屏方式三屏方式單屏方式單屏方式前投影型前投影型背投影型背投影型單屏方式單屏方式三屏方式三屏方式透射型（有背光源）透射型（有背光源）液晶顯示器的分類液晶顯示器的分類第五章 薄膜晶體管液晶顯示4.1 概述4.2 TFT結構與特性4.3 TFT液晶顯示原理4.4 非晶硅TFT顯示4.5 多晶硅TFT顯示4.1概述有源矩陣液晶顯示（Active

43、 Matrix LCD, AM LCD)是在每個液晶像素上配置一個二端或三端的有源器件，每個像素的控制都是相對獨立，避免像素間的交叉效應（cross talking)，實現(xiàn)高質量圖像顯示。有源矩陣液晶顯示三端器件晶體管二端器件二極管單晶硅MOSFET，LCOS薄膜晶體管TFTCdSe 、Te等等化合物半導體化合物半導體非晶硅非晶硅a-Si多晶硅多晶硅p-Si金屬金屬-絕緣層絕緣層-金屬，金屬，MIM二級管環(huán)二級管環(huán)背靠背二極管背靠背二極管有源矩陣液晶顯示的分類場效應晶體管（Field Effect Transistor, FET)Metal-Oxide-Semiconductor Field

44、Effect Transistor, MOSFETThin Film Transistor, TFT以單晶硅MOSFET為代表的微型LCD-Liquiid Crystal On Silicon,LCOS指用半導體薄膜材料制成的絕緣柵場效應晶體管，通常由半導體薄膜和與其一側表面相接觸的絕緣層組成，具有柵電極、源電極、漏電極TFT AM LCD屏結構液晶屏剖面圖液晶屏剖面圖G1G2G3GmGm-1S1S2S3Sn-1 SnSource 線儲存電容Gate 線液晶電容TFT1264.2.1單一像素結構AABBAATFT存儲電容(Cst)BBGDSLW4.2 TFT結構與特性CgdClcRlcCsCg

45、sCdsCspVsVgVcomVpSummary柵電極引線信號引線TFT器件ITO像素電極存貯電容VpVcomVsig.cVgVpVpVsigVoffset饋入特性保持特性 0第n幀第n+1幀TFT的等效電路通常的a-Si TFT主要由玻璃基板、柵電極、柵絕緣層、半導體活性層a-Si,歐姆接觸層n+a-Si、源漏電極及保護膜等組成，其中柵絕緣層和保護膜一般采用SiN。 a-Si TFT 的結構可分為四種典型結構:源、漏、柵三電極位于半導體活性層a-Si同一側的平面結構，其中源、漏、柵三電極位于a-Si層上側的稱正柵平面結構，源、漏、柵三電極位于a-Si層下側的稱倒柵平面結構;源、漏、電極與柵電

46、極位于a-Si層兩側的交錯結構，其中柵電極在a-Si層上側，源、漏電極在a-Si層下側的稱正柵交錯結構或頂柵結構，柵極在a-Si下側，源、漏電極在a-Si層上側的稱倒柵交錯結構或底柵結構。金屬 氧化物 半導體晶體管（ MOST ） 理想MOS 結構的表面空間電荷區(qū)半導體表面空間電荷區(qū)圖為典型的金屬 氧化物 半導體結構。鋁金屬電極和P 型硅被一薄的二氧化硅層隔開。這種結構也稱為MOS 電容器。 4.2.2 TFT特性載流子積累、耗盡和反型 載流子積累 緊靠硅表面的多數(shù)載流子濃度大于體內熱平衡多數(shù)載流子濃度時， 稱為載流子積累現(xiàn)象。當金屬電極上加上負電壓時，在半導體表面形成負表面電勢S ，表面空間

47、電荷區(qū)中能帶圖向上彎曲。由于費米能級EF保持常數(shù)，能帶向上彎曲使接近表面處有更大的Ei E F ，因此，與體內相比，在表面處有更高的空穴密度和更低的電子密度，結果使空穴在表面積累，增加了表面的電導率。 當 金 屬電極加上不太大的正偏壓VG 時， 表面勢S 為正，空間電荷區(qū)中能帶向下彎曲，準費米能級E i 靠近費米能級E F ， E i E F 值減小，表面空穴密度低于體內熱平衡值，造成多數(shù)載流子空穴的耗盡。少數(shù)載流子電子有所增加，但由于平衡少子數(shù)目極小， 因此，少子數(shù)目仍然可以忽略?？臻g電荷由沒有空穴中和的固定的受主離子構成。 載 流 子 耗 盡 載 流 子 反 型 若在耗盡基礎上進一步增加偏

48、壓V G ， MOS 系統(tǒng)半導體表面電荷區(qū)中的能帶進一步下彎。大的能帶彎曲使硅表面及其附近的禁帶中央能量E i 超越恒定的費米能級，即來到費米能級E F 的下面。由于少數(shù)載流子電子濃度高于本征載流子濃度而多數(shù)載流子空穴的濃度低于本征載流子的濃度， 這一層半導體由P 型變成了N 型，稱為反型層。這種現(xiàn)象稱為載流子反型。 MOS 場效應晶體管 基本結構 138G1G2G3GmGm-2Gm-1S1S2S3Sn-2 Sn-1 SnArray 面板示意圖139 1.TFT元件類似開關，液晶元件的作用類似電容，借Switch的on/off對電容存儲電壓值進行更新、保持。2. ON時信號寫入（加入、記錄）在

49、液晶電容上，在off時間，可防止信號從液晶電容泄露。3.在必要時可保持電容與液晶電容并聯(lián)，以改善其保持特性。保持電容TFT元件加入電壓液晶140 1.上圖為TFT一個像素的等效電路圖，掃描線連接同一列所有TFT柵極電極，而信號線連接同一行所有TFT源極電極。2.當ON時信號線的資料寫入液晶電容，此時，TFT元件成 低阻抗(RON)，當OFF時TFT元件成高阻抗(ROFF)，可防 止信號線資料的泄露。3.一般RON與ROFF電阻比至少約為105以上。掃描線信號線RONROFF液晶保持電容GDS141TFT元件的運作原理(1)VgsVth：信號讀取DSGGDSCLCcomG GD DS SV VG

50、SGS V VththV VSDSDDSGTFT元件在柵極(G)給予適當電壓(VGS起始電壓Vth ,注),使通道(a-Si)感應出載流子(電子)而使得源極(S)漏極 (D)導通。 【注】：Vth 為感應出載流子所需最小電壓。142(2)VgsVth則ON,當VGSVth則OFF。143DSGVDSIdsVgsVthVgs=Vth+2Vgs=Vth+4Vgs=Vth+6Vgs=Vth+8線性區(qū)飽和區(qū)VgdVth一 VgsVth：形成感應通道Ids=1/2unCox(W/L)(Vgs-Vth)Vds-Vds2三 VgsVth&VgdVth：信號讀取DSGGDSCLCcomG GD DS

51、SV VGSGS V VththV VSDSDDSGTFT元件在柵極(G)給予適當電壓(VGS起始電壓Vth ,注),使通道(a-Si)感應出載流子(電子)而使得源極(S)漏極 (D)導通。 【注】：Vth 為感應出載流子所需最小電壓。174(2)VgsVth則ON,當VGSVth則OFF。175DSGVDSIdsVgsVthVgs=Vth+2Vgs=Vth+4Vgs=Vth+6Vgs=Vth+8線性區(qū)飽和區(qū)VgdVth一 VgsVth：形成感應通道Ids=1/2unCox(W/L)(Vgs-Vth)Vds-Vds2三 VgsVth&VgdVth：進入夾止區(qū)(在 Drain側通道消失)

52、Ids=1/2unCox(W/L)(Vgs-Vth)2影響Ids之重要參數(shù)1. Vth2. un：Mobility3. Cox：Gate到Channel的電容4. W/L176存儲電容AAAA目的：降低TFT關閉時，因Cgs所引 起的像素電壓變化(Voltage Offset)。VgVSV像素電壓Source 線GDSGate 線CstCLCComVgVsCgs1771. 臨界電壓：Vth2. 電子遷移率(Mobility)：un Vp=unE3. Ion/Ioff4. 開口率(Aperture Ratio) (1)TFT；(2)Gate&Source 線；(3)Cst； (4)上下基

53、板對位誤差；(5)Disclination of LC5. 因Cgs產生之DC Voltage Offset6. 信號傳輸時的時間延遲。 (Time Delay)及失真(Distortion)TFT-LCD關于Array之重要參數(shù)178Gate DriverSource DriverArray面板信號傳輸說明4.3 非晶硅TFT的結構與特點amorphous Silicon, a-Si結構分類：頂柵、倒柵非晶態(tài)半導體存在擴展態(tài)、帶尾定域態(tài)、帶隙中的缺陷態(tài)。非晶態(tài)半導體的費米能級基本上不隨溫度變化非晶硅的遷移率比單晶硅低23個數(shù)量級非晶硅的光吸收邊有很長的拖尾特點： a-Si TFTa-Si T

54、FT在在TFT-LCDTFT-LCD中的作用中的作用功能：功能：1) 1) 確認柵引線上是否有電確認柵引線上是否有電壓壓2) 2) TFTTFT打開打開3) 3) 確認數(shù)據(jù)引線上是否有確認數(shù)據(jù)引線上是否有數(shù)據(jù)信號電壓數(shù)據(jù)信號電壓4) 4) 液晶分子偏轉液晶分子偏轉5) 5) 屏幕顯示內容改變屏幕顯示內容改變4.4 低溫多晶硅（Low Temperature Ploy Silicon，LTPS）一般情況下低溫多晶硅的制程溫度應低于攝氏600度，尤其對LTPS區(qū)別于a-Si制造的制造程序“激光退火”(laser anneal)要求更是如此。與a-Si相比，LTPS的電子移動速度要比a-Si快100

55、倍，每個LTPS PANEL都比a-Si PANEL反應速度快；其次，LTPS PANEL外觀尺寸都比a-Si PANEL小。顯著優(yōu)點：1、把驅動IC的外圍電路集成到面板基板上的可行性更強；2、反應速度更快，外觀尺寸更小，聯(lián)結和組件更少；3、面板系統(tǒng)設計更簡單；4、面板的穩(wěn)定性更強；5、解析度更高，缺點：難以抑制泄露電流或是關態(tài)電流第六章 液晶顯示器生產工藝及其原材料5.1 液晶顯示器件設計5.2 液晶顯示器生產工藝及環(huán)境5.3 液晶顯示器原材料1 12 23 34 45 56 64 48 89 9131310102 21212181811117 719191 1202014141515161

56、61717212122221.1.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.取向層取向層 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.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.有機半導體有源層有機半導體有源層 15.TFT15.TFT源電極及引線源電極及引線 16.16.各向異性導電膠（各向異性導電膠（ACFACF）17.TCP 17.TCP 18.18.驅動驅動IC

57、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）液晶顯示器件的基本結構液晶顯示器件的基本結構新樣品制作流程概述外觀圖的設計LCD外形的長為多少，寬為多少：39.2. 0.2；16.2 0.2LCD可視區(qū)長為多少寬為多少：37.2VA；12.2VALCD大片的長為多少，寬為多少： 39.2. 0.2；16.2 0.2LCD小片的長為多少，寬為多少：39.2 0.2；14.2 0.2引線電極共有多少：32個引線電極的長為多少，寬為多少：2.0；0.5引線電極的間隙是多少：0.5引線電

58、極(第一根)距玻璃邊緣的距離為多少：4.1封口的大小和位置如何：封口膠最大涂布范圍6.0MAX封口中心距離下面大片玻璃的上邊緣7.1，距下邊緣9.1可視區(qū)距小片玻璃邊緣距離如何：距上下左右各1.0LCD大片在下還是小片在下：大片在下偏光片的外形尺寸如何：距離小片玻璃邊緣上下左右各0.5 0.4LCD玻璃厚度為多少；0.550.1技術條件中幾項指標都表示什么意思；DISPLAY MODE: TN POSITIVE/TRANEFLECTIVE顯示模式： TN正型（白底黑字）半反半透DRIVE METHOD: 1/4 DUTY , 1/3 BIAS4路驅動（4個commom線）， 1/3偏壓DRIV

59、E VOLTAGE: 驅動電壓3.0VVIEWING DIRECTION: 視角 6.0 clockOP TEMP: 工作溫度 050度ST TEMP: 保存溫度-1060度LCD共有多少段需要顯示：應該有274個筆段需要顯示,上基板有4個commom電極，下基板有27個segment電極，它們的交叉處就是需要顯示的筆段數(shù)。菲林版的設計 光刻中要用到具有特定圖形的光刻掩模版。光刻掩模版分鉻板和膠片兩種，常用的軟性膠片掩模版，通常稱為菲林，習慣上又叫做掩膜。LCD生產工藝中幾個比較重要的工序分為光刻、PI涂覆、摩擦、絲印成盒等幾個工序。光刻工序是在ITO玻璃上刻出電極圖形其中曝光中所用的掩模版(

60、稱為菲林版)需要設計Masku和Maskd兩張光刻版。PI涂覆方式有幾種，但目前較流行的是選擇涂覆。選擇涂覆要用一種凸版制作凸版需要菲林膠片，這種菲林膠片也需要依LCD而設計。絲印成盒工序需要絲網印刷絲網印刷所用的絲網制作，也需要兩張菲林膠片，一張是印封邊框的Seal版，另一張是印導電點的Dot版。集成度：一個標盒所能設計出的LCD產品的個數(shù)就稱為集成度。通常玻璃基板有三種：300mmx360mmx11mm300mm360mm07mm，300mmx300mmx 055mm。集成度N1和N2中較大的就是可以設計出的集成度。菲林排版原則：排版方向要有利于單元圖形數(shù)量最大。排版時圖形排列要中心對稱，且與PI版和絲網版能配