LCDASG技术

TFT-LCD介绍：薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)是平板显示领域中最重要的一种,由于其具有众多优点，是唯一可跨越所有尺寸的显示技术，应用领域非常广泛，如电视、笔记本电脑、监视器、手机等。TFT在LCD中起着传输和控制电信号的作用，即通过它确定施加在液晶层上的电压的大小。当向液晶面板施加电压，液晶分子开始转动，光线穿过偏光片及液晶层后就可以形成一定画面。TFT-LCDPanel结构：TFT-LCD在技术原理及工艺制程方面均比TN和STN复杂得多。简单地说，TFT-LCD的基本结构为两片玻璃基板中间夹着一层液晶层，主要由偏光片、玻璃基板、公共电极、像素电极、控制IC、彩色滤色膜等构成。通常将具有彩色光阻的基板称为CF基板，制作了TFT阵列的基板称为array基板。背光模组位于LCD面板下作为光源。TFT-LCD面板结构及TFT基本结构示意图如图1和2所示。图1TFT-LCDpanel结构图2TFT基本结构TFT-LCD像素结构：TFT位于扫描电极和信号电极的交叉点处，它的漏极和源极分别与信号电极和像素电极相连，栅极与扫描电极相连。TFT-LCD面板像素结构示意图如图3所示。彩色滤色膜由红、绿、蓝三种颜色的光阻、黑矩阵，保护膜和公共电极几部分组成。图3TFT-LCD基本结构TFT-LCD三段主要制程：前段:前段的Array制程与半导体制程相似，但不同的是将薄膜晶体管制作在玻璃基底上而非晶圆上。中段：中段的Cell是将前段Array基板与彩色滤光片的玻璃基板贴合，并在两片玻璃基板间滴入液晶(LC)后段(模组组装)：后段模组组装制程是将Cell制程后的面板与其它如背光单元、电路、外框等多种零组件组装的过程。TFT先进技术：技术名称优点缺点1.半反射半透射技术（Transflective）省电、室外显示效果好制程复杂、良率降低2.多畴垂直取向/电极图形垂直取向技术(MVA/PVA)视角广、对比度高、响应时间短、不需要摩擦制程制程复杂、良率降低3.平面内转换技术(IPS)视角广、低色移制程复杂、良率降低、透过率低、耗电量高4.光学补偿弯曲排列技术（OCB）响应速度快（包括低温情况）、视角广制程复杂、良率降低、需要预置电压5.有机膜高开口率技术（HAR）开口率高、透过率高制程复杂、良率降低、增加材料成本6.场序彩色液晶显示快速响应、宽色域范围、低功耗、需要开发专用IC及背技术（FIELDSEQUENTIAL）制程简单、分辨率高、降低成本光单元7.非晶硅栅驱动器与有源矩阵显示集成技术（ASG）成本更低、结构更紧凑、机械可靠性更高发热量高8.4掩模版技术（4MASK）产量提高、成本降低良率降低1.半反射半透射技术(Transflective)半反射半透射式TFT-LCD可以同时保证户内和户外良好的信息可读性，其同时把透过式和反射式LCD的优点结合到一起，每一个像素中包括透过部分和反射部分。在室内环境光不足的情况下，TFT-LCD依靠背光单元发出的光透过像素的透射部分照亮整个显示屏，并能获得很好的亮度、对比度和色彩饱和度等显示特性。在户外环境光充足的情况下，TFT-LCD依靠屏内反射部分反射环境光进行显示，因此可以很大程度地降低能耗。半反半透技术示意图如图4所示。图4半反半透技术示意图2.多畴垂直取向技术(VA)垂直取向技术是一种很有发展前景的广视角技术，它的畴分割是通过在像素电极上形成结构物的方法实现的。垂直取向模式的优点是正面对比度极高，可以很容易得到500：1以上的值。另外，在制程上不需要摩擦处理。VA模式LCD工作于常黑模式，大大降低了液晶面板出现“亮点”的可能性。图5是一种垂直取向LCD的结构示意图。图5一种垂直取向LCD结构示意图3.平面内转换技术(IPS)在IPS技术中，液晶分子的长轴不是垂直于基板而是平行于基板。当对液晶盒加电后，液晶分子在与基板平行的平面内进行，所以被称为“平面内转换”技术。它的另一个技术特点是并非分别在上下基板制作公共电极和像素电极，而是在阵列基板上交错排布公共电极和像素电极，从而获得广视角。Advanced-FFS（AFFS）的技术特点是采用了位于像素电极下方的透明公共电极，从而获得了高效的边缘电场，提高了开口率，减少了漏光，及很好的视角和对比度。图7是IPS及AFFS技术原理示意图。图6IPS及AFFS技术原理示意图4.光学补偿弯曲排列技术(OCB)光学补偿弯曲排列/光学补偿双折射技术是一种利用液晶分子的排列实现光学自补偿的液晶显示技术，由日本松下公司最初研发。在采用OCB技术的液晶屏中，液晶分子不存在TN模式中的扭曲结构，因此相对来说只需很短的时间液晶分子就可以达到预定的位置，响应速度非常快，目前已出现了响应时间仅为1ms～5ms的产品，非常适合动态图像的显示。OCB-LCD同时具有广视角，而且与其它广视角技术相比工艺更加简单。5.有机膜高开口率技术(HAR)有机膜高开口率技术采用有机透明介电材料作为像素存储电容的介质，使像素电极与扫描线和数据线有更大交叠，可以使产品开口率提高10%以上，透过率提高20%以上。6.场序彩色液晶显示器技术(FIELDSEQUENTIAL)将一帧（frame）彩色图像依次分解为R、G、B三色的三基色子场（field），不使用彩色滤色膜，仅按时间次序高速依次切换RGB子场获得彩色显示。与传统液晶显示器相比，场序彩色TFT-LCD具有不需要使用彩膜、色彩表现范围宽、分辨率提高等优点。图6是ASG技术原理示意图。7.非晶硅栅驱动器与有源矩阵显示集成技术(ASG)将原来的GatedriverIC利用现有的生产线a-Si工艺直接集成于玻璃基板上，这样可以有效地使显示屏变的更轻，且可以增加显示器的可靠性，降低成本。图7ASG技术原理示图8.4掩模版技术(4MASK)制作TFT阵列基板一般需采用多个掩模版，4掩模版技术与5掩模版技术相比可减少生产线投资和产品成本。4掩模版技术利用graytone或者halftone掩模版将5掩模版技术中的2张掩模版代替。液晶显示用光学薄膜技术现况与发展前言：液晶显示技术1973年问世之后历经30年的进化，目前超过40寸以上全彩HD液晶电视不但已经商品化，它的影像画质、电气、光学特性更凌驾传统37寸CRT电视。随着数位电视的开播、次世代DVD录放影机、宽频无线网路等数位週边技术的推广，大画面、高画质的平面显示器，俨然成为全球显示市场关注的焦点。以目前来看，各个平面显示技术之间的竞争可以说相当激烈，尤其液晶显示和等离子显示之间的竞争十分激烈。从现状看来，液晶显示稍占优势。然而，等离子显示不仅在应答速度，和视野角这两个液晶显示的弱点上不断自我提升。而且等离子显示更利用优质的色彩能力来平衡因为价格所带来的弱势条件，例如，在动态影像表现方面，也比液晶显示更小耗电。即使背投与等离子电视最擅长的大画面领域，若以影像细致度、明亮环境下的辨视性、消耗电力观点而言，不可否认未来液晶显示仍旧扮演关键性角色。提升液晶显示效能的市场需求在2005年之后，平面技术在显示市场上的占有比例越来越重，相信在几年之内将会超过50%以上，虽然这对于液晶显示技术而言，无非是蕴藏了巨大的市场潜力，但是另一方面，也因为如此，使得竞争日益白热化，业者每年都不断的面对降低价格的压力，因此如果期望在竞争中存活下来，就必须持续地提升零件和材料的功能性，以及降低生产成本。原理上穿透式液晶显示必须仰赖以偏光膜片为中心的各种光学膜片，包含可以使液晶的切换识认化的偏光膜片、位相差膜片、辉度提升膜片，以及AG、AR等表面处理层等各种光学膜片。2003年大尺寸液晶电视正式跨入消费市场之后，立即成为次世代数位电子产品的所注目的焦点，同时还扮演影响全球市场兴衰的重要角色。虽然在部分弱势基础上需要面对来自于其他平面技术的挑战，但是液晶显示技术仍旧保有一定程度的优越性，并且为了在竞争中存活下来，提升液晶显示材料的功能性，与降低成本将成为一件很重要的事情。从基本原理来看，依照液晶扭转的动作区别的话，液晶显示技术主要包括，TN（TwistedNematic）、VA（VerticalAlgnment）、IPS（InPlaneSwitching）、OCB（OpticallyCompensstedBend）等等4种模式技术，来决定液晶面板的视角、反应速度、生产性等，目前VA与IPS模式的液晶技术已经达到成熟商品化的阶段。虽然液晶配向的多域化（Multidomain）使得视角获得大幅度的改善，不过以显示效能的观点而言，液晶显示技术显然比CRT、等离子显示更具备竞争优势（advantage）。目前大尺寸显示器显示效能较积极被提升的领域包括了，反应速度、辉度、对比、视角、色再现性，以及显示均匀性等等，其中除了反应速度必须以液晶材料的黏性改善与驱动模式处理之外，其它特性的改善几乎完全仰赖光学膜片。偏光膜片呈现不同的特性液晶电视非常重视色再现性，液晶显示利用彩色滤光片来显示红蓝绿三种基本色，当显示红蓝绿时，色纯度越高色则所获得的再现性越好，提高色纯度意味着必须控制显示色以外的画素漏光问题，以及提高各色的对比，即使是显示中间色红蓝绿穿透率，同样要求能够以相同的百分比进行变化。通常液晶显示是由平行或是直交的两片偏光膜片与液晶Cell构成，动作时则利用液晶Cell，控制穿透第一片偏光膜片的偏光状态，同时调整穿透第二片偏光膜片的光量。偏光膜片是以PVA为中心使碘附着，接着再透过延伸产生双色性吸收功能，不论偏光膜片平行或是直交，为达成中性（neutral）色相必须控制聚合碘离子种的产生，使它能够在可视光全领域均衡吸收，同时使聚合碘离子有秩序配向。偏光膜片可分为吸收型及非吸收型两种，生产吸收型偏光膜片的技中有碘系偏光膜片和染料偏光膜片。目前，几乎所有被使用的偏光膜片都是具有良好光学特性的碘系偏光膜，然而能够在高耐久型领域中使用的偏光膜片却是染料偏光膜片。不过，在光学特性方面碘系偏光膜片却略胜一筹，在能够使用的环境条件上，碘系偏光膜片可承受的环境为摄氏90度，摄氏60度×90%RH；而染料偏光膜片能够承受的使用环境则是摄氏105度，摄氏80度×90%RH，因此如果在高耐久性条件下，碘系偏光膜片便无法承受。所以可携式电子产品、液晶电视、监视器，主要是利用高偏光度获得高穿透率，因此大多使用碘系偏光膜片；车用电视、GPS等需要在较严苛使用环境下的车用显示，则使用高耐久性的染料系偏光膜片。目前，液晶用偏光膜片属于吸收型，它是在单轴延伸的多乙烯基醇（PVA:PolyVinylAlcohol使双色性物质作染色、配向。然而经过染色、延伸的偏光膜片机械性非常脆弱，两侧必须以三醋酸硝化纤维素（TAC:TriacetylCellulose）作为保护。液晶显示的黑色、白色显示取决于偏光膜片平行直交的特性，因此抑制偏光片吸光造成的能量损失非常重要。为提高偏光膜片的特性，除了控制聚乙烯醇的碘吸附状态之外，还必须使碘错体在光轴方向依序配向，如此才能够提高PVA膜片整体的单轴配向性，进而达成碘离子配向性的提升。反射型偏光膜片背光模组产生的光线在背光模组侧的偏光膜片，大约有一半的光线被吸收形成所谓的光损，如果将背光模组的所有光线转换成直线偏光，就可以消除在偏光膜片的光损。具体方法是在背光模组与吸收型偏光膜片之间，插入不会吸收的反射型偏光膜片，如此一来与穿透轴直交的光线会折返至背光模组侧，在背光模组内部反射时能够消除偏光使光线再度被利用。合併使用反射型偏光膜片提高辉度，已经成为不可欠缺的重要技术，根据实验结果证实相同背光模组可以获得1.5倍的辉度，反过来说相同的辉度只需要2/3的背光模组亮度即可，它对消耗电力的降低与使用寿命的延伸具有重大贡献。偏光膜片的表面处理液晶显示的对比被定义成黑暗环境对比与明亮环境对比两种，一般对比是指黑暗环境的对比，此时偏光膜片的偏光度具有支配性。然而液晶电视等大型显示器，通常是在有照明影的空间观视，因此明亮环境的对比反而更受重视。降低外乱光造成的反射光，是明亮环境下高对比化上非常重要的一环，为控制外乱反射光，在偏光膜片进行可以使反射光扩散的反