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(xué)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(xué)創(chuàng)始人萊曼(O.Lehmann)提出了液晶(Liquid Crystal：LC)的定義二十世紀(jì)二十年代，德國Heidelberg大學(xué)的Ludwig Gattermann和Halle大學(xué)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(biāo)相關(guān)性能指標(biāo)M列列三個(gè)亞象素（對應(yīng)R、G、B三原色）對應(yīng)一個(gè)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(biāo)相關(guān)性能指標(biāo)(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(biāo)相關(guān)性能指標(biāo)(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(shí)間，單位是毫秒。反應(yīng)速度分為兩個(gè)部份：Rising（上升）和Fal

4、ling（下降）；而表示時(shí)以兩者之和為準(zhǔn)。LCD原理原理2.LCD相關(guān)性能指標(biāo)相關(guān)性能指標(biāo)(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(shí)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(biāo)相關(guān)性能指標(biāo)(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(hù)層保護(hù)層 9.ITO9.ITO像素電極像素電極 10.10.柵絕緣層?xùn)沤^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(jī)半導(dǎo)體有源層有機(jī)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(dòng)驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(rèn)柵極是否有電壓；(2)TFT打開；(3)確認(rèn)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(diǎn)：響應(yīng)時(shí)間快，成本低廉。缺點(diǎn)：色彩相對稍差（需通過內(nèi)部電路IC達(dá)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(shí)并非傳統(tǒng)的直立式，而是偏向某一個(gè)角度靜止;當(dāng)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(shí)間，也因?yàn)橥怀鑫锔淖円壕Х肿优湎?，讓視野角度更為寬廣。該面板技術(shù)由富士通主導(dǎo)，特點(diǎn)：普通方塊式像素點(diǎn)、黑色度好、色彩

8、表現(xiàn)一般，響應(yīng)時(shí)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(fèi)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(diǎn)：色域大、色彩還原出色、半像素分級設(shè)計(jì)，可視角度可達(dá)170度，響應(yīng)時(shí)間被控制在20毫秒以內(nèi)(采用Overdrive加速達(dá)到8ms GTG)，而對比度可輕易超過700:1的高水準(zhǔn)。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(qiáng)度并有效利用橫向電場驅(qū)動(dòng)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(diǎn)是響應(yīng)時(shí)間快、色彩鮮艷、魚鱗狀像素、可視角度大。但顏色有些偏藍(lán)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(shí)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(biāo)記形成液晶盒，

11、組建完整的光學(xué)系統(tǒng)組裝驅(qū)動(dòng)電路和背光源，形成獨(dú)立的，標(biāo)準(zhǔn)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(gè)工藝流程。其中Array工藝主要負(fù)責(zé)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(gè)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(dòng)器行驅(qū)動(dòng)器列驅(qū)動(dòng)器列驅(qū)動(dòng)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(shí)現(xiàn)發(fā)光。在液晶面板使用的CCFL背光源的初期階段，光學(xué)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)的色彩，從而提升畫面的色彩效果和色域范圍。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，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(dá)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颍瑥浹a(bǔ)液晶顯示設(shè)備顯示色彩上足的缺陷，使之能達(dá)到甚至超過Adobe RGB和NTSC色彩標(biāo)準(zhǔn)要求，可以達(dá)到NTSC ratio 100%以上。同時(shí)因?yàn)長ED的平面光源特性，使LED背光還能實(shí)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(shí)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(jì)工作的需要，畫面的動(dòng)態(tài)調(diào)整可以使得在顯示不同畫面時(shí)，亮度與對比可以動(dòng)態(tài)修正，以達(dá)到更好的畫質(zhì)。另外，采用LED背光源可以使顯示器進(jìn)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(gè)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(shí)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(gè)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(dá)到3ms的視覺殘留，有效消除LCD動(dòng)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(shí)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，