液晶顯示技術(shù)的發(fā)明

液晶顯示技術(shù)的制造液晶的覺察是由奧地利植物學(xué)家FReinetzer20601961年，美國(guó)RCA公司普林斯頓試驗(yàn)室有一個(gè)年輕電子學(xué)者FHeimeier正在預(yù)備博士論文的辯論，他的專業(yè)是微波固體元件。他在這方面很有造詣。這天，他的一個(gè)朋友向他表達(dá)了正在從事的有機(jī)半導(dǎo)體方面的爭(zhēng)論，跨學(xué)科的課題引起了他的極大的興趣。他征求了導(dǎo)師的意見，在導(dǎo)師的支持、鼓舞下，他毅然放棄了學(xué)有所成的專業(yè)領(lǐng)域，進(jìn)入了一個(gè)他還知之甚少的領(lǐng)域。他把電子學(xué)方面的學(xué)問應(yīng)用于道。為了爭(zhēng)論外部電場(chǎng)對(duì)晶體內(nèi)部電場(chǎng)的作用，他想到了液晶。他將兩片透亮導(dǎo)電玻璃之間夾上摻有染料的向列液晶。當(dāng)在液晶層的兩面施以幾伏電壓時(shí)，液晶層就由紅色變成了透亮態(tài)。出身于電子學(xué)的他馬上意識(shí)到這不就是彩色平板電視嗎！興奮的小組成員與他馬上開頭了夜以繼日的爭(zhēng)論，他們相繼覺察了液晶的動(dòng)態(tài)散射和相變等一系列液晶的電光效應(yīng)。并研制成功一系列數(shù)字、字符的顯示器件，以及液晶顯示的鐘表、駕駛臺(tái)顯示器等有用產(chǎn)品。RCA公司對(duì)他們的爭(zhēng)論極為重視，始終將其列為企業(yè)的重大機(jī)密工程，直到1968年，才在一項(xiàng)最科技成果的播送報(bào)導(dǎo)中向世界報(bào)導(dǎo)。這一報(bào)導(dǎo)馬上引起了日本科技界、工業(yè)界的重視。日本將當(dāng)時(shí)正在興起的大規(guī)模集成電路與液晶相結(jié)合，以”個(gè)人電子化”市場(chǎng)為導(dǎo)向，很快開發(fā)了一系列商品化產(chǎn)品，翻開了液晶顯示有用化的局面，把握了主動(dòng)，致使這一進(jìn)展勢(shì)頭促成了日本微電子業(yè)的驚人進(jìn)展。而在美國(guó)，RCA公司中一些生產(chǎn)部門的領(lǐng)導(dǎo)人一方面局限于傳統(tǒng)的半導(dǎo)體產(chǎn)品，一方面又過分強(qiáng)調(diào)了初出茅廬的液晶顯示器件的缺點(diǎn)，以市場(chǎng)還未開拓為借口，竭力抵毀液晶70晶顯示已經(jīng)形成一個(gè)產(chǎn)業(yè)的時(shí)候，RCA公司在一次董事會(huì)上沉痛地總結(jié)，在RCA百年進(jìn)展歷史上液晶顯示技術(shù)的流失是最大的一次失誤?；貞涍@一歷史，不能不使我們感到：〔1)一代技術(shù)、產(chǎn)品的問市，特別是當(dāng)代高技術(shù)產(chǎn)品的問市，總是由那些跨學(xué)科、跨行業(yè)的，具有創(chuàng)開拓精神的年輕人來覺察和完成的。一個(gè)技術(shù)的覺察、制造雖然重要，但其真正的進(jìn)展則必需建立在切切實(shí)實(shí)的應(yīng)用技術(shù)和市場(chǎng)需求的根底之上的。應(yīng)用技術(shù)是高技術(shù)產(chǎn)業(yè)進(jìn)展的保障，市場(chǎng)需求是高技術(shù)進(jìn)展的動(dòng)力。一個(gè)企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)，特別是生產(chǎn)部門的領(lǐng)導(dǎo)，應(yīng)當(dāng)具有科學(xué)進(jìn)展的頭腦。只局限于原有的產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品，被近期、外表的、臨時(shí)的利害所困擾，往往會(huì)葬送一些格外貴重、極有前途、極有生命力和極高利潤(rùn)價(jià)值的技術(shù)、產(chǎn)品，造成了事業(yè)損失，抱撼終身。一個(gè)突破傳統(tǒng)束縛的制造，大都消滅在那些規(guī)模不大，極有創(chuàng)力量的，能夠從事多學(xué)科的獨(dú)立工作小組。這些小組應(yīng)當(dāng)能夠經(jīng)受得起失敗，經(jīng)受得起不被成認(rèn)，不被支持不被理解的一切壓力LCD概述顯示器是人與機(jī)器溝通的重要界面，早期以顯像管〔CRT/CathodeRayTube〕顯示器為主，但隨著科技不斷進(jìn)步，各種顯示技術(shù)如雨后春筍般誕生，近來由于液晶顯示器〔LCD〕具有輕薄短小、低耗電量、無輻射危急，平面直角顯示以及影像穩(wěn)定不閃耀等優(yōu)勢(shì)，在近年來價(jià)格不斷下跌的吸引下，漸漸取代CRT一、顯示質(zhì)量高〔CRT〕二、沒有電磁輻射會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁輻射，盡管目前有很多顯示器產(chǎn)品在處理輻射問題上進(jìn)展了比較有效的處理，盡可能地把輻射量降到最低，但要徹底消退是困難的。相對(duì)來說，液晶顯示器在防止輻射方面具有先天的優(yōu)勢(shì)，由于它根本就不存在輻射。在電磁波的防范方面，液晶顯示器也有自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，它承受了嚴(yán)格的密封技術(shù)將來自驅(qū)動(dòng)電路的少量電磁波封閉在顯示器中，而一般顯示器為了散發(fā)熱量的需要，必需盡可能地讓內(nèi)部的電路與空氣接觸，這樣內(nèi)部電路產(chǎn)生的電磁波也就大量地向外“泄漏”了。三、可視面積大線尺寸一樣。陰極射線管顯示器顯像管前面板四周有一英寸左右的邊框不能用于顯示。四、應(yīng)用范圍廣最初的液晶顯示器由于無法顯示細(xì)膩的字符，通常應(yīng)用在電子表、計(jì)算器上。隨著液晶顯示技術(shù)的不斷進(jìn)展和進(jìn)步，字符顯示開頭細(xì)膩起來，同時(shí)也支持根本的彩色顯示，并逐步用于液晶電視、攝像機(jī)的DSTNTFTDSTNTFT則既應(yīng)用在筆記本電腦上〔現(xiàn)在大多數(shù)筆記本電腦都使用TFT顯示屏〕，又用于主流臺(tái)式顯示器上。五、畫面效果好與傳統(tǒng)顯示器相比，液晶顯示器一開頭就使用純平面的玻璃板，其顯示效果是平面直角的，讓人有一種耳目一的感覺。而且液晶顯示器更簡(jiǎn)潔在小面積屏幕上實(shí)現(xiàn)高區(qū)分率，例如，17英寸的液晶顯示器就能很好地實(shí)現(xiàn)1280×102418英寸CRT彩顯上使用1280×1024以上區(qū)分率的畫面效果是不能完全令人滿足的。六、數(shù)字式接口液晶顯示器都是數(shù)字式的，不像陰極射線管彩顯承受模擬接口。也就是說，使用液晶顯示器，顯卡再也不需要像尋常那樣把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化成模擬信號(hào)再行輸出了。理論上，這會(huì)使顏色和定位都更加準(zhǔn)確完美。七、“身材”均勻小巧傳統(tǒng)的陰極射線管顯示器，后面總是拖著一個(gè)笨重的射線管。液晶顯示器突破了這一限制，給人一種全的感覺。傳統(tǒng)顯示器是通過電子槍放射電子束到屏幕，因而顯像管的管頸不能做得很短，當(dāng)屏幕增加時(shí)也必定增大整個(gè)顯示器的體積。而液晶顯示器通過顯示屏上的電極掌握液晶分子狀態(tài)來到達(dá)顯示目的，即使屏幕加大，它的體積也不會(huì)成正比的增加，而且在重量上比一樣顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多。八、功率消耗小傳統(tǒng)的顯示器內(nèi)部由很多電路組成，這些電路驅(qū)動(dòng)著陰極射線顯像管工作時(shí)，需要消耗很大的功率，而且隨著體積的不斷增大，其內(nèi)部電路消耗的功率確定也會(huì)隨之增大。相比而言，液晶顯示器的功耗主ICLCD局部專業(yè)術(shù)語解釋LCDLiquidCrystalDisplay液晶顯示LCMLiquidCrystalModule液晶模塊TN TwistedNematic 扭曲向列。液晶分子的扭曲取向偏轉(zhuǎn)90°STN SuperTwistedNematic 超級(jí)扭曲向列。約180~270°扭曲向列FSTN FormulatedSuperTwistedNematic 格式化超級(jí)扭曲向列。一層光程補(bǔ)償片加于STN，用于單色顯示TFT ThinFilmTransistor 薄膜晶體管Backlight — 背光Inverter — 逆變器OSD OnScreenDisplay 在屏上顯示DVI DigitalVisualInterface〔VGA〕數(shù)字接口TMDS TransitionMinimizedDifferentialSignalingLVDS LowVoltageDifferentialSignaling 低壓差分信號(hào)Panelink —IC IntegrateCircuit 集成電路TCP TapeCarrierPackage 柔性線路板COB ChipOnBoard 通過邦定將IC裸片固定于印刷線路板上COF ChipOnFPC 將IC固定于柔性線路板上COGChipOnGlass將芯片固定于玻璃上Duty—LEDLightEmittingDiode發(fā)光二極管ELElectroLuminescence電致發(fā)光。EL層由高分子量薄片構(gòu)成CCFL(CCFT) ColdCathodeFluorescentLight/Tube 冷陰極熒光燈PDPPlasmaDisplayPanel CRT CathodeRadialTube 陰極射線管VGA VideoGraphicArray PCB PrintedCircuitBoard 印刷電路板Compositevideo— 復(fù)合視頻Componentvideo—S-video—S端子，與復(fù)合視頻信號(hào)比，將比照和顏色分別傳輸NTSC NationalTelevisionSystemsCommitteeNTSCPAL PhaseAlternatingLinePALSECAM SEquentialCouleurAvecMemoireSECAM制式(挨次與存儲(chǔ)彩色電視系統(tǒng))VOD VideoOnDemand 視頻點(diǎn)播DPI DotPerInch 點(diǎn)每英寸工作原理在TFT-LCD中，TFT的功能就是一個(gè)開關(guān)管。常用的TFT是三端器件。在玻璃基板上制作半導(dǎo)體層，在兩端有與之相連接的源極和漏極。并通過柵極絕緣膜，與半導(dǎo)體相對(duì)臵，利用施加于柵極的電壓來掌握源、漏電極間的電流。對(duì)于顯示屏來說，每個(gè)像素從構(gòu)造上可以看作為像素電極和共同電極之間夾一層液晶。更重要的是從電的角度可以把它看作電容。其等效1jiT〔i,j〕導(dǎo)通，對(duì)信號(hào)線D〔i〕施加目標(biāo)電壓。當(dāng)像素電極被充分充電后，即使開關(guān)斷開，電容中的電荷也得到保存，電極間的液晶分子連續(xù)有電場(chǎng)作用。數(shù)據(jù)〔列〕驅(qū)動(dòng)器的作用是對(duì)信號(hào)線施加目標(biāo)電壓，而柵極〔行〕驅(qū)動(dòng)器的作用是起開關(guān)的導(dǎo)通和斷開。由于加在液晶層上的電壓可存儲(chǔ)使液晶層能穩(wěn)定地工作。這個(gè)顯示電壓通過TFT也可在短時(shí)間內(nèi)重寫入，因此，即使對(duì)高清楚度LCD，也能滿足圖像品質(zhì)要求。顯示圖像的關(guān)鍵還在于液晶在電場(chǎng)作用下的分子取向。一般通過對(duì)基板內(nèi)側(cè)的取向處理，使液晶分子的排列產(chǎn)生期望的形變來實(shí)現(xiàn)不同的顯示模式。在電場(chǎng)作用下，液晶分子產(chǎn)生取向變化，并通過與偏振片的協(xié)作，使入射光在通過液晶層后強(qiáng)度發(fā)生變化。從而實(shí)現(xiàn)圖像顯示。TFT-LCD與無源TN-LCD、STN-LCD的簡(jiǎn)潔矩陣不同，它在液晶顯示屏的每一個(gè)象素上都有一個(gè)薄膜晶體管〔TFT〕，可有效地抑制非選通時(shí)的串?dāng)_，使之顯示液晶屏的靜態(tài)特性與掃描線數(shù)無關(guān)，因此大大提高了圖像質(zhì)量。而開關(guān)單元〔即TFT〕的特性，則要滿足通態(tài)電阻低，閉態(tài)電阻格外大這一要求。TFT-LCD彩色化則一般是通過加一層彩色濾光片，在顯示器的前面板上實(shí)現(xiàn)。它要求在每個(gè)像素上制作紅、綠、藍(lán)三色和遮光用黑矩陣。工藝技術(shù)TFT-LCD的制造工藝有以下幾局部：在TFT基板上形成TFT陣列；在彩色濾光片基板上形成彩色濾ITOTFTTFTTFTTFT〔a-SiTFT〕TFT〔p-SiTFT〕TFT(c-SiTFTa-SiTFT。a-SiTFT的制造工藝是先在硼硅玻璃基板上濺射柵極材料膜，經(jīng)掩膜曝光、顯影、干法蝕刻后形成柵極布線圖案。一般掩膜曝光用步進(jìn)曝光機(jī)。其次步是用PECVD法進(jìn)展連續(xù)成膜，形成SiNx膜、非摻雜a-Si膜，摻磷n+a-Si膜。然后再進(jìn)展掩膜曝光及干法蝕刻形成TFT局部的a-Si圖案。第三步是用濺射成膜法形成透亮電極〔ITO膜〕，再經(jīng)掩膜曝光及濕法蝕刻形成顯示電極圖案。第四步柵極端部絕緣膜的接觸孔圖案形成則是使用掩膜曝光及干法蝕刻法。第五步是將AL等進(jìn)展濺射成膜，用掩膜曝光、蝕刻形成TFT的源極、漏極以及信號(hào)線圖案。最終用PECVD法形成保護(hù)絕緣膜，再用掩膜曝光及干法蝕刻進(jìn)展絕緣膜的蝕刻成形，(該保護(hù)膜用于對(duì)柵極以及信號(hào)線電極端部和顯示電極的保護(hù))。至此，整個(gè)工藝流程完成。TFT陣列工藝是TFT-LCD制造工藝的關(guān)鍵,也是設(shè)備投資最多的局部。整個(gè)工藝要求在很高的凈化條件〔10〕下進(jìn)展。在彩色濾光片〔CF〕基板上形成彩色濾光圖案的工藝彩色濾光片著色局部的形成方法有染料法、顏料分散法、印刷法、電解沉積法、噴墨法。目前以顏料分散法為主。顏料分散法的第一步是將顆粒均勻的微細(xì)顏料〔平均粒徑小于0.1μm〕(R、G、B三色)分散在透亮感光樹脂中。然后將它們依次用涂敷、曝光、顯影工藝方法，依次形成R.G.B三色圖案。在制造中使用光蝕刻技術(shù)，所用裝臵主要是涂敷、曝光、顯影裝臵。為了防止漏光，在RGB三色交界處一般都要加黑矩陣〔BM〕。以往多用濺射法形成單層金屬鉻膜，現(xiàn)在BMBM。此外，還需要在BM上制做一層保護(hù)膜及形成IT0電極,由于帶有彩色濾光片的基板是作為液晶屏的前基板與帶有TFT的后基板一起構(gòu)成液晶盒。所以必需關(guān)注好定位問題，使彩色濾光片的各單元與TFT基板各像素相對(duì)應(yīng)。液晶盒的制備工藝之后在TFTCF基板的透亮電極末端涂布銀漿。然后將兩塊基板對(duì)位粘接，使CF圖案與TFT像素圖案一一對(duì)正，再經(jīng)熱處理使密封材料固化。在印刷密封材料時(shí)，需留下注入口，以便抽真空灌注液晶。近年來,隨著技術(shù)進(jìn)步和基板尺寸的不斷加大,在盒的制做工藝上也有很大的改進(jìn),比較有代表性的是灌晶方式的轉(zhuǎn)變,從原來的成盒后灌注改為ODF傳統(tǒng)的噴灑法,而是直接在陣列上用光刻法制作。外圍電路、組裝背光源等的模塊組裝工藝在液晶盒制作工藝完成后，在面板上需要安裝外圍驅(qū)動(dòng)電路，再在兩塊基板外表貼上偏振片。假設(shè)LCD.還要安裝背光源。LCD與CRT顯示器的區(qū)分LCD(LiquidCrystalDisplay)液晶顯示器，以這技術(shù)所制造的顯示器厚度比一般的CRT顯示器薄很多，因此在早期主要是用于筆記薄型電腦上，現(xiàn)在市面流行的為TFT-LCD顯示器。TFT為薄膜電晶體，其工作原理是在下面我再為大家解釋。CRT陰極管顯示器的工作原理與電視機(jī)的顯像管差不多，在真空的顯像管中，把在尾端產(chǎn)生的電子照耀到前方的磷質(zhì)顯示器。傳統(tǒng)的CRT顯示器由于需要內(nèi)藏真空顯像管，因此身形比LCD顯示器大很多，此為L(zhǎng)CD液晶顯示器的其中一個(gè)優(yōu)勝之處，由于體積較小，所以放臵時(shí)的彈性也較大。而次要考慮的就是用家身體安康問題，由于傳統(tǒng)的CRT顯示器內(nèi)含的電子光束在運(yùn)作時(shí)會(huì)產(chǎn)生很多靜電與幅射，因此長(zhǎng)期使用，會(huì)對(duì)眼睛有損害，造成近視等問題產(chǎn)生。而LCD液晶顯示器，由于運(yùn)作時(shí)無須使用電子光束，因此沒有靜電與幅射這兩種影響視力的問題存在。傳統(tǒng)的CRT顯示器一般所標(biāo)示的尺寸不是熒光幕的可視范圍，如以一般的15寸顯示器為例，雖然標(biāo)明的尺寸為1514.1171516LCD液晶顯示屏所標(biāo)示的尺寸卻是實(shí)際的可視范圍，如