TFT-LCD培训

一.TFT-LCD的基础知识培训
1.显示器的发展概述
1.1CRT:阴极射线管
特点:电子结构,通过偏转线圈控制屏幕扫描位置,通过栅极控制电子加速。
优势:工艺成熟、性能稳定、像素可达0。28mm以下,亮度高、RGB彩
缺点:体积大、辐射大、易老化
1.2LED:发光二极管
特点:采用半导体PN结的结构,形成点光源形式
优势:寿命长,可靠性高,显示亮度高,可模块化拼装
缺点:不能全彩化
1.3EL:电致发光显示
特点:薄膜结构,有机薄膜电致发光真正的又轻又薄,
优势:低功耗广视角,高响应速度,大规模工业生产的成本很低
缺点:使用寿命目前只有几千小时。
1.4FED:场致发光显示
特点:场发射平板显示器原理类似于CRT,CRT只有一支到三支电子,最多六支,而场发射显示器是采用电子阵列(电子发射微尖阵列,如金刚石膜尖锥),分辨率为VGA(640×480×3)的显示器需要92.16万个性能均匀一致的电子发射微尖,材料工艺都需要突破。
优势:同CRT
缺点:工艺复杂
1.5PDP:等离子显示
特点:等离子体发光显示是通过微小的真空放电腔内的等离子放电激发腔内的发光材料形成的,发光效应低和功耗大是它的缺点(仅1.2lm/W,而灯用发光效率达80lm/W 以上,6瓦/每平方英寸显示面积),
优势:在102~152cm对角线的大屏幕显示领域有很强的竞争优势。
缺点:驱动电压高
1.6LCD:液晶显示
特点:利用液晶在电场作用下,旋转的的特性
优势:平板形,功耗低
机甲战士3
是目前唯一在亮度、对比度、功耗、寿命、体积和重量等综合性能上全面赶上和超过CRT的显示器件,它的性能优良、大规模生产特性好,自动化程度高,原材料成本低廉,发展空间广阔,将迅速成为新世纪的主流产品,是21世纪全球经济增长的一个亮点。
性能稳定、成本低、全彩、安全,适应强,寿命长,重量轻是未来的发展
性能综合评价:可视角、调、亮度与对比度、响应与余辉、功耗与驱动电压
1.7显示器基本常识
配:基:R:红G:绿B:蓝
配:W: 白Y:黄C:青M:紫
W=R+G+B Y=R+G C=G+B M=B+R
三基的深浅度、6500/7500/9300温
16位+4位灰度
32位真彩,实现人眼可分辨的全部彩
64种彩称为伪彩
帧:扫描行电极各施加一次扫描电压的时间
帧频:单位时间扫描多少帧的频率
占空比:扫描行电极选通时间与帧周期之比,等于扫描电极数N的倒数
非存储型显示:施加电场时呈现显示状态
存储型显示:脉冲驱动显示,撤掉外加电压,显示内容不变
静态驱动显示:每个像素均有单独的电极
动态驱动显示:像素电极呈矩阵方式
显示分辨率
Resolution # of Dot # of Pixel Aspect Ratio Remark
320 x 240 76,800 230,400 4:3 Quarter VGA
640 x 400 256,000 768,000 16:10 EGA
640 x 480 307,200 921,600 4:3 VGA
800 x 480 384,000 1,152,000 15:9 Wide VGA
人体三维模型
800 x 600 480,000 1,440,000 4:3 SVGA
1024 x 600 614,400 1,843,200 17:10 Wide SVGA
专用小学生校车安全技术条件1024 x 768 786,432 2,359,296 4:3 XGA
1280 x 1024 1,310,720 3,923,160 5:4 SXGA
1400 x 1050 1,470,000 4,410,000 4:3 SXGA+
1600 x 1200 1,920,000 5,760,000 4:3 UXGA
1920 x 1200 2,304,000 6,912,000 16:10 Wide UXGA
2048 x 1536 3,145,728 9,437,184 4:3 QXGA
2560 x 2048 5,242,880 15,728,640 4:3 QSXGA
3200 x 2400 7,680,000 23,040,000 4:3 GUXGA
dpi:或ppi:每平方英寸的图素数
DOT=3PIXEL
对于一个15英寸的TFT显示器(1024×768)那么一个象素大约是0.0188英寸(相当于0.30mm),对于18.1英寸的TFT显示器而言(1280×1024),就是0.011英寸(相当于0.28mm)
因此第一个特性即是亮度或明度,常以(cd / m2)为单位。亮度的要求常常依据影像本身之特性,如眼睛与影幕之距离或背景光源之强度,笔记型电脑之亮度在100~200cd/m2,而桌上电脑监视器却需要200~300cd/m2,家用电视或电影系统则需500cd/m2以上,在室外的显示要求则更高。在另一极端上,手携式产品,如手机、游戏机常常保持在亮度100cd/m2以下,以降低能量耗损。安全心理学论文
在测量白与黑之强度比。此极佳值为于暗房中之测量值,亦称为暗房对比值。TV与家用,常被要求为500:1以上;电脑之使用则要求为200~300:1,因为极少使用电脑于晦暗之场所;在照明良好之办公室(500 lux烛光),对比100:1以上就足够;日光下,对比为10:1便可达到清晰。
2.液晶显示器的发展趋势和应用
2.1液晶显示器的应用
1、TN型商品化开发:1980年初TN-LCD商品大量上市,主要被用在手表、时钟、电子计算机、电话、传真机及一般家电用品的数字显示,目前单纯矩阵驱动的TN型产品以小尺寸黑白文字显示类LCD为主。
2、STN商品化时期:1986年液晶技术提升,STN型液晶显示器朝向大型化高对比的商品开发,被广泛应用在信息处理机、笔记本电脑、文字处理器等文字、绘图电脑用品,后来因TFT型显示器兴起,S
TN逐渐退出大型化产品,目前以移动电话、PDA、掌上型电脑、汽车导航系统、电子辞典等高品质之中小尺寸电子显示为主。
3、TFT商品化时期:1985年主动矩阵的TFT彩液晶显示器开发成功,至1992年10英寸的大型化商品量产,液晶显示器市场因此快速成长,TFT-LCD因反应时间快,显示品质较佳,适用于大型动画显示,被广泛使用于笔记本电脑、电脑显示器、液晶电视、液晶投影机及各式大型电子显示器等产品。
TN Twisted Nematic 扭曲向列。液晶分子的扭曲取向偏转90°
STN Super Twisted Nematic 超级扭曲向列。约180~270°扭曲向列
TFT Thin Film Transistor 薄膜晶体管
2.2液晶显示器的发展趋势比较
TN:STN DSTN:TFT
扭曲向列型超扭曲向列型薄膜晶体管型
双层超扭曲向列型:
被动矩阵驱动被动矩阵驱动:主动矩阵驱动
无源矩阵无源矩阵有源矩阵
扭转90度扭转240--270度扭转90度以上
黑白单黑白彩(26万)彩(1667万)低对比20:1 中对比40:1 高对比300:1 可视角30度以下40度以下80度以下
反应速度慢中等(150ms)最快(40ms)
显示品质差中等最佳
价格低中等高
80年商用86年商用92年商用
丝比论坛TFT的原材料是硅,目前有非晶(a-Si)、多晶(P-Si)和单晶硅(m-Si)TFT-LCD,将来会有其它材料的TFT,非晶(a-Si)的表面结晶零零散散,电阻大,大量的电子不能在短时间内流过,多晶(P-Si)表面结晶整齐排列,电阻小,电子流速快,亮度高
TFT-LCD技术已经成熟,长期困扰液晶平板显示器的三大难题:视角、饱和度、亮度已经获得解决。采用多区域垂直排列模式(MV A模式)和面内切换模式(IPS模式)使液晶平板显示的水平视角都达到了170度。MV A模式还使响应时间缩短到20ms。
TN+Film解决方案是最简单的一种,TFT显示器制造商将过去用于老式LCD显示器的扭曲向列(TN:Twisted Nematic)技术,同TFT技术相结合,从而有了TN+Film技术。这项技术主要就是通过显示屏覆盖一层特殊的薄膜,来扩大可视角度——可以把可视角度从90度扩大到大约140度。
IPS就是In-Plane Switching的简称,意思就是平板开关,又称为Super TFT。最早由Hitachi(日立)开发,现在NEC和Nokia也使用此项技术制成显示器。这项技术同扭曲向列显示器(TN-Film)的不同就在于液晶分子相对于基本排列方式不同,如图7,当加上电压之后液晶分子与基板平行排列。
采用这项技术的显示器的可视角度达到了170度,已经同阴极射线管的可视角度相当了,不过这项技术也有缺点:为了能让液晶分子平行排列,电极不能象扭曲向列显示器(TN-Film)一样,在两层基板上都有,只能放在低层的基板上——这样导致的直接结果就是显示器的亮度和对比度明显的下降,为了提高亮度和对比度,只有增强背光光源的亮度。这样一来,反应时间和对比度相对于普通TFT显示器而言更难提高了。所以这项技术似乎也不是最好的解决方案。
MV A多区域垂直排列技术,是由日本富士通(Fujitsu)公司开发的,单从技术的角度看,它兼顾了可
视角度和反应时间两个方面。到了一个折中的解决方法。MV A技术使得可视角达到了160度——虽然不如IPS能达到的170度的可视角度,不过它`仍然是好的,因为这项技术能够提供更好的对比度和更短的反应时间。这对于取得良好的视频回收和残视觉效果都是非常重要的。MV A液晶显示器的对比度也有所提高,不过同样也会随着可视度的变换而变化。
3.TFT-LCD液晶显示器的结构说明
保护膜偏光片
前框玻璃基板
TFT-LCD 彩滤光片
塑料固定架共用电极
偏光片配向膜
光学膜液晶
扩散板TFT、图素电极、扫描线、信号线
导光板玻璃基板
发射板
后框
PCB
PCB后盖
背光板:背光源:点光源:发光二极管、白白炽等
线光源:冷阴极荧光灯CCF
面光源:电致发光、场致发光
面光方式:背光方式
侧光方式
背光板的性能:亮度、可调
辉度均匀性
温、颜再现性
效率、功耗
低温启动
薄、轻
寿命
3.1液晶:
液晶于1888年由奥地利植物学者Reinitzer发现,是一种介于固体与液体之间,具有规则性分子排列的有机化合物,一般最常用的液晶型式为向列(nematic)液晶,分子形状为细长棒形,长宽约1nm~10nm,在不同电流电场作用下,液晶分子会做规则旋转90度排列,产生透光度的差别,如此在电源ON/OFF下产生明暗的区别,依此原理控制每个像素,便可构成所需图像。
显示原理:液晶层中的水晶液滴都被包含在细小的单元格结构中一个或多个单元格构成屏幕上的一个像素,在玻璃与液晶材料之间是透明的电极,电极分成电极分成共用电极和图素电极,图素电极在行和列的交叉点上,液晶材料的作用类似于一个个小的光阀。
北京谐波传动技术研究所
一般为了省电,实现加电时将背光线阻断

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