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TFT-LCD国际技术水平和现状

发布来源:www.xyhlcd.com   发布时间:2015-7-3

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、色饱和度、亮度已经获得解决。采用多区域垂直排列模式( MVA 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。 MVA 模式还使响应时间缩短到 20ms 。

1. TN+Film

从技术角度来看, 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。如图 6 所示: TN+Film 同标准 TFT 显示器一样都是通过排列液晶分子来实现对图象的控制,它在上表面覆盖一层薄膜来增大可视角度。

不过 TFT 显示器相对弱的对比度和缓慢的反应时间这些缺点仍然没有改变。所以 TN+Film 这种方式并不是做好的解决方案,除了它的造价最便宜之外没有任何可取之处。

2. IPS In-Plane Switching

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。

3. MVA(Multi-Domain Vertical Alignment)

MVA 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。找到了一个折中的解决方法。 MVA 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。

MVA 中的 M 代指“ multi-domains ” —— 多区域的意思。图 8 所示,那些紫色的突起( protrusion )构成了所谓的区域。富士通目前生产的 MAV 显示器中一般就有这样 4 个区域。

VA 是“ vertical alignment ”的简称,意为垂直排列。不过单从字面上看会产生一些误解,因为液晶分子并不是如图所示的“突起”( protrusion )完全垂直。请看图 8 所示黑色示意图。当电压生成一个电场时,液晶分子如图相互平行排列,这样背光光源就能穿过,而且能将光线向各个方向发散,从而扩大了可视角度。

另外, MVA 还提供了比 IPS 和 TN+Film 技术都快的反应时间,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。 MVA 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。

在采用光学补偿弯曲技术( OCB )的基础上发展起来的场序列全彩色( FSFC ) LCD 技术不仅取消了占成本三分之一的彩色滤光膜( CF ),还可使分辨率提高 3 倍,透过率提高 5 倍,同时简化了工艺,降低了成本。彩膜技术和背光源技术的发展使 TFT-LCD 的彩色再现能力达到甚至超过了 CRT 。作为商品显示器 TFT-LCD 的主要技术指标综合性能在各类显示器件中是最优秀的,特别是 TFT-LCD 产品的大规模生产技术的完善,多品种、多系列的产品发展空间,应用范围无所不至 。最近韩国三星电子已经生产出了 38 英寸单一基板的 TFT-LCD 液晶电视和 40 英寸 TFT-LCD 显示器,以其优良的性能向公认的应为 PDP 霸占的大尺寸彩电市场进军。

LCD 是所有显示器中耗电最低的产品,以 13.3 英寸 XGA TFT-LCD 为例,其功耗 1998 年为 4.4 瓦, 1999 年为 3.3 瓦,到 2001 年将小于 2.5 瓦,特别是反射型 TFT-LCD 的研制成功,由于取消了背光源,其功耗比透射式 TFT-LCD 低了一个数量级。同时由于几改进,低温激光退火多晶硅( P-Si )技术成熟,以至最近发展起来的单晶硅技术使得 TFT-LCD 的响应速度更快,电路集成化水平更高,锁相环技术的应用,一种功能更新,更全的周边电路的采用,系统集成( System on glass )技术的发展,使得 TFT-LCD 更轻、更薄。 13.3 英寸 TFT-LCD 其厚度在 1998 年为 7.2mm , 1999 年为 5.5mm , 2001 年降到 5mm 以下,其重量 1998 年为 580 克, 1999 年为 450 克,到 2001 年降到 400 克以下。 TFT-LCD的大生产技术也已成熟,已实现全自动生产,其第五代生产线在 2002 年将进入实用生产阶段,生产成本将不断下降。 TFT-LCD 在技术上的成熟与进步以及其特有的性能优势确定了 TFT-LCD 最终取代 CRT 的格局。

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