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文档简介

1、 可修改 欢送下载 精品 Word 可修改 欢送下载 精品 Word 可修改 欢送下载 精品 Word 显示器的种类(zhngli)FPDFPD=Flat Panel Display 平板显示器平板(pngbn)显示FPD已经成为未来电视的主流是大势所趋,但目前在国际上尚没有严格的定义,一般这种显示屏厚度较薄,看上去就像一款平板,平板显示的种类很多,按显示媒质(mizh)和工作原理分,有液晶显示LCD、等离子显示(xinsh)PDP、电致发光显示(xinsh)ELD、有机电致发光显示OLED、场发射显示FED、投影显示等。FPD的开展趋势平板显示器与传统的CRT阴极射线管相比,具有薄、轻、功耗

2、小、辐射低、没有闪烁、有利于人体健康等优点。目前,在全球销售方面,它已超过CRT。预计到2022年,二者销售值的比将到达5:1。21世纪,平板显示器将成为显示器中的主流产品。据著名的Stanford Resources公司预测,全球平板显示器的市场将从2001年的230亿美元增加到2006年的587亿美元,未来4年的年均增长率将到达20%。 各有千秋的平板显示技术 平板显示器分为主动发光显示器与被动发光显示器。前者指显示媒质本身发光而提供可见辐射的显示器件,它包括等离子显示器PDP、真空荧光显示器VFD、场发射显示器FED、电致发光显示器LED和有机发光二极管显示器OLED等。后者指本身不发光

3、,而是利用显示媒质被电信号调制后,其光学特性发生变化,对环境光和外加电源背光源、投影光源发出的光进行调制,在显示屏或银幕上进行显示的器件,它包括液晶显示器LCD、微机电系统显示器DMD和电子油墨EL显示器等。 1.液晶显示器LCD 液晶显示器包括无源矩阵液晶显示器PM-LCD与有源矩阵液晶显示器AM-LCD。STN与TN液晶显示器均同属于无源矩阵液晶显示器。90 年代,有源矩阵液晶显示器技术获得了飞速开展,特别是薄膜晶体管液晶显示器TFT-LCD。它作为STN的换代产品具有响应速度快、不产生闪烁等优点,广泛应用到便携式计算机及工作站、电视、摄录像机和手持式视频游戏机等产品中。AM-LCD与PM

4、-LCD的差异在于前者每象素加有开关器件,可克服交叉干扰,可得到高比照度和高分辨率显示。当前AM-LCD采用的是非晶硅a-SiTFT开关器件和存储电容方案,可得到高灰度级,实现真彩色显示。然而,高密度摄象机和投影应用对高分辨率和小象素的需求推动了P-Si多晶硅TFT薄膜晶体管显示器的开展 。P-Si的迁移率比a-Si的迁移率高8到9倍。P-Si TFT的尺寸小,不仅适合用于高密度高分辨率显示,且周边电路也可以集成到基板上。总而言之(zngrynzh),LCD适合(shh)作薄、轻、功耗小的中小型显示器,广泛应用于笔记本电脑、移动 等电子设备中。30英寸(yngcn)和40英寸(yngcn)的L

5、CD已研制成功,有的已投入(tur)应用。LCD经过规模化生产,本钱在不断降低。目前,已面市500美元的15英寸LCD监视器。它的未来开展方向是取代PC的阴极显示器并在液晶电视中应用。 2.等离子体显示器PDP 等离子体显示是利用气体如氛气放电原理实现的一种发光型显示技术。等离子体显示器具有阴极射线管的优点,但制造在很薄的结构上。目前,主流产品尺寸为40 42英寸。50 60英寸的产品正在开发中。 3.真空荧光显示器VFD 真空荧光显示器是一种广泛用作音/视频产品和家用电器的显示器。它是将阴极、栅极和阳极封装在真空管壳内的一种三极电子管式的真空显示器件。它是阴极发射的电子经栅极和阳极所加的正电

6、压而加速,并鼓励涂覆于阳极上的荧光粉而发光的。其栅极采用的是蜂窝结构。 4.电致发光显示器ELD 电致发光显示器采用固态薄膜技术制成。在2个导电板之间放置一个绝缘层,一个薄的电致发光层便沉积而成。该器件采用宽发射频谱的涂锌板或涂锶板作电致发光部件。其电致发光层为100微米厚,能到达象有机发光二极管OLED显示器一样清晰的显示效果。它的典型驱动电压为10KHz,200V的交流电压,因而需要较昂贵的驱动器集成电路。采用有源阵列驱动方案的高分辨率微型显示器已研制成功。 5.发光二极管显示器LED 发光二极管显示器由大量发光二极管构成,可以是单色或多色彩的。高效率的蓝色发光二极管已面市,使得生产全色大

7、屏幕发光二极管显示器成为可能。LED显示器具有高亮度、高效率、长寿命的特点,适合作室外用的大屏幕显示屏。但是,采用这种技术制造不出用于监视器或PDA掌上型电脑的中等显示器。但是,发光二极管单片集成电路能用作单色的虚拟显示器。 6.微机电(jdin)系统显示器DMD 这是一种(y zhn)采用微机电系统技术制造的微型显示器。在这种显示器中, 微型的机械结构是采用标准的半导体工艺加工半导体和其它材料而制造出来的。在数字微镜器件中,其结构是一种由铰链支持的微镜。其铰链由连接到下面的一个(y )存储单元的极板上的电荷所鼓励(gl)。每一微镜的尺寸大约为人头发(tu fa)的直径。该器件主要用于便携式商

8、用投影机和家庭影院投影机。 7.场发射显示器FED 场发射显示器的根本原理与阴极射线管相同,即由极板吸引电子并使其碰撞涂覆在阳极上的荧光体而发光。它的阴极由为数众多的微细电子源依阵列排列而成,即以一个象素一个阴极的阵列形式排列。就像离子体显示器一样,场发射显示器需要高压才能工作,其电压范围为200V6000V。但是至今,由于其制造设备的生产本钱高使之没有成为主流的平板显示器。 8.有机发光二极管显示器 在有机发光二极管显示器OLED中,电流通过1层或多层塑料,就会产生象无机发光二极管发光的那种现象。这意味着OLED器件所需的是衬底上的固态膜叠层。然而,有机材料对水蒸气和氧非常敏感,因此密封是必

9、不可少的。OLED是主动发光器件,并显示出极好的光特性和低功耗特性。它们具有在可弯曲的衬底上以一卷接一卷的加工方式进行批量生产的巨大潜力,因此其制造本钱非常低廉。该技术具有很宽的应用范围,从简单的单色大面积发光到全色视频图形显示器。9.电子油墨显示器E-ink E-ink显示器是在一种双稳态材料上加上电场而进行控制的显示器。它由大量微型密封的透明球体所构成,每一个球体的直径大约为100微米,并包含黑色液体染色材料以及数千个白色二氧化钛的微粒。当在双稳态材料上加上电场时,二氧化钛粒子根据其电荷状态将向其中一个电极迁移。这样导致象素发光或不发光。由于这种材料是双稳态的,因此它保存信息的时间可达数个

10、月。由于用电场控制其工作状态,因此用很小的能量就能改变其显示的内容。薄膜晶体管Thin Film Transistor (薄膜场效应晶体管),是指上的每一液晶象素点都是由集成在其后的薄膜晶体管来驱动。从而可以做到高速度高亮度高比照度显示屏幕信息。TFT属于有源矩阵液晶显示器。补充(bchng):TFTThinFilmTransistor是指薄膜晶体管,意即每个液晶像素点都是由集成(j chn)在像素点后面的薄膜晶体管来驱动,从而可以做到高速度、高亮度、高比照(bzho)度显示(xinsh)屏幕信息,是目前最好的彩色显示设备(shbi)之一,其效果接近显示器,是现在笔记本电脑和台式机上的主流显示

11、设备。TFT的每个像素点都是由集成在自身上的TFT来控制,是有源像素点。因此,不但速度可以极大提高,而且比照度和亮度也大大提高了,同时分辨率也到达了很高水平。TFT ( Thin film Transistor,薄膜晶体管屏幕,它也是目前中高端彩屏 中普遍采用的屏幕,分65536 色及26 万色,1600万色三种,其显示效果非常出色。 TFT技术解析TFT(Thin Film Transistor)LCD即薄膜场效应晶体管LCD,是有源矩阵类型液晶显示器(AM-LCD)中的一种。和TN技术不同的是,TFT的显示采用“背透式照射方式假想的光源路径不是像TN液晶那样从上至下,而是从下向上。这样的作

12、法是在液晶的背部设置特殊光管,光源照射时通过下偏光板向上透出。由于上下夹层的电极改成FET电极和共通电极,在FET电极导通时,液晶分子的表现也会发生改变,可以通过遮光和透光来到达显示的目的,响应时间大大提高到80ms左右。因其具有比TN-LCD更高的比照度和更丰富的色彩,荧屏更新频率也更快,故TFT俗称“真彩。 相对于DSTN而言,TFT-LCD的主要特点是为每个像素配置一个半导体开关器件。由于每个像素都可以通过点脉冲直接控制。因而每个节点都相对独立,并可以进行连续控制。这样的设计方法不仅提高了显示屏的反响速度,同时也可以精确控制显示灰度,这就是TFT色彩较DSTN更为逼真的原因。 目前,绝大

13、局部笔记本电脑厂商的产品都采用TFT-LCD。早期的TFT-LCD主要用于笔记本电脑的制造。尽管在当时TFT相对于DSTN具有极大的优势,但是由于技术上的原因,TFT-LCD在响应时间、亮度及可视角度上与传统的CRT显示器还有很大的差距。加上极低的成品率导致其高昂的价格,使得桌面型的TFT-LCD成为遥不可及的尤物。 不过,随着(su zhe)技术的不断开展(kizhn),良品率不断提高(t go),加上一些新技术的出现,使得TFT-LCD在响应(xingyng)时间、比照(bzho)度、亮度、可视角度方面有了很大的进步,拉近了与传统CRT显示器的差距。如今,大多数主流LCD显示器的响应时间都

14、提高到50ms以下,这些都为LCD走向主流铺平了道路。 LCD的应用市场应该说是潜力巨大。但就液晶面板生产能力而言,全世界的LCD主要集中在中国台湾、韩国和日本三个主要生产基地。亚洲是LCD面板研发及生产制造的中心,而台、日、韩三大产地的开展情况各有不同。 目前主流的TFT面板有aSi(非晶硅薄膜晶体管) TFT和LTPS TFT技术在a-Si方面,三个生产基地的技术各有千秋。厂商曾经研制出分辨率高达25602048的LCD产品。因此,有些人认为,aSi TFT技术完全可满足高分辨率的产品需要,但是,由于技术的不成熟,它还不能满足高速视频影像或动画等的需要。LTPS TFT相对可以节约本钱,这

15、对于TFT LCD的推广有着重要意义。目前,日本厂商已经有量产12.1英寸LTPS TFT LCD的能力。而中国台湾已开发完成LTPS组件制造技术与LTPS SXGA面板技术。在这方面缺少专门的设计人员和研发专家,但像三星等主要企业已经推出了LTPS产品,显示出韩国厂商的实力。不过,目前LTPS技术尚不成熟,产品集中在小屏幕,而且良品率低,本钱优势尚无从谈起。 与LTPS相比,a-Si无疑是目前TFT LCD的主流。日本公司的aSi TFT投资策略上几乎都以第三代LCD产品为主,通过制造技术及良品率的改善来提高产量,降低本钱。日本一直走高端路线,其技术无疑是最先进的。由于研发力量有限,台湾的a

16、-Si TFT技术主要来自日本厂商的转让,但由于台湾企业一般属于劳动密集型,技术含量价低,以生产低端产品为主。韩国在a-Si方面有着强大的研发实力,比方三星公司就量产了全球第一台24寸a-Si TFT LCD240T,它的响应时间小于25ms,可以满足一般应用需要;而可视角度到达了160度,使得LCD在传统弱项上不输给CRT。三星240T标志着大屏幕TFT LCD技术走向成熟,也向世人展示了韩国厂商的实力不容置疑。 除了以上(yshng)两种TFT技术(jsh)之间的竞争,SED将会成为(chngwi)TFT LCD的强大(qingd)敌人。然而,SED目前仍属于概念型产品,短时间内难以(nn

17、y)进入主流市场。 虽然目前LCD已经大幅降价,但是相对于CRT仍然价格较高。因此本钱问题是大家关注的焦点。实际上,TFT的生产本钱与CRT不相上下,但良品率极低造成了TFT面板本钱居高不下的情况。TFT面板是由一块较大的基板切割而成。而LCD产品还要有大量的晶体管阵列来控制三原色,现在的制造技术很难保证在一大块基板上数千万甚至上亿的晶体管不出一个问题。如果有一个晶体管出现问题,那么那个晶体管对应的点的对应色彩就会出问题只能显示某种固定色彩,那么这个点就是通常称的“坏点。坏点出现的几率于位置是不固定的,所以一块基板很有可能会被浪费很多。目前一般LCD要求坏点在5个以下,而一些大厂把这个标准缩小

18、到了3个,甚至为0,这就会使良品率降低。而一些小厂那么将坏点数扩大,这样一来,本钱自然大幅下降,而产品品质随之下降,这也是某些厂商为何可以大幅降低LCD售价的原因之一。 虽然目前有能力生产液晶显示器的厂家不少,但真正有制造TFT面板能力的厂家屈指可数。ACER作为IT业内知名企业,实力相当雄厚,虽没有自己生产TFT面板的能力,但与台湾达基关系密切,在技术配合上有一定优势。不过,限于台湾企业的技术实力,ACER LCD产品主要集中在中低端。PHILIPS作为世界知名的显示设备制造厂,其显示器销量在国内一直名列前茅,而且于韩国LG达成同盟,共同研发、制造TFT面板。同样由于技术原因,以及市场定位问

19、题,PHILIPS目前的产品主要集中在中端,而且在零售市场PHILIPS动作一直不很明显。三星作为另一实力强劲的显示设备研发、制造厂商,在LCD方面投入了较大精力,致力于不断丰富产品线,目前三星产品涵盖了高中低端市场。 LCD技术仍处在不断开展、完善的阶段,三大产地的开展方向各有不同,它们之间既存在竞争,又有着合作。正是这些因素促使了LCD向前开展。 TFT-LCD技术一、前言进入(jnr)新千年,作为信息产业的重要构成局部(jb)显示器件正在加速(ji s)推进其平板化的进程。目前,世界已进入“信息(xnx)革命时代,显示(xinsh)技术及显示器件在信息技术的开展过程中占据了十分重要的地位

20、,电视、电脑、移动 、BP机、PDA等可携式设备以及各类仪器仪表上的显示屏为人们的日常生活和工作提供着大量的信息。没有显示器,就不会有当今迅猛开展的信息技术。显示器集电子、通信和信息处理技术于一体,被认为是电子工业在20世纪微电子、计算机之后的又一重大开展时机。 科学技术的开展日新月异,显示技术也在发生一场革命,特别是自90年代以来,随着技术的突破及市场需求的急剧增长,使得以液晶显示LCD为代表的平板显示FPD技术迅速崛起。据Stanford公司预测,FPD市场规模正在以年增长率16.2%的速度开展着,到2000年FPD和CRT的产业都到达300亿美元,CRT平均年增长率缺乏6.3%,远低于F

21、ED的平均增长率,且FPD增长率仍在继续提高,CRT在继续下降,替代趋势十清楚朗,可以说平板显示将成为21世纪显示技术的主流,其产业和市场在不断扩增之中。经过二十多年的研究、竞争、开展,平板显示器已进入角色,成为新世纪显示器的主流产品,目前竞争最剧烈的平板显示器有四个品种: 1、场致发射平板显示器FED; 2、等离子体平板显示器PDP; 3、有机薄膜电致发光器OEL; 4、薄膜晶体管液晶平板显示器TFT-LCD 。场发射平板显示器原理类似于CRT,CRT只有一支到三支电子枪,最多六支,而场发射显示器是采用电子枪阵列电子发射微尖阵列,如金刚石膜尖锥,分辨率为VGA6404803的显示器需要92.

22、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。目前美国和法国有小批量的小尺寸的显示屏生产,用于国防军工,离工业化、商业化还很远。 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,但在102152cm对角线的大屏幕显示领域有很强的竞争优势。业内专家分析认为,CRT、LCD和数字微镜(DMD)3种投影显示器可以与PDP竞争,从目前大屏幕电视机市场来看,CRT投影电视价格比PDP廉价,是PDP最有力的竞争对手,但亮度和清晰度不如PDP,LCD和DMD投影的

23、象素和价格目前还缺乏竞争优势。尽管彩色PDP在像质、显示面积和容量等方面有了明显提高,但其发光效率、发光亮度、比照度还达不到直观式彩色电视机的要求,最重要的是其价格还不能被广阔家用消费者所接受,这在一定程度上制约了彩色PDP市场拓展。目前主要在公众媒体展示场合应用开始普遍起来。 半导体发光(f un)二极管LED的显示(xinsh)方案由于GaN蓝色发光二极管的研制成功,从而(cng r)一举获得了超大屏幕视频显示器市场的绝对控制权,但是这种显示器只适合做户外大型显示,在中小屏幕的视频显示器也没有它的市场。 显示器产业的专家一直期望有机薄膜电致发光材料能提供(tgng)真正的象纸一样薄的显示器

24、。有机薄膜电致发光真正的又轻又薄,低功耗广视角,高响应速度亚微妙(wimio)的固体平板显示器。大规模工业生产的本钱很低,使用寿命目前只有几千小时。OLED在可以预见的将来将首先应用作为TFT-LCD的主要竞争对手,但目前还处于研究试制阶段。 液晶平板显示器,特别TFT-LCD,是目前唯一在亮度、比照度、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,原材料本钱低廉,开展空间广阔,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。 二、TFT-LCD 在众多的平板显示器剧烈竞争中,何以TFT-LCD能够脱颖而出,成为新

25、一代的主流显示器决不是偶然的,是人类科技开展和思维模式开展的必然。液晶先后避开了困难的发光问题,利用液晶作为光阀的优良特性把发光显示器件分解成两局部,即光源和对光源的控制。作为光源,无论从发光效率、全彩色,还是寿命,都已取得了辉煌的成果,而且还在不断深化之中。LCD创造以来,背光源在不断地进步,由单色到彩色,由厚到薄,由侧置荧光灯式到平板荧光灯式。在发光光源方面取得的成果都会为LCD提供新的背光源。随着光源科技的进步,会有更新的更好的光源出现并为LCD所应用。余下的就是对光源的控制,把半导体大规模集成电路的技术和工艺移植过来,研制成功了薄膜晶体管TFT生产工艺,实现了对液晶光阀的矩阵寻址控制,

26、解决了液晶显示器的光阀和控制器的配合,从而使液晶显示的优势得以实现。1、TFT工作原理 1TFT是如何工作的 TFT就是“Thin Film Transistor的简称,一般代指薄膜液晶显示器,而实际上指的是薄膜晶体管矩阵 可以“主动的对屏幕上的各个独立的象素进行控制,这也就是所谓的主动矩阵TFTactive matrix TFT的来历。那么图象究竟是怎么产生的呢?根本原理很简单:显示屏由许多可以发出任意颜色的光线的象素组成,只要控制各个象素显示相应的颜色就能到达目的了。在TFT LCD中一般采用背光技术,为了能精确地控制每一个象素的颜色和亮度就需要在每一个象素之后安装一个类似百叶窗的开关,当

27、“百叶窗翻开时光线可以透过来,而“百叶窗关上后光线就无法透过来。当然,在技术上实际上实现起来就不像刚刚说的那么简单。LCDLiquid Crystal Display就是利用了液晶的特性当加热时为液态,冷却时就结晶为固态,一般液晶有三种形态:类似(li s)粘土的层列Smectic液晶(yjng) 类似(li s)细火柴棒的丝状Nematic液晶(yjng) 类似(li s)胆固醇状的Cholestic液晶 液晶显示器使用的是丝状,当外界环境变化它的分子结构也会变化,从而具有不同的物理特性就能够到达让光线通过或者阻挡光线的目的也就是刚刚比方的百叶窗。大家知道三原色,所以构成显示屏上的每个象素需

28、上面介绍的三个类似的根本组件来构成,分别控制红、绿、蓝三种颜色。 目前使用的最普遍的是扭曲向列TFT液晶显示器Twisted Nematic TFT LCD,下列图就是解释的此类TFT显示器的工作原理。现存的技术差异很大,我们将会在本文的第二局部中详细介绍。 在上、下两层上都有沟槽,其中上层的沟槽是纵向排列,而下层是横向排列的。而下层是横向排列的。当不加电压液晶处于自然状态,从发光图2a扭曲向列TFT显示器工作原理图示意图层发散过来的光线通过夹层之后,会发生90度的扭曲,从而能在下层顺利透过。当两层之间加上电压之后,就会生成一个电场,这时液晶都会垂直排列,所以光线不会发生扭转结果就是光线无法通

29、过下层。 2TFT象素架构如图4示,彩色滤光镜依据颜色分为红、绿、蓝三种,依次排列在玻璃基板上组成一组dot pitch对应一个象素每一个单色滤光镜称之为子象素sub-pixel。也就是说,如果一个TFT显示器最大支持12801024分辨率的话,那么至少需要128031024个子象素和晶体管。对于一个15英寸的TFT显示器1024768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12801024,就是0.011英寸相当于0.28mm大家知道(zh do),象素对于显示器是有决定意义的,每个象素越小显示器可能到达(dod)的最大分辨率就会越大。不过由于

30、晶体管物理特性的限制(xinzh),目前TFT每个象素的大小(dxio)根本(gnbn)就是0.0117英寸0.297mm,所以对于15英寸的显示器来说,分辨率最大只有12801024。2 、 TFT的技术特点 TFT技术是二十世纪九十年代开展起来的,采用新材料和新工艺的大规模半导体全集成电路制造技术,是液晶LC、无机和有机薄膜电致发光EL和OEL平板显示器的根底。TFT是在玻璃或塑料基板等非单晶片上当然也可以在晶片上通过溅射、化学沉积工艺形成制造电路必需的各种膜,通过对膜的加工制作大规模半导体集成电路LSIC。采用非单晶基板可以大幅度地降低本钱,是传统大规模集成电路向大面积、多功能、低本钱方

31、向的延伸。在大面积玻璃或塑料基板上制造控制像元LC或OLED开关性能的TFT比在硅片上制造大规模IC的技术难度更大。对生产环境的要求净化度为100级,对原材料纯度的要求电子特气的纯度为99.999985,对生产设备和生产技术的要求都超过半导体大规模集成,是现代大生产的顶尖技术。其主要特点有: 1大面积:九十年代初第一代大面积玻璃基板300mm400mmTFT-LCD生产线投产,到2000年上半年玻璃基板的面积已经扩大到了680mm880mm,最近950mm1200mm的玻璃基板也将投入运行。原那么上讲没有面积的限制。 2高集成度:用于液晶投影的1.3英寸TFT芯片的分辨率为XGA含有百万个象素

32、。分辨率为SXGA12801024的16.1英寸的TFT阵列非晶体硅的膜厚只有50nm,以及TAB ON GLASS和SYSTEM ON GLASS技术,其IC的集成度,对设备和供给技术的要求,技术难度都超过传统的LSI。 3功能强大:TFT最早作为矩阵选址电路改善了液晶的光阀特性。对于高分辨率显示器,通过0-6V范围的电压调节其典型值0.2到4V,实现了对象元的精确控制,从而使LCD实现高质量的高分辨率显示成为可能。TFT-LCD是人类历史上第一种在显示质量上超过CRT的平板显示器。现在人们开始把驱动IC集成到玻璃基板上,整个TFT的功能将更强大,这是传统的大规模半导体集成电路所无法比较的。

33、 4低本钱(bn qin):玻璃基板和塑料基板从根本上解决(jiju)了大规模半导体集成电路的本钱(bn qin)问题(wnt),为大规模半导体集成电路的应用开拓了广阔的应用空间。5工艺灵活:除了(ch le)采用溅射、CVD化学气相沉积MCVD分子化学气相沉积等传统工艺成膜以外,激光退火技术也开始应用,既可以制作非晶膜、多晶膜,也可以制造单晶膜。不仅可以制作硅膜,也可以制作其他的-族和-族半导体薄膜。 6应用领域广泛,以TFT技术为根底的液晶平板显示器是信息社会的支柱产业,也技术可应用到正在迅速成长中的薄膜晶体管有机电致发光(TFT-OLED)平板显示器也在迅速的成长中。 3、 TFT-LC

34、D的主要特点: 随着九十年代初TFT技术的成熟,彩色液晶平板显示器迅速开展,不到10年的时间,TFT-LCD迅速成长为主流显示器,这与它具有的优点是分不开的。主要特点是:1使用特性好:低压应用,低驱动电压,固体化使用平安性和可靠性提高;平板化,又轻薄,节省了大量原材料和使用空间;低功耗,它的功耗约为CRT显示器的十分之一,反射式TFT-LCD甚至只有CRT的百分之一左右,节省了大量的能源;TFT-LCD产品还有规格型号、尺寸系列化,品种多样,使用方便灵活、维修、更新、升级容易,使用寿命长等许多特点。显示范围覆盖了从1英寸至40英寸范围内的所有显示器的应用范围以及投影大平面,是全尺寸显示终端;显

35、示质量从最简单的单色字符图形到高分辨率,高彩色保真度,高亮度,高比照度,高响应速度的各种规格型号的视频显示器;显示方式有直视型,投影型,透视式,也有反射式。2环保特性好:无辐射、无闪烁,对使用者的健康无损害。特别是TFT-LCD电子书刊的出现,将把人类带入无纸办公、无纸印刷时代,引发人类学习、传播和记栽文明方式的革命。3适用范围宽,从-20到+50的温度范围内都可以正常使用,经过温度加固处理的TFT-LCD低温工作温度可到达零下80。既可作为移动终端显示,台式终端显示,又可以作大屏幕投影电视,是性能优良的全尺寸视频显示终端。 4制造技术的自动化程度高,大规模工业化生产特性好。TFT-LCD产业

36、技术成熟,大规模生产的成品率到达90%以上。5TFT-LCD易于集成化和更新换代,是大规模半导体集成电路技术和光源技术的完美(wnmi)结合,继续开展(kizhn)潜力(qinl)很大。目前有非晶、多晶和单晶硅TFT-LCD,将来会有其它(qt)材料的TFT,既有玻璃(b l)基板的又有塑料基板。 三、国际技术水平和现状 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到达了170度。MVA模式还使响应时间缩短到20ms。 从技术角度来看,TN+Film解决方案是最

37、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,它在上外表覆盖一层薄膜来增大可视角度。不过TFT显示器相对弱的比照度和缓慢的反响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,除了它的造价最廉价之外没有任何可取之处。IPS就是In-Plane Switching的简称,意思就

38、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根本排列方式不同,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到达了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比照度明显的下降,为了提高亮度和比照度,只有增强背光光源的亮度。这样一来,反响时间和比照度相对于普通TFT显示器

39、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。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响时间两个方面。找到了一个折中的解决方法。MVA技术使得可视角到达了160度 虽然不如IPS能到达的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比照度和更短的反响时间。 MVA中的M代指“multi-domains 多区域(qy)的意思。图8所示,那些(nxi)紫色的突起protrusion构成了所谓的区域。富士通目前(mqin)生产的MAV显示器中一般(ybn)就有这样4个区域(qy)。 VA是“vertical a

40、lignment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下图的“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技术都快的反响时间,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液晶显示器的比照度也有所提高,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的根底上开展起来的场序列全彩色FSFCLCD技术不仅取消了占本钱三分之一的彩色滤光膜CF,还可使分辨率提高3

41、倍,透过率提高5倍,同时简化了工艺,降低了本钱。彩膜技术和背光源技术的开展使TFT-LCD的彩色再现能力到达甚至超过了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、多系列的产品开展空间,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

42、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。同时由于几改良,低温激光退火多晶硅P-Si技术成熟,以至最近开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技术的开展,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。-的大生产技术也已成熟,已实

43、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,生产本钱将不断下降。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。 四、总结(zngji) 目前(mqin)TFT-LCD已到达(dod)的技术水平状况(zhungkung): 1水平(shupng)和垂直角都到达170度; 2显示亮度到达500尼特,比照度500:1; 3寿命超过3万小时; 4场序列全彩色FSFC技术开始应用于工业生产; 5大屏幕薄膜晶体管液晶显示彩色电视TFT-LC TV已经开始进入大规模工业生产,TFT-LCTV的画质已经到达甚至超过了CRT,如28英寸TFT L

44、C TV的分辨率为19201200,水平垂直视角均为170度;38英寸的TFT LC TV已研制成功;40英寸的TFT-LCD也已研制成功; 6大面积低温多晶硅TFT-LCD已经开发成功,并投入工业生产,非晶硅TFT的自扫描LCD已经商品化; 7反射式TFT-LCD彩色显示器开始商品化。例如分辨率是400234,画面为16:9的5.8英寸反射式显示器的反射率为30%,响应速度为30ms,消耗功率为0.15瓦。 8730920mm基板大屏幕生产线已经研制成功,更大尺寸基板的大屏幕生产线正在建设之中。 9塑料基板TFT-LCD开始商品化。日本现有5个品种的塑料基板产品。 10背光源和逆变器,虽在积

45、极开发反射式LCD,但用背光源的透射型TFT-LCD在相当长时间内还是主流产品。背光源是其重要配件。德国研制成用于液晶模块的平板荧光灯背光源,亮度到达5000-7000cd/m2,寿命到达10万小时。一些新型自热式背光源可以在-40到85范围内正常工作。OEL背光源和高亮度LED背光源已开发成功,并开始用于TFT-LCD、Linfinity Microelectrunies创造了冷阴极背光源长寿命逆变器,光源调制范围到达500:1。 TFT-LCD市场分析一、国际市场(shchng)分析与预测TFTLCD彩色(cis)薄膜晶体管液晶显示器主要(zhyo)应用于计算机、视频终端、通讯及仪器仪表等

46、行业。主要应用领域有笔记本电脑、台式计算机监视器、工作站、工业监视器、全球卫星定位系统GPS、个人(grn)数据处理、游戏机、可视 、便携式VCD、DVD及其它一些(yxi)便携装置。1995年以前,TFTLCD的应用主要集中在高档摄像机监视器、高档掌上游戏机、微型电视机和大屏幕投影仪等贵族类消费产品。其过高的价格使下游整机厂家更多的选用了低档TN和STN液晶。1995年后,随着TFT生产厂家生产技术水平的提高、投入加大、基板尺寸提高到300mm-400mm以上,实现了10英寸VGA以上大尺寸TFTLCD的大规模生产,加上上游原材料厂家的成熟带来的本钱降低,从而为TFT-LCD在笔记本电脑、监

47、视器等潜力巨大的市场应用建立了根底。于是迎来了TFT历史上的第一次高速成长期。在此期间,日本多家公司投资大型生产线,下游厂家积极开发推广应用产品,由于原材料价格降低和大规模生产本钱减低和成品率的提高,TFT的价格呈逐步降低的态势,进一步促进应用领域的扩大,同时TFT厂家也保持了较高的利润空间。此种情形一直保持到1996年上半年。1996年第二季度至年底,全球FTF产业进入了一个相对停滞徘徊期。其原因并非市场需求缺乏,而是由于:1TFT产品的价格相对于CRT仍然偏高,难以被家庭、个人和中小企业这个最大的市场所接受;2用户心理上对当时主流产品 l04英寸 VGA不满足,而11寸以上产品由于生产技术

48、不成熟、生产能力低下,其价格和供货能力均使下游产品厂家望而却步;3前期TFT厂家的投入使生产能力相对于当时的市场需求有微量的过剩假象;4日本企业由于占有大局部生产能力,不愿降低自己的利润空间而造成事实上的价格障碍。此后1997年,由于韩国三星、现代、LG等公司第二代以上生产线纷纷投产,打破了日本独家垄断市场、控制价格的局面,TFT的价格趋于合理的定位,生产能力的扩增又刺激了下游产品特别是笔记本电脑中TFT应用的迅速增加,使得TFT行业又进入了一个相对非常短暂的快速开展期。市场容量急剧扩大,主流产品档次迅速提升。113英寸、12l英寸TFT成为当时笔记本电脑的上流配置,并呈现被更高档次产品取代的

49、态势。同时日本、韩国企业迅速跟进,扩产增线,由此再一次迎来了与全球半导体行业开展规律一致的平台式停滞阶段。这一阶段从1997年持续到1998年7月。1998年下半年,由于(yuy)TFT的性能(xngnng)价格比已到达(dod)了可同CRT一较长短的地步,同时,原来(yunli)增长缓慢的中小尺寸TFT市场,由于(yuy)消费类电子应用范围的急剧扩张而得到从未有过的增长,这其中局部原回应归功于INTERNET技术成熟导致的个人便携式信息终端和GPS,以及可视 、游戏机等产业的开展。TFT业界迎来了期盼已久的第三个飞速开展的阶段。TFT行业取代了一直高速开展的DRAM半导体存储器行业成为了半导

50、体工业中最耀眼的明星。特别是东亚经济危机抑制了包括日本、韩国和东南亚地区国家的盲目跟进,使得TFT生产能力的提高没能跟上市场需求的飞速扩张,从而防止了前两次开展中不正常的价格竞争,TFT产业可以说终于走向良性开展的正确道路。由于以上原回,从1998年中至今,1218英寸TFTLCD产品价格涨幅超过30,到1999年年底才到达一个稳定的价格平台阶段。1998年第三季度开始,中小尺寸的价格增幅也到达15以上,并将于2000年初酝酿进一步涨价。与此同时,市场的需求并不因价格的增长而减少,反而持续扩大,供个应求的卖方市场现象短期内没有彻底解决的迹象。中国台湾、韩国包括日本的TFT应用整机厂家,由于缺货

51、根本上不能到达满产。各大TFT生产厂家的定单已经排到2001年,甚至更远。那么今后TFT行业的开展会是什么情况呢?这里我们结合1997年、1998年TFTLCD市场实际,对TFTLCD市场需求情况进行统计与预测,详见表1。表1 TFT-LCD主要应用产品的市场需求统计与预测1997 1998 1999 2000 2001 2005笔记本电脑(TFT-LCD) 0 1450 1493 1824 2200 400台式监视器 0 130 250 400 800 5000个人数字助理(PDA) 80 240 300 400 500 1200全球卫星定位系统(GPS) 20 150 180 220 30

52、0 1000液晶投影仪 2 50 120 300 600 1500摄录一体机 144 1100 1200 1400 1500 2000VCD一体机 100 600 740 900 1200 300近日(jn r),日本鸟取三洋LCD事业部总经理福好雅先生(xin sheng)指出:虽然到2001年会(ninhu)出现TFTLCD供需平衡的局面(jmin),但这种平衡将是短暂(dunzn)的。预计至2002年第四季度,全球TFTLCD面板仍将出现供不应求的局面。我们认为:作为高投入、高回报、高技术含量的TFT行业在可预期的10年到15年内仍将持续开展。其开展的一般规律还将遵循前面所表现的阶段式阶

53、梯开展态势。过去的和将来的跃升阶段的推动力是生产技术的提高和生产能力的增加使得TFT找到了新的应用领域;而过去的和将来的平台式停滞阶段那么缘于生产能力提高,巨处于新的应用市场的准备时期导致的相对市场饱和,但迄今为止每一次的供过于求并非生产能力的绝对过剩,而是产品结构调整时期的相对过剩;供大于求的相对幅度只在10以内,并且持续时间是非常短暂的。作为新兴的、未来十数年内不可替代的产业,其新的应用领域的生产空间在目前来说仍是无限的。而且,由于是资金投入高、技术含量大、人材要求高,有能力投身此行业的国家、企业不时能太多;因此不可能出现像TN和STN那样的恶性竞争。所以在条件具备的情况下,周密组织,精心

54、准备,在不断学习完善自身的同时,积极跟进提高、投身国际市场,其商机是无限的。具体到本阶段,业界的普遍看法是:由于目前15英寸、17英寸应用市场的前期开发阶段己接近完成,目前的上升势头有可能迅速过度到下一个开展阶段,也就是说:即使有短暂的供需平衡期或供过于求期,总的开展和增长势头仍将持续到2004年,并等待另一轮的开展循环。面对TFTLCD市场如此诱人的局面,日本、韩国和中国台湾纷纷投入巨资进行大尺寸TFTLCD的生产线建设。原有的中小尺寸生产线也积极扩产,例如:台湾元太基板投入数量将有6000片/月增加到1500片/月,其近日接到的日本的一个5英寸定单5年总金额为1亿美金。日本作为TFT-LC

55、D的生产王国,无论技术或生产都处于世界领先地位。今年开始,日本TFT-LCD业界方案投入二十亿美元进行扩产,其中东芝公司己启动第四代生产线的建设,玻璃基板尺寸为800mm950mm,一次可切割6片17TFT-LCD面板。在韩国,三星、LG、现代三大TFTLCD厂商,均看准TFTLCD是未来的骨干产业,从1998年年底开始,这三家大公司方案投入三十亿美元进行扩厂建设,三星、LG两家公司都雄心勃勃,争取成为下一代显示器市场的主导企业。在中国台湾,TFT-LCD被视为第二个半导体产业(chny),1998年以来(yli),台湾利用日、韩先后陷入金融危机之时,对TFTLCD加紧(jijn)投资,出现投

56、资热潮,中华映管、达基电子(dinz)已于1999上半年投入量产,瀚宇彩晶等四家厂商(chngshng)将于今明两年进入量产,迄今为止,台湾地区已投入40亿美元。韩国和中国台湾厂商的投资扩产情况见表2和表3。表2 韩国TFT-LCD厂商扩产情况公司名称 扩产基板尺寸 扩产量 投产时间三星 600720mm 6万片 1999年底LG 590670mm 2万片 1999年底现代 620720mm 2万片 1999年底表3 中国台湾TFT-LCD厂商投产情况公司名称 基板尺寸 月产能 投产时间广辉 620mm750mm 3万片 2001年达基 600mm720mm 3万片 1999年7月中华映管 550mm650mm 2.5万片 1999年5月奇晶 620mm750mm 3万片 1999年12月潮宇 550mm650mm 3万片 2000年1月联友 610mm720mm 3万片 1999年10月市场供给量的增加,势必给整个TFTLCD行业的结构带来一定的变化,供需状况会呈现出怎样的趋势?结合TFTLCD的市场需求以及投产扩产情况,我们对大尺寸TFTLCD的供需情况进行了分析预测结果示于表1和表2。表1 大尺寸TF

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