TFT LCD是什么，有何意義？LED背光源使用在LCD上須遵守什么？

TFT LCD是什么，有何意義？LED背光源使用在LCD上須遵守什么？

1前 言

在LCD背光源中，雖然冷陰極熒光燈（CCFL）目前占據(jù)著統(tǒng)治地位，但LED具有寬色域、白點可調(diào)、高調(diào)光率及長壽命等優(yōu)點，故近來被開發(fā)為新型的LCD背光源，井已在一些臺式LCD監(jiān)視器以及LCD電視中得到應用。

LCD用LED背光源（以下簡稱為LED背光源）是一種新型的背光源技術(shù)，其種類很多，但是在LCD器件中尚未得到普遍應用，因為還有技術(shù)問題或成本方面的問題有待于解決。對于一些較為實用的LED背光源，本文將在后面的段落中加以介紹。

2 靜態(tài)照明LCD背光源

提高光效，從而提高屏輸出光與光源輸出光的比例是改進LCD背光源的一個重要途徑。靜態(tài)照明LCD背光源便是其中的一種，其主要原理是使LCD的每個亞象素只通過與其相應的色元件進行照明（圖1），從而省去了濾色器，提高了光效。

2.1 結(jié) 構(gòu)

在具有靜態(tài)照明背光源的LCD中，像素層下面裝有一微透鏡陣列，并且使每一個像素下均對應一個微透鏡。這里采用的背光源照明系統(tǒng)是三原色直視背光源，每種顏色的光源均在與之對應的亞象素上成像，井經(jīng)由投影透鏡投射在顯示屏上。

靜態(tài)照明背光源通常采用紅綠藍三根CCFL。最近研發(fā)的靜態(tài)背光照明LCD采用了LED作為其背光源。

2.3 靜態(tài)照明的LCD背光源特性

3 反饋型LED背光源

采用紅綠藍色光的LED作為LCD背光源可以獲得優(yōu)異的色質(zhì)，降低功耗，避免使用汞造成的環(huán)境污染，需要控制白光的色溫，以取得足夠長的壽命。

3.1 結(jié) 構(gòu)

3.1.1LED光源

3.1.2 傳感器

3.l.3 LuxeonTM型驅(qū)動器

3.1.4 反饋控制器

反饋控制器由三部分組成，即色控制器、占空因數(shù)控制器與光強度控制器。色控制器具有一靈敏集成陣列，用于補償來自傳感器的輸出誤差，從而保持了輸出色度的恒定。光強度控制器的核心為一敏感矩陣，該矩陣具有把傳感器輸出向LED電流占空因素轉(zhuǎn)換的功能，并使輸出亮度與溫度的關系以及色度在任何時候都保持不變，這可以從測量中得到。

3.2 特 性

采用反饋型LED背光源，可使LED器件在25℃～70℃的溫度范圍中，取得《0.003A△u’v’的色漂移，并可以得到可接受的色穩(wěn)定性：在處理光反饋信號時，不需要有大的預處理功率。此外，如前文所述，這樣做還有色域與環(huán)境保護的好處。

4 新型光導板結(jié)合式LED背光源

如果在LCD背光源系統(tǒng)中采用高亮度紅綠藍光LED就需要有混色裝置，以在光源的光到達LCD板前進行混色。在傳統(tǒng)的LCD背光源中，混色是以獨立于光軸抽取結(jié)構(gòu)（白色涂層或微透鏡）的光導極中進行的。為了照亮整個顯示區(qū)，就得采用兩塊光導板，這會使背光源變得又重又厚，并且還會產(chǎn)生光導板的亮度與色度難以匹配等缺點。

為了克服上述缺點，荷蘭近來開發(fā)一種新的LED背光源，它將分離的混色光導板與傳統(tǒng)的光抽光導板結(jié)合在一起。

4.1 結(jié)合式LED背光源的結(jié)構(gòu)與工作原理

背光源是由LED光源①、第一橢圓鏡面②、混色光導板③、第二橢圓鏡面④、反射膜⑤、主光導板⑥、校準與偏振控制膜⑦、框架⑧與散熱片⑨組成。這些部分在圖7與圖8中，均以上述編號表示。

為了進一步改進色均勻度，在主光導板的光進入一邊還配備了一條微棱鏡，它的作用是增加光的角分布，從而改進光色的混合。

4.2性能與優(yōu)點

本文中的光導板結(jié)合式LED背光源對角線為38cm，具有34只luxeomTM型LED，管子的節(jié)距為9mm，驅(qū)動功率為45W。利用這種LED背光源，已取得了4300cd/m2的峰值亮度。

新型光導板結(jié)合LED背光源有以下幾個優(yōu)點：

●重量輕，厚度薄，堅固耐用；

●與現(xiàn)存的背光源技術(shù)與制造機制兼容；

●可以與各種光導板，甚至包括具有預制象素圖案的平面屏以及具有微往面透鏡結(jié)構(gòu)的楔形光導板結(jié)合；

●適用屏的尺寸范圍較大（25.4cm-5lcm），而LED的節(jié)距與光導板的長度卻可以保持不變；

●其每個LED的輸出光通可以穩(wěn)定地增加，從而可以在不增加LED數(shù)量與減少LED節(jié)距的情況下達到給定的亮度；

●可以通過加長光導板長度，較容易地改進混色性能。

5 高亮度直接型LED背光源

本LED背光源是一種邊光式背光源。作為邊光式背光源，它具有以下三個特點：

●其發(fā)光面可以沿其光學軸作360°發(fā)射；

●可以用較薄的鏡片覆蓋較大的面積；

●可以用簡單的結(jié)構(gòu)進行混色。

先前的邊光LCD用背光源存在著以下一些缺點：

●因為光導板是用丙烯酸制作的，因而用于大尺寸的LCD電視（LCD—TV）時，會使其重量加大，并使成本增加；

●抑制與吸收紫外線；

●在用于彩色顯示時，難以將大功率紅綠藍LED用在直接背光源中。

為了解決上述問題并提高LED背光源的性能。美國與日本、荷蘭以及馬來西亞合作，研發(fā)了一種新穎的高亮度直接型邊光式LCD-TV用LED背光源。在這種背光源中，不用光導板，而是通過在LCD板后面的空腔中放置LED陣列代替之。采用這種LED背光源，可以做到在保持良好的光效時，能夠較好地控制亮度與顏色的均勻性。

5.1 結(jié)構(gòu)與工作原理

高亮度直接LED背光源是由以下幾部分組成的：

（1）安裝在金屬芯印刷電路板上的兩條由48只LED組成的線式陣列；

（2）裝有上述LED陣列的金屬盒，在盒的內(nèi)表面涂有一層擴散反射膜，移動該膜后面的LED非發(fā)光面，可以減少對光線的再吸收，從而取得高光效；

（4）在上述金屬盒內(nèi)表面涂擴散發(fā)射膜，該膜可以取得30%～40%的反射率；

（5）位于LCD之間的亮度增強膜，用以增加屏的亮度；

（6）位于LCD板后面的朗伯反射空腔，其側(cè)壁為鏡面。由LED陣列發(fā)射的光，有80%是在垂直于光軸±20°以內(nèi)，在36O°方位上被射入反射腔內(nèi)的。當光線有效地進入背光源孔時，其自由路徑達到最大化，而在采取了適當?shù)腖ED節(jié)距時，就可于緊靠LED陣列正上方的各個方向上取得良好的混色。在LED正上方朝向屏區(qū)只有約5%的光。為了將LED正上方的色影響減到最小，利用換向器使光線改向，返回LED與朗伯空腔，使這部分光線的平均行程增加，因而產(chǎn)生了附加混色，降低了在LED正上方的色影響。

5.2 應用與特征

6結(jié)束語

LCD-TV市場的迅速發(fā)展，極大地刺激了LCD背光源的研究與開發(fā)。由于LCD用的LED背光源具有壽命、色域、調(diào)率等性能及環(huán)保方面的優(yōu)勢，因而成了倍受青睞的新一代LCD背光源，目前正在蓬勃地發(fā)展著。LED背光源的發(fā)展方向是功耗與成本更低、光致更高、壽命更長、更亮與更薄更輕。隨著微機械、微電子及材料科技的進步，必將會有更多朝著上述發(fā)展方向的新型LCD用的LED背光源問世。

什么是 TFT LCD：

和TN技術(shù)不同的是，TFT的顯示采用“背透式”照射方式——假想的光源路徑不是像TN液晶那樣從上至下，而是從下向上。這樣的作法是在液晶的背部設置特殊光管，光源照射時通過下偏光板向上透出。由于上下夾層的電極改成FET電極和共通電極，在FET電極導通時，液晶分子的表現(xiàn)也會發(fā)生改變，可以通過遮光和透光來達到顯示的目的，響應時間大大提高到80ms左右。因其具有比TN-LCD更高的對比度和更豐富的色彩，熒屏更新頻率也更快，故TFT俗稱“真彩”。

相對于DSTN而言，TFT-LCD的主要特點是為每個像素配置一個半導體開關器件。由于每個像素都可以通過點脈沖直接控制。因而每個節(jié)點都相對獨立，并可以進行連續(xù)控制。這樣的設計方法不僅提高了顯示屏的反應速度，同時也可以精確控制顯示灰度，這就是TFT色彩較DSTN更為逼真的原因。

目前，絕大部分筆記本電腦廠商的產(chǎn)品都采用TFT-LCD。早期的TFT-LCD主要用于筆記本電腦的制造。盡管在當時TFT相對于DSTN具有極大的優(yōu)勢，但是由于技術(shù)上的原因，TFT-LCD在響應時間、亮度及可視角度上與傳統(tǒng)的CRT顯示器還有很大的差距。加上極低的成品率導致其高昂的價格，使得桌面型的TFT-LCD成為遙不可及的尤物。

不過，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，良品率不斷提高，加上一些新技術(shù)的出現(xiàn)，使得TFT-LCD在響應時間、對比度、亮度、可視角度方面有了很大的進步，拉近了與傳統(tǒng)CRT顯示器的差距。如今，大多數(shù)主流LCD顯示器的響應時間都提高到50ms以下，這些都為LCD走向主流鋪平了道路。

LCD的應用市場應該說是潛力巨大。但就液晶面板生產(chǎn)能力而言，全世界的LCD主要集中在中國臺灣、韓國和日本三個主要生產(chǎn)基地。亞洲是LCD面板研發(fā)及生產(chǎn)制造的中心，而臺、日、韓三大產(chǎn)地的發(fā)展情況各有不同。

與LTPS相比，a-Si無疑是目前TFT LCD的主流。日本公司的a－SiTFT投資策略上幾乎都以第三代LCD產(chǎn)品為主，通過制造技術(shù)及良品率的改善來提高產(chǎn)量，降低成本。日本一直走高端路線，其技術(shù)無疑是最先進的。由于研發(fā)力量有限，臺灣的a-Si TFT技術(shù)主要來自日本廠商的轉(zhuǎn)讓，但由于臺灣企業(yè)一般屬于勞動密集型，技術(shù)含量價低，以生產(chǎn)低端產(chǎn)品為主。韓國在a-Si方面有著強大的研發(fā)實力，比如三星公司就量產(chǎn)了全球第一臺24寸a-Si TFT LCD—240T，它的響應時間小于25ms，可以滿足一般應用需要；而可視角度達到了160度，使得LCD在傳統(tǒng)弱項上不輸給CRT。三星240T標志著大屏幕TFT LCD技術(shù)走向成熟，也向世人展示了韓國廠商的實力不容置疑。

TFT-LCD的市場分析

TFT-LCD技術(shù)的產(chǎn)業(yè)特點

發(fā)展速度快，核心技術(shù)穩(wěn)定：TFT-LCD產(chǎn)業(yè)化十年來生產(chǎn)線經(jīng)歷了7次大的發(fā)展，平均1年半生產(chǎn)線就要更新一次。但是TFT-LCD的核心技術(shù)是相對穩(wěn)定的。

帶動的產(chǎn)業(yè)面廣，對國民經(jīng)濟具有全局意義：上游原料、生產(chǎn)設備、生產(chǎn)技術(shù)涉及到現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的幾十個領域。新材料的開發(fā)、大規(guī)模生產(chǎn)設備的制造、先進生產(chǎn)技術(shù)的應用，將帶動上游產(chǎn)業(yè)群。TFT-LCD模塊是信息產(chǎn)業(yè)的核心器件，涉及到通訊、交通、家電、計算機、教育、工業(yè)、醫(yī)療、國防等幾乎所有的領域。

a-Si TFT-LCD技術(shù)的研究現(xiàn)狀

分辨率： TFT-LCD的分辨率在近幾年中經(jīng)由CGA（ 320 * 2 00），VGA（ 640 * 4 80），SVGA （1280 * 1024）。XGA （1024 * 768）。 SXGA （1280 * 1024）發(fā)展到目前的UXGA （1600 * 1200）、QXGA （2560 * 2048）的水平。

對比度：美國P.P.Muhoray等人推出了波導基LCD技術(shù)，并利用這種技術(shù)實現(xiàn)了174:1的高對比度，而現(xiàn)在的TFT-LCD對比度最高可達到500:1。

視角： 由于液晶材料是各向異性的，其分子排列的取向及在電場作用下的重新排列取得均勻影響LCD器件視角的拓寬，這就造成了LCD器件視角上的缺點，現(xiàn)已提出多種寬視角技術(shù)，如同平面切換模式、相對稱微單元模式、疇垂直模式等，視角可達到170度。

響應速度：當幀頻為60% 時，幀周期約為16ms，采用TN型LCD的普通TFT-LCD器件的響應時間可低于20ms。最近推出了一種利用彈性連續(xù)聚合物穩(wěn)定化的平面開關方法，可使響應時間縮短到10ms，采用光學補償帶可將響應時間縮短到2～3ms，目前已用本技術(shù)研制出響應時間為8ms的彩色LCD電視機。

壽命： 由于制造技術(shù)的發(fā)展，TFT-LCD的壽命可達到3萬小時以上。

大屏幕和反射式己出現(xiàn)：已研制成功38in的TFT-LCTV，結(jié)束了大屏幕LC的拼接時代，反射式TFT-LCD彩色顯示器也開始商品化。

由于TFT制作技術(shù)的發(fā)展、液晶材料性能的改善、寬視角技術(shù)的采用、響應速度的提高和成品率的提高，TFT-LCD顯示性能已并不亞于CRT。

TFT型液晶顯示器結(jié)構(gòu)

通常的a-Si TFT主要由玻璃基板、柵電極、柵絕緣層、半導體活性層a-Si，歐姆接觸層n+a-Si、源漏電極及保護膜等組成，其中柵絕緣層和保護膜一般采用SiN。

a-Si TFT 的結(jié)構(gòu)可分為四種典型結(jié)構(gòu)：源、漏、柵三電極位于半導體活性層a-Si同一側(cè)的平面結(jié)構(gòu)，其中源、漏、柵三電極位于a-Si層上側(cè)的稱正柵平面結(jié)構(gòu)，源、漏、柵三電極位于a-Si層下側(cè)的稱倒柵平面結(jié)構(gòu);源、漏、電極與柵電極位于a-Si層兩側(cè)的交錯結(jié)構(gòu)，其中柵電極在a-Si層上側(cè)，源、漏電極在a-Si層下側(cè)的稱正柵交錯結(jié)構(gòu)或頂柵結(jié)構(gòu)，柵極在a-Si下側(cè)，源、漏電極在a-Si層上側(cè)的稱倒柵交錯結(jié)構(gòu)或底柵結(jié)構(gòu)。

從制造工藝上看，交錯結(jié)構(gòu)的SiN，a-Si和n+a-Si三層（或其中二層）可以連續(xù)淀積，適合流水作業(yè)，又可減少交叉污染。現(xiàn)在，交錯結(jié)構(gòu)已成為主流，它不僅對a-Si， SiN.， n+a-Si可連續(xù)作業(yè)，而且倒柵還可以作遮光層（不需另設遮光層），這對a-Si TFT是重要的，因為a-Si對光敏感，一旦有光流入引起漏電流增加，將會導致像質(zhì)惡化。

TFT型液晶顯示器的運作原理

TFT-LCD需要背光，由于LCD面板本身并不發(fā)光，因此需要背光，液晶顯示器就必須加上一個背光板， 來提供一個高亮度，而且亮度分布均勻的光源。LCD實際上是打開來自其后面光源的光來表現(xiàn)其色彩的。目前的常用背光源是CCFL或LED。

版權(quán)聲明：本文內(nèi)容由網(wǎng)絡用戶投稿，版權(quán)歸原作者所有，本站不擁有其著作權(quán)，亦不承擔相應法律責任。如果您發(fā)現(xiàn)本站中有涉嫌抄襲或描述失實的內(nèi)容，請聯(lián)系我們jiasou666@gmail.com 處理，核實后本網(wǎng)站將在24小時內(nèi)刪除侵權(quán)內(nèi)容。

版權(quán)聲明：本文內(nèi)容由網(wǎng)絡用戶投稿，版權(quán)歸原作者所有，本站不擁有其著作權(quán)，亦不承擔相應法律責任。如果您發(fā)現(xiàn)本站中有涉嫌抄襲或描述失實的內(nèi)容，請聯(lián)系我們jiasou666@gmail.com 處理，核實后本網(wǎng)站將在24小時內(nèi)刪除侵權(quán)內(nèi)容。