液晶顯示技術(shù)的最新趨勢

一、液晶顯示的市場

從液晶顯示（LCD）的實用化開始已經(jīng)過去30年了。從臺式計算機的字段式顯示開始的實用化液晶面板，以及后來的類似于主動型素子驅(qū)動方法的開發(fā)，使大型、漂亮畫面的顯示成為可能，之后顯示性能在不斷地進(jìn)行改善，現(xiàn)如今，我們身邊幾乎所有的場所都在使用液晶顯示器，從個人電腦和移動領(lǐng)域使用到最近的電視用，液晶電視已經(jīng)開始逐漸取代CRT。

最初實用化液晶主要是以20世紀(jì)70年代的TN型液晶和80年代的STN液晶為基礎(chǔ)的，它們各自相對應(yīng)的產(chǎn)品也確實擴大了市場。90年代，以PC用途為基礎(chǔ)，使用a-SiTFT液晶，使液晶市場快速得以成長起來。那個時代，液晶主要以TN模式為主，現(xiàn)在可以應(yīng)用IPS、MV、OCB模式等形形色色的技術(shù)來進(jìn)行動畫顯示，在電視顯示方面的使用已經(jīng)開始，在其他各領(lǐng)域的用途也逐步廣泛起來，人們期待著其更加飛躍的發(fā)展。

;平板顯示中的液晶顯示，用途非常廣泛，使用量很大。而且根據(jù)搭載設(shè)備的用途不同顯示畫面的大小（顯示畫面的對角尺寸）與畫素數(shù)有很大的不同。從手用用1～2型到電視用數(shù)十型，這樣廣的范圍內(nèi)各種用途均有，根據(jù)各種用途的要求不同，液晶面板的性能也有所不同。

二、液晶顯示的構(gòu)造與動作

1、液晶顯示器的構(gòu)造

以最普及的主動型的透過型模組為例，構(gòu)造如圖形所示，基本構(gòu)造為液晶成盒面板和周圍的壓接驅(qū)動回路，液晶成盒基板的后面安裝有背光源作為光源。

液晶成盒基板是由陣列基板與彩膜基板貼合在一起，中間填充液晶構(gòu)成的。其中陣列基板與彩膜基板之間，要求控制間隔為數(shù)策米，而且均一的間隔。陣列基板側(cè)為了驅(qū)動畫素設(shè)計了gate線及數(shù)據(jù)線的引出電極。彩膜基板是由多個重復(fù)的RGB三原色構(gòu)成的圖形，圖形形成的位置是與陣列基板上的各畫素完全對應(yīng)的。陣列基板與彩膜基板的背面，分別進(jìn)行偏光板貼付。

2、主動型矩陣驅(qū)動技術(shù)

在TFT陣列基板側(cè)柵線與數(shù)據(jù)線的各交點處形成薄膜晶體管（TFT）。畫素電極為透明電極（通常是氧化銦與氧化錫的合金形成的ITO薄膜），用以傳導(dǎo)數(shù)據(jù)線上的電壓。在彩膜基板的全面也設(shè)計有透明電極。通過在陣列基板的畫素電極上施加的電壓對液晶的取向進(jìn)行控制，從而對透過光的光量進(jìn)行控制。

TFT基板通過控制柵極電壓向畫素電極內(nèi)寫入電荷。當(dāng)TFT處于關(guān)態(tài)時，從與漏極側(cè)連接的數(shù)據(jù)線向與源極側(cè)連接的畫素電極（透明電極）寫入電荷，畫素電極的電壓需要設(shè)定必要的數(shù)值來驅(qū)動液晶。當(dāng)TFT處于開狀態(tài)時畫素電極內(nèi)的電荷會保持原樣。在陣列基板的回路上，為了保持畫素電極上電壓的安定性，需要設(shè)計液晶電容和并列的輔助電容。

三、液晶顯示的特性與動向

1、表示設(shè)備及其特性

液晶顯示器作為電子情報機器的顯示設(shè)施，或是以電視為中心的娛樂設(shè)施方面，都成為必不可少的設(shè)備。這方面的用途，為了將人感性的更多的情報反映出來，人們正在尋求更大畫面和更自然的畫像顯示。關(guān)于顯示被關(guān)注的要求整理如下：

（1）作為顯示情報機器的性能

*畫面尺寸：對角長（單位：厘米），長寬比（4∶3，寬屏等）

*顯示情報量：畫素數(shù)（顯示設(shè)計，播放規(guī)格）

*攜帶性：薄、輕、消耗電力

（2）作為顯示品質(zhì)的性能

*解像度：畫素尺寸，每英薊素數(shù)

*視野角：在水平與垂直方向保持好的對比度的最大角度

*輝度：畫面的亮度

*反應(yīng)速度：顯示動畫必要畫面的高速切換

*對比度：最大輝度與最小輝度的比

*階調(diào)：表示微妙顏色變化

*色度域：顯示顏色范圍的廣度

*表示畫面的均一性：無表示不均

其他：進(jìn)入市場的重要因素

*價格：對于擴大市場有非常大的影響

*環(huán)境對應(yīng)：在制造、使用時、廢棄時通過循環(huán)利用來節(jié)省能源

*最終組裝成制品的設(shè)計

2、畫面的大型化與顯示品質(zhì)的提高

液晶面板應(yīng)用于電腦的市場正在不斷擴大。作為電腦用顯示器，操作性能就成了重要的要求。為了提高操作性能，增加顯示畫面上顯示信息量的研發(fā)工作仍在繼續(xù)。具體來講，有畫面大型化與增加顯示畫素兩種途徑。畫素數(shù)（如表1所示）作為顯示設(shè)計的一些規(guī)定。

最近，液晶面板作為電視用的市場也正在擴大，主要是以30型以上超大畫面為趨勢。作為放映用的顯示器，重要的是能夠表示臨場感與自然畫像。為了獲取臨場感，重要的一點就是要有畫角（將顯示器放在眼前時畫面的廣度）。為了放映出有臨場感的畫像，正在向畫面擴大即畫面

的寬屏化方向推進(jìn)。為達(dá)到顯示畫質(zhì)鮮明化及更精細(xì)的顯示畫面，也有向畫素數(shù)增加方向發(fā)展的趨勢。

3、廣視野角技術(shù)顯示更自然的畫像

為了能看到自然的顯示畫像，前面所涉及到的各個項目，都要求有很高的性能。尤其是對大型電視，總的趨勢是為了使被稱作看到一個畫面的作途變得強烈，視野角是非常重要的。目前人們正在努力對其進(jìn)行改善。

以前的TN型液晶，在畫面的垂直方向上施加電場來驅(qū)動液晶，控制光的通過與否。這種方式，在畫面的正方向能看到非常清晰的畫面，但是從傾斜方向來看的話，對比度下降，顏色會出現(xiàn)偏差，基作為映像用顯示器，這是絕對不允許的。最近，為了改善TN型液晶的這個缺陷，提高視角人們想出了各種各樣的方法，已經(jīng)開始將研究成果應(yīng)用于實際生產(chǎn)并形成產(chǎn)品。關(guān)于視角的改善，如圖5所示IPS（InPlaneSwitching面內(nèi)開關(guān)型），Multidomain（多籌型），MAV（Multi-domeinVerticalAlign），OCB（OpticalCompensatedBendMode光學(xué)補償彎曲）等方法也開始實用化了。

IPS型，在陣列基板上配置電極，給液晶施加橫向電場，畫面平行方向的特性得到改善，視角擴大。多籌型，在一個畫素中進(jìn)行分割，通過使用液晶在不同的方向進(jìn)行配向?qū)崿F(xiàn)視角的擴大。VA型，在液晶盒中設(shè)計構(gòu)造物，通過液晶轉(zhuǎn)向不同的方向來實現(xiàn)大的視角。各種各樣擴大視角的方法的實現(xiàn)，要求有各自獨立的制造方法、工藝精度等重要的制造能力。也就是說，制造生產(chǎn)根據(jù)所采用的技術(shù)不同，工藝條件、裝置等要求的性能也隨之而變化。

4、為看到更自然動畫的技術(shù)

與視角相同，在動畫顯示時液晶的缺陷是由于液晶的反應(yīng)速度慢和顯示方式不同而引起的。關(guān)于液晶響應(yīng)時間的改善，要液晶盒的構(gòu)造方法與液晶材料及驅(qū)動方法一并推進(jìn)，在動畫1楨以內(nèi)的時間（16毫秒）內(nèi)切換已經(jīng)成為可能。進(jìn)一步講，OCB模式的響應(yīng)時間可以達(dá)到數(shù)毫秒。