高密度、高分辨率LCD

作者：時(shí)間：2001-07-04 來源：

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自從1968年RCA公司公開動(dòng)態(tài)散射模式（DSM）液晶顯示技術(shù)以來，液晶顯示技術(shù)迅速發(fā)展，但DSM是功率式顯示模式，由于DSM材料穩(wěn)定性差，對(duì)比度低等原因未能得到應(yīng)用。

本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/3037.htm

70年代初Schadt等人提出TN模式，Gray合成了穩(wěn)定的TN液晶材料，很快形成了TN LCD產(chǎn)業(yè)。TN電光閾值特性差，只能用于分段式數(shù)字、字符、靜態(tài)圖形顯示。TN顯示器應(yīng)用于數(shù)字手表、計(jì)算器、儀器儀表、游戲機(jī)、家電控制器等。

由于TN LCD顯示容量小，應(yīng)用領(lǐng)域受限制，促使開發(fā)STN LCD技術(shù)。80年代中期Scheffer等人提出STN顯示模式，在TN LCD技術(shù)基礎(chǔ)上，很快形成STN LCD產(chǎn)業(yè)。利用STN電光閾值特性，開發(fā)了多路驅(qū)動(dòng)簡單矩陣顯示技術(shù)。STN LCD產(chǎn)品主要應(yīng)用于BP機(jī)、手機(jī)、PDA、文字處理機(jī)等。

經(jīng)過十幾年的TFT LCD技術(shù)的開發(fā)，90年代初形成了a-Si TFT LCD產(chǎn)業(yè)。TFT LCD技術(shù)是TN LCD技術(shù)和TFT開關(guān)平面陣列技術(shù)相結(jié)合的技術(shù)?？朔?/font>TN模式閾值特性不足，大大增加信息顯示容量，分辨率已達(dá)到QXGA（2048×1536），1600萬色，其顯示品質(zhì)與CRT媲美。

但a-Si TFT受載流子遷移率低的制約，不適合應(yīng)用于高密度高分辨率液晶顯示，因而研究開發(fā)了p-Si TFT LCD技術(shù)，顯示像素密度200ppi（pixel per inch)以上，并與周邊電路可集成一體化，改善了顯示器件的緊湊性和可靠性。p-Si TFT LCD不僅應(yīng)用直視式顯示，例如數(shù)碼相機(jī)，攝像機(jī)，筆記本電腦等，而且應(yīng)用于投影顯示(前投影和背投影)和頭盔顯示等。

為了獲得更高密度顯示，近來發(fā)展起來的LCOS（Liquid Crystal on Silicon）技術(shù)是利用Si晶片上MOS器件集成技術(shù)和LCD技術(shù)相結(jié)合的反射式液晶顯示技術(shù)。其像素密度700ppi以上，主要應(yīng)用于投影顯示和頭盔顯示。

綜上所述，LCD應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，幾乎覆蓋所有顯示應(yīng)用領(lǐng)域，同時(shí)LCD技術(shù)發(fā)展速度驚人。據(jù)日本夏普公司最近提供數(shù)據(jù)表明，2000年平板顯示市場總產(chǎn)值為208億美元，其中LCD占87％，2005年預(yù)計(jì)可到642億美元，液晶顯示占76％。這些數(shù)據(jù)表明平板顯示器市場很大，發(fā)展很快。LCD是平板顯示的主導(dǎo)技術(shù)。

70年代初Brody等人開發(fā)了CdSe TFT LCD技術(shù)，由于CdSe材料技術(shù)不成熟，未能發(fā)展成工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)。借助太陽能電池a-Si材料制備技術(shù)和MOS器件集成技術(shù)，在玻璃基板上成功地制備了a-Si TFT平面陣列并與液晶顯示技術(shù)相結(jié)合發(fā)展了a-Si TFT LCD技術(shù)，此技術(shù)由玻璃基板轉(zhuǎn)移到單晶硅片上，發(fā)展成LCOS技術(shù)。

利用單晶硅耐高溫性能，容易制造p-Si TFT(MOS)器件，可以集成周邊驅(qū)動(dòng)電路和控制電路。利用p-Si高遷移率，可集成高密度TFT平面陣列。因反射式顯示幾乎不受開口率的限制并且像素尺寸為微米量級(jí)，像素密度可達(dá)1000ppi。這種硅片上高密度高分辨率像素集成技術(shù)完全借助集成電路(IC)技術(shù)，是比較成熟的技術(shù)。但LCOS顯示必須采用投影放大顯示，放大倍數(shù)20～60倍，要求LCOS像素上缺陷尺寸小于2～5mm。當(dāng)前LCOS批量生產(chǎn)中遇到成品率較低的問題，其主要原因與制造技術(shù)和取向排列技術(shù)有關(guān), 表1和表2分別列出非扭曲LC模式和扭曲LC模式。當(dāng)前LCOS主要用TN模式，表1和表2中不同模式各有優(yōu)缺點(diǎn)，成為相互有力的競爭者，人們比較看好“V”字型電光效應(yīng)鐵電液晶和垂直排列。還有提高照明光源燈亮度和壽命，改進(jìn)照明光學(xué)系統(tǒng)和投影系統(tǒng)，LCOS將成為背投影數(shù)字HDTV和前投影顯示的主要候選者。

近來LCOS市場表明，2000年LCOS產(chǎn)值為5億美元，到2004年預(yù)計(jì)可達(dá)23億美元，其中背投影占50％以上。

在LCOS器件設(shè)計(jì)和芯片供應(yīng)方面,美國Aurora，Three Five System，日本JVC走在前面。近期Three-Five報(bào)出COS(含驅(qū)動(dòng)IC)價(jià)格為450美元，是投影機(jī)透射式p-Si TFT LCD價(jià)格的一半，比DLP便宜很多。同時(shí)，LCOS前投影機(jī)分辨率達(dá)到1920×1080，投影機(jī)重量不超過3kg，對(duì)比度300：1以上。LCOS投影機(jī)體積小、重量輕、價(jià)格便宜,迎來了LCOS反射式投影機(jī)熱潮。日本、韓國、中國臺(tái)灣各公司相繼投入LCOS產(chǎn)業(yè)，尤其是臺(tái)灣的前錦科技、臺(tái)達(dá)電子、慧生科技、明基電通等近十家公司投資生產(chǎn)LCOS反射式投影機(jī)整機(jī)產(chǎn)品。近來從北京投影電視機(jī)交流會(huì)上看，國內(nèi)LCOS投影機(jī)光學(xué)引擎、光源、整機(jī)設(shè)計(jì)及LCOS設(shè)計(jì)，液晶板制造方面均有研發(fā)和向產(chǎn)業(yè)化方向轉(zhuǎn)移的趨勢，并引起企業(yè)家的興趣。可以預(yù)見，我國LCOS投影機(jī)產(chǎn)業(yè)即將興起。■