畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）-4寸TFT液晶顯示屏的設(shè)計(jì)（IPS）

第3章TFT-LCD的應(yīng)用4寸TFT液晶顯示屏的設(shè)計(jì)（IPS）摘要知識(shí)經(jīng)濟(jì)的到來(lái)代表著人類逐步進(jìn)入信息化社會(huì)。數(shù)字技術(shù)、多媒體技術(shù)的迅速發(fā)展以及家庭與個(gè)個(gè)人電子信息系統(tǒng)的逐步推廣，人們對(duì)信息的顯示需求的要求越來(lái)越迫切、廣泛，其要求也越來(lái)越高。以往電視機(jī)與電腦顯示器采用的CRT（陰極射線管）均有體積大、重量重、熒屏尺寸大小受限等缺點(diǎn)，替代CRT開發(fā)新一代的顯示技術(shù)變得尤其必要與先覺(jué)性。其中，平板顯示(FPD)技術(shù)自20世紀(jì)90年代開始迅速發(fā)展并逐步走向成熟。由于平板顯示具有清晰度高、圖像色彩好、省電、輕薄、便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于上述信息產(chǎn)品中，具有廣闊的市場(chǎng)前景。在FPD是市場(chǎng)中，薄膜晶體管液晶顯示器（TFT-LCD）憑著其低壓、低功耗、顯示信息量大、易于彩色化、壽命長(zhǎng)、無(wú)輻射等優(yōu)異特性占據(jù)整個(gè)平板顯示技術(shù)的主導(dǎo)地位。液晶顯示器廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)和消費(fèi)電子中，橫跨1英寸到100英寸的市場(chǎng)，液晶顯示器的市場(chǎng)規(guī)模巨大，已占平板顯示市場(chǎng)的90%，因此，我國(guó)顯示器產(chǎn)業(yè)將重點(diǎn)發(fā)展TFT-LCD領(lǐng)域。本文首先介紹了TFT-LCD顯示技術(shù)的發(fā)展概況，以及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)整體認(rèn)識(shí)TFT-LCD。然后詳細(xì)介紹了TFT-LCD制造的工藝設(shè)計(jì)過(guò)程，包括前段制程Array玻璃基板的制作、中段制程Cell玻璃基板的對(duì)盒及液晶的灌注、后段制程模塊組裝三大步驟并對(duì)其原理進(jìn)行了闡述。最后通過(guò)對(duì)市場(chǎng)的需求及發(fā)展現(xiàn)狀的分析對(duì)其應(yīng)用做了研究。液晶顯示器是通過(guò)液晶盒使光發(fā)生變化而產(chǎn)生顯示作用的非主動(dòng)發(fā)光型顯示器。它是利用液晶特定的分子排布，在施加電壓時(shí)，局部分子的排列狀態(tài)發(fā)生不同于其它分子排列的變化，由此產(chǎn)生了液晶盒的各項(xiàng)光學(xué)性質(zhì)的變化，再通過(guò)偏振片等變換為視覺(jué)可感知的變化。TFT-LCD是目前使用最為廣泛的液晶顯示器，本文主要介紹了TFT-LCD的基本工作原理和設(shè)計(jì)過(guò)程。關(guān)鍵詞：液晶顯示器，原理，設(shè)計(jì)過(guò)程，IPSTitleAbstractThearrivaloftheknowledgeeconomyrepresentshumangraduallyintotheinformationsociety.Digitaltechnology,multimediatechnologyandtherapiddevelopmentofthefamilyandgraduallyextendedapersonalelectronicinformationsystem,theinformationdisplayrequirementismoreandmoreurgent,widely,therequirementsarealsogettinghigherandhigher.TheTVandcomputerdisplayusingCRT(cathoderaytube)havelargevolume,heavyweight,screensizeconstraintsandothercharacteristics,alternativedisplaytechnologybecomesespeciallynecessaryandprerequisiteofthedevelopmentofanewgenerationofCRT.Amongthem,theflatpaneldisplay(FPD)technologyhasbeenrapiddevelopmentandgraduallymaturesincetwentiethCentury90's..Theflatpaneldisplaywithhighresolution,imagecolor,electricity,light,easytocarryandotheradvantages,hasbeenwidelyusedintheinformation,products,andhasbroadmarketprospects.IntheFPDmarket,thinfilmtransistorliquidcrystaldisplay(TFT-LCD)withitslowvoltage,lowpower,largeinformationdisplay,easytocolor,longservicelife,nooutstandingcharacteristicsofradiationtooccupytheentireflatpaneldisplaydominanttechnology.Liquidcrystaldisplayhasbeenwidelyappliedtothecomputerandconsumerelectronics,across1inchto100inchLCDmarket,themarketishuge,flatpaneldisplaymarkethasaccountedfor90%,therefore,China'sdisplayindustrywillfocusonthedevelopmentoftheTFT-LCDfield.ThispaperfirstintroducesthedevelopmentofTFT-LCDdisplaytechnology,anditsstructurecharacteristicstotheoverallunderstandingofTFT-LCD.AndthenintroducesthedesignprocessofTFT-LCDmanufacturing,production,includingtheprocessofArrayglasssubstrateinthemiddleoftheprocessCellglasssubstrateontheboxandliquidcrystalperfusion,postprocessmoduleassemblythreestepsandillustratesitsprinciple.Analysisofthedemandandthecurrentsituationofthemarketanddoresearchonitsapplication.Liquidcrystaldisplayisthroughtheliquidcrystalboxmakesnonemissivedisplaysanddisplayfunctionoflightchanges.Itistheuseofliquidcrystallinemoleculesspecificarrangement,whenavoltageisapplied,thearrangementstatelocalmolecularchangesdifferentfromothermolecules,resultinginachangeintheopticalpropertiesofliquidcrystalbox,changethepolarizationtransformationforvisualperception.TFT-LCDiscurrentlythemostwidelyusedliquidcrystaldisplay,thispapermainlyintroducesthebasicworkprincipleandthedesignprocessofTFT-LCD.Keywords:liquidcrystaldisplay,principle,designprocess,developmentprospect目錄摘要…………………………ⅠABSTRACT……………………Ⅱ1緒論………………11.1………………11.2畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書………11.3中文摘要和關(guān)鍵詞………………11.4英文摘要和關(guān)鍵詞………………11.5目錄………………11.6正文………………11.7致謝………………21.8.參考文獻(xiàn)…………21.9附錄………………22本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書）的字?jǐn)?shù)及頁(yè)面設(shè)置………32.1本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書）的字?jǐn)?shù)及基本要求………………32.2畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書）的版面要求…………32.2.1頁(yè)邊距的設(shè)置……………32.2.2紙張的設(shè)置………………32.2.3版式………………………32.2.4文檔網(wǎng)格的設(shè)置…………42.3畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書）設(shè)有頁(yè)眉及頁(yè)碼………43畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書）打印、排版規(guī)范…………………53.1中文摘要及關(guān)鍵詞………………53.2英文摘要及關(guān)鍵詞………………53.3目錄………………53.4正文………………53.4.1正文中其他部分說(shuō)明……………………63.5致謝………………63.6參考文獻(xiàn)…………63.6.1參考文獻(xiàn)的基本要求……………………63.6.2各類參考文獻(xiàn)條目的編排格式及示例…………………63.7附錄………………8致謝…………………………9參考文獻(xiàn)……………………10附錄…………………………11第一章緒論TFT-LCD的定義TFT-LCD即thin-filmtransistorliquid-crustaldisplay的縮寫，意即薄膜電晶體液晶顯示器。簡(jiǎn)單的說(shuō)，TFT-LCD面板可視為兩片玻璃基板中間夾著一層液晶，上層的玻璃基板是與彩色濾光片（ColorFilter），而下層的玻璃則有電晶體鑲嵌言于上。當(dāng)電流通過(guò)電晶體產(chǎn)生電場(chǎng)變化，造成液晶分子偏轉(zhuǎn)，借以改變，光線的偏極性，再利用偏光片決定畫素（Pixel）的明暗狀態(tài)。此外，上層玻璃因與彩色濾光片貼合，形成每個(gè)畫素各包含紅綠藍(lán)三顏色，這些發(fā)出紅綠藍(lán)色彩的畫素便構(gòu)成了面板上的影像畫面。

液晶顯示器，特別是TFT-LCD，是目前唯一在亮度，對(duì)比度，功耗，壽命，體積和重量等綜合性能上全面趕超過(guò)CRT得顯示器件，他的性能優(yōu)良，大規(guī)模生產(chǎn)特性好，自動(dòng)化程度高，原材料成本低廉，發(fā)展空間廣闊，將迅速成為新世紀(jì)的主流產(chǎn)品，是21世紀(jì)全球經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的一個(gè)亮點(diǎn)。幾種顯示器的比較2.1CRT顯示器2.1.1結(jié)構(gòu)圖2.1.2主要結(jié)構(gòu)及作用2.1.3優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):高對(duì)比度，高響應(yīng)速度，大尺寸，使用壽命長(zhǎng)，色域?qū)挕㈩伾憫?yīng)準(zhǔn)確，非常適合出版、繪圖等應(yīng)用。缺點(diǎn):體積大、重量大,某些CRT存在幾何畸變現(xiàn)象,功耗較大,會(huì)釋出少量X射線，有輻射。長(zhǎng)時(shí)間使用令人眼部不適，容易造成近視,含有鉛，丟棄后會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境,易受外來(lái)磁場(chǎng)干擾而出現(xiàn)色斑,假如長(zhǎng)時(shí)間顯示同一畫面，該畫面會(huì)永久以殘影形式留在畫面。2.2LCD顯示器2.2.1結(jié)構(gòu)圖2.2.2優(yōu)缺點(diǎn)(1)優(yōu)點(diǎn)LCD與CRT相比擬有工作電壓低、功耗小，用電比傳統(tǒng)CRT顯示器的耗電量少70%，散熱小、沒(méi)有絲毫輻射、對(duì)人體健康無(wú)損害、完全平面、能精確還原圖像、無(wú)失真、可視面積大、款式新穎多樣、能大量節(jié)省空間、抗干擾能力強(qiáng)、顯示字符銳利、畫面穩(wěn)定不閃爍、屏幕調(diào)節(jié)方便。(2)缺點(diǎn)顯示色域不夠?qū)?，顏色重現(xiàn)不夠逼真。早期產(chǎn)品可視角度不夠廣，響應(yīng)速度偏低，玩游戲或播放影片時(shí)或出現(xiàn)殘影，假如長(zhǎng)時(shí)間顯示同一畫面，該畫面會(huì)永久以殘影形式留在畫面。長(zhǎng)時(shí)間使用可能會(huì)產(chǎn)生了亮點(diǎn)、暗點(diǎn)、壞點(diǎn)，長(zhǎng)時(shí)間使用壽命不及CRT。2.3PDP顯示器2.3.1結(jié)構(gòu)圖 2.3.2優(yōu)缺點(diǎn)超大屏幕，超寬視角，純平面無(wú)失真，不受電磁干擾，亮度均勻綠色環(huán)保，圖像清晰、彩色鮮艷，全數(shù)碼顯示：支持?jǐn)?shù)碼視頻接口（DVI），無(wú)需數(shù)模轉(zhuǎn)換即可顯示數(shù)字圖像信號(hào)，這樣可以減少轉(zhuǎn)換帶來(lái)的失真，經(jīng)久耐用。2.4OLED顯示器2.4.1結(jié)構(gòu)圖OLED的基本結(jié)構(gòu)是由一薄而透明具半導(dǎo)體特性之銦錫氧化物(ITO)，與電力之正極相連，再加上另一個(gè)金屬陰極，包成如三明治的結(jié)構(gòu)。整個(gè)結(jié)構(gòu)層中包括了：空穴傳輸層(HTL)、發(fā)光層(EL)與電子傳輸層(ETL)。當(dāng)電力供應(yīng)至適當(dāng)電壓時(shí)，正極空穴與陰極電荷就會(huì)在發(fā)光層中結(jié)合，產(chǎn)生光亮，依其配方不同產(chǎn)生紅、綠和藍(lán)RGB三原色，構(gòu)成基本色彩。2.4.2優(yōu)缺點(diǎn)（1）與LCD技術(shù)相比，OLED的優(yōu)點(diǎn)是：第一，OLED可以自身發(fā)光，而LCD則不能。所以O(shè)LED比LCD要亮得多，另外OLED對(duì)比度更大，色彩效果更加豐富；第二，LCD需要背景燈光點(diǎn)亮，而OLED在需要點(diǎn)亮的單元才加電，并且電壓很低，因此更加節(jié)能；第三，OLED所需材料很少，制造工藝簡(jiǎn)單，量產(chǎn)時(shí)的成本要比LCD節(jié)省20%；第四，OLED沒(méi)有視角范圍的限制，可視角度一般可達(dá)到160度，重量也比LCD輕得多。同時(shí)OLED還可彎曲，應(yīng)用范圍極廣（2）技術(shù)優(yōu)勢(shì)目前，LCD是小型設(shè)備顯示器的首選，而大屏幕電視采用LCD的情況也很普遍。常規(guī)LED可以用來(lái)構(gòu)成電子表和其他電子設(shè)備上的數(shù)字。OLED則具備很多LCD與LED所不具備的優(yōu)勢(shì)：相較于LED或LCD的晶體層，OLED的有機(jī)塑料層更薄、更輕而且更富于柔韌性。OLED的發(fā)光層比較輕，因此它的基層可使用富于柔韌性的材料，而不會(huì)使用剛性材料。OLED基層為塑料材質(zhì)，而LED和LCD則使用玻璃基層。OLED比LED更亮。OLED有機(jī)層要比LED中與之對(duì)應(yīng)的無(wú)機(jī)晶體層薄很多，因而OLED的導(dǎo)電層和發(fā)射層可以采用多層結(jié)構(gòu)。此外，LED和LCD需要用玻璃作為支撐物，而玻璃會(huì)吸收一部分光線。OLED則無(wú)需使用玻璃。OLED并不需要采用LCD中的逆光系統(tǒng)，LCD工作時(shí)會(huì)選擇性地阻擋某些逆光區(qū)域，從而讓圖像顯現(xiàn)出來(lái)，而OLED則是靠自身發(fā)光。因?yàn)镺LED不需逆光系統(tǒng)，所以它們的耗電量小于LCD（LCD所耗電量中的大部分用于逆光系統(tǒng)）。這一點(diǎn)對(duì)于靠電池供電的設(shè)備（例如移動(dòng)電話）來(lái)說(shuō)，尤其重要。OLED制造起來(lái)更加容易，還可制成較大的尺寸。OLED為塑膠材質(zhì)，因此可以將其制作成大面積薄片狀。而想要使用如此之多的晶體并把它們鋪平，則要困難得多。OLED的視野范圍很廣，可達(dá)170度左右。而LCD工作時(shí)要阻擋光線，因而在某些角度上存在天然的觀測(cè)障礙。OLED自身能夠發(fā)光，所以視域范圍也要寬很多。（3）缺點(diǎn)OLED似乎是一項(xiàng)完美無(wú)缺的技術(shù)，適合各類的顯示器，但它也存在一些問(wèn)題：壽命短，制造成本高，如果遇水，很容易就會(huì)損毀。3.液晶顯示屏的種類液晶顯示屏有好幾種，其中包含TFT-LCD，每種顯示屏都有自己的優(yōu)缺點(diǎn)，但我們一般常用到的是TFT-LCD，下面我們了解一下其它的液晶顯示屏。3.1STN-LCDSTN(SuperTwistedNematic)有CSTN和DSTN之分，屬于反射式LCD器件，功耗較小，相比于TFT-LCD屏幕產(chǎn)品待機(jī)時(shí)間長(zhǎng)，然而這卻是以犧牲其他方面性能為代價(jià)的。STN屏幕畫面顯之較TFT屏幕遜色不少，在色彩鮮艷與畫面明亮度兩方面的差異尤為明顯，所以STN屏幕在戶外等日光環(huán)境下很難使用。STN響應(yīng)時(shí)間較慢，約200毫秒，在播放動(dòng)畫時(shí)拖尾現(xiàn)象嚴(yán)重。STN-LCD屏幕通常出現(xiàn)較早期推出的終端彩屏MP3，MP4產(chǎn)品上，很多千元以下的4096彩色屏MP3常采用這種液品面板，在新產(chǎn)品中已經(jīng)很少看到，相信在日后會(huì)逐漸被其他技術(shù)所取代。3.2TFT-LCDTFT（薄膜晶體管）是有源矩陣型液晶顯示屏幕中的一種。TFT-LCD屏幕在基板的背部設(shè)置特殊光源，可以主動(dòng)對(duì)屏幕上的各個(gè)獨(dú)立像素進(jìn)行控制，這也就是主動(dòng)舉證的來(lái)歷。這樣可以大大提高顯示響應(yīng)時(shí)間，一般TFT的反應(yīng)時(shí)間較快，小于80ms。而且由于TFT是主動(dòng)矩陣LCD，可以讓液晶的排列方式具有記憶性，不會(huì)在電源消失后馬上恢復(fù)原狀。TFT還改善了STN-LCD模糊閃爍的現(xiàn)象，有效的提高了播放動(dòng)態(tài)畫面的能力。和STN相比，TFT有出色的色彩飽和度，色彩還遠(yuǎn)能力和更高的對(duì)比度。缺點(diǎn)是比較耗電，生產(chǎn)成本較高。TFT-LCD是目前最為主流的顯示類型，不僅在MP3，MP4產(chǎn)品上大量應(yīng)用，在桌面液晶顯示器，筆記本電腦，電視，手機(jī)等產(chǎn)品上更為普遍，相信大家一定不會(huì)陌生。3.3LTPSTTFT-LCDLTPS(LowTemperaturePolycrystallineSilicon,低溫多晶硅)TFT-LCD技術(shù)，是由TFT-LCD衍生的新一代技術(shù)產(chǎn)品，LTPS屏幕輸通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)非晶硅TFT-LCD面板增加激光處理制程來(lái)制造的，LTPS屏幕的激光處理制程是利用激光器融化液晶材料并對(duì)其進(jìn)行再結(jié)晶，與a-siTFT-LCD的結(jié)晶硅相比，它可以在晶體管中實(shí)現(xiàn)快的多的電子流速度，從而獲得更高的分辨率和更豐富的色彩。LTPS提供了比其他LCD技術(shù)更大的設(shè)計(jì)上的靈活性，允許把更小的晶體管放置在LCD面板上。因此，它最大限度減少了屏幕外圍電路所占的空間。此外，LTPS顯示屏幕在低耗及耐用性方面都有極大改善，在顯示參數(shù)上，低溫多晶硅已占有很大突破，水平和垂直可視的角度可達(dá)到170度，顯示響應(yīng)時(shí)間達(dá)12ms，顯示亮度達(dá)500尼特，對(duì)比度可達(dá)500:1。LTPS-LCD技術(shù)已經(jīng)誕生多年，并且在性能上占有諸多優(yōu)勢(shì)，由于傳統(tǒng)a-siTFT技術(shù)經(jīng)過(guò)近年的發(fā)展已經(jīng)非常成熟，而LTPS-TFT液晶屏幕的制造要高于制造傳統(tǒng)TFT-LCD的幾時(shí)水平，目前全球有能力的制造廠商較少，使得它的生產(chǎn)和采購(gòu)成本較高。所以，目前采用LTPS液晶屏的產(chǎn)品并不多。3.4SLCD手機(jī)采用的SLCD，并不是平時(shí)我們購(gòu)買電視時(shí)所認(rèn)知的那塊索尼與三星合伙生產(chǎn)的SuperLCD,而是臺(tái)灣面板廠商所開發(fā)的SuperLCD，也就是拼接專用液品屏，這款屏幕采用的仍是CCFL背光模式，色彩保護(hù)度則更加出色，可視角度也更高。3.5IPSIPS可以說(shuō)是日韓大打出手的典型例子了，LG所生產(chǎn)的Ratina屏所為人知，顧名思義就是超越視網(wǎng)膜可以分辨的精細(xì)屏幕，但事實(shí)上Ratina只是顯示技術(shù)，IPS屏幕本身是LCD的種分支，IPS型的施加電場(chǎng)是水平的，因此液晶分子是平行于基板進(jìn)行扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，未施加電場(chǎng)的液晶分子是平行基板配向，上下兩片偏光片是90度交叉配置，保持永遠(yuǎn)垂直。底層偏光板的偏光軸與液晶分子的配向是相同，入射光經(jīng)由平行配列的液晶層，直線前進(jìn)不改變行進(jìn)方向，射出光無(wú)法通過(guò)上層偏光板，所以呈現(xiàn)不透光的黑色狀態(tài)，施加電廠后，液晶分子會(huì)扭轉(zhuǎn)，在液晶層上產(chǎn)生雙折射率，這會(huì)改變?nèi)肷涔膺M(jìn)行的方向，通過(guò)上層偏光板，呈現(xiàn)透光狀態(tài)。液晶分子平交于基板做扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，未施加電場(chǎng)，液晶分子配列在小預(yù)傾角時(shí)，黑色狀態(tài)的視角是增大了，導(dǎo)致明暗比的視角也變廣。3.6CPA如今使用在手機(jī)上的CPA面板大概也只有夏普一家在用了，其他面板上采用了MobileASV的技術(shù)，ASV是夏普早在2001年就已經(jīng)發(fā)布的廣視角顯示技術(shù)，當(dāng)時(shí)首先使用在其AQUOS電視上，從液晶面板的類型上來(lái)講，ASV算是VA顯示模式的分支，是通過(guò)CPA來(lái)達(dá)到光是叫你的一種技術(shù)，CPA示意圖在夏普的官網(wǎng)上能找到，這種面板最初明顯的特點(diǎn)就是液晶在激活狀態(tài)時(shí)會(huì)呈現(xiàn)出像素往中央傾斜的狀態(tài)。3.液晶顯示器的優(yōu)缺點(diǎn)隨著九十年代出TFT技術(shù)的成熟，彩色液晶平板顯示器迅速發(fā)展，不到10年的時(shí)間里，它們已迅速成為主流顯示器，這與它們的優(yōu)點(diǎn)是分不開的。3.1液晶顯示器的優(yōu)點(diǎn)（1）不閃爍、不傷眼由于液晶顯示器每一個(gè)點(diǎn)在收到信號(hào)后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不象陰極射線管顯示器（CRT）那樣需要不斷刷新亮點(diǎn)。因此，液晶顯示器畫質(zhì)高而且絕對(duì)不會(huì)閃爍，把眼睛疲勞降到最低。（2）沒(méi)有電磁輻射傳統(tǒng)顯示器的顯示材料是熒光粉，通過(guò)電子束撞擊熒光粉而顯示，電子束在打到熒光粉上的一剎那間會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁輻射，盡管目前有許多顯示器產(chǎn)品在處理輻射問(wèn)題上進(jìn)行了比較有效的處理，盡可能地把輻射量降到最低，但要徹底消除是困難的。相對(duì)來(lái)說(shuō)，液晶顯示器在防止輻射方面具有先天的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗揪筒淮嬖谳椛?。在電磁波的防范方面，液晶顯示器也有自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，它采用了嚴(yán)格的密封技術(shù)將來(lái)自驅(qū)動(dòng)電路的少量電磁波封閉在顯示器中，而普通顯示器為了散發(fā)熱量的需要，必須盡可能地讓內(nèi)部的電路與空氣接觸，這樣內(nèi)部電路產(chǎn)生的電磁波也就大量地向外“泄漏”了。（3）可視面積大對(duì)于相同尺寸的顯示器來(lái)說(shuō)，液晶顯示器的可視面積要更大一些。液晶顯示器的可視面積跟它的對(duì)角線尺寸相同。陰極射線管顯示器顯像管前面板四周有一英寸左右的邊框不能用于顯示。應(yīng)用范圍廣最初的液晶顯示器由于無(wú)法顯示細(xì)膩的字符，通常應(yīng)用在電子表、計(jì)算器上。隨著液晶顯示技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，字符顯示開始細(xì)膩起來(lái)，同時(shí)也支持基本的彩色顯示，并逐步用于液晶電視、攝像機(jī)的液晶顯示器、掌上游戲機(jī)上。而隨后出現(xiàn)的DSTN和TFT則被廣泛制作成電腦中的液晶顯示設(shè)備，DSTN液晶顯示屏用于早期的筆記本電腦；TFT則既應(yīng)用在筆記本電腦上（現(xiàn)在大多數(shù)筆記本電腦都使用TFT顯示屏），又用于主流臺(tái)式顯示器上。畫面效果好與傳統(tǒng)顯示器相比，液晶顯示器一開始就使用純平面的玻璃板，其顯示效果是平面直角的，讓人有一種耳目一新的感覺(jué)。而且液晶顯示器更容易在小面積屏幕上實(shí)現(xiàn)高分辨率，例如，17英寸的液晶顯示器就能很好地實(shí)現(xiàn)1280×1024分辨率，而通常18英寸CRT彩顯上使用1280×1024以上分辨率的畫面效果是不能完全令人滿意的。（4）可直接使用數(shù)字式接口液晶顯示器都是數(shù)字式的，不像陰極射線管彩顯采用模擬接口。也就是說(shuō)，使用液晶顯示器，顯卡可以不需要像往常那樣把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化成模擬信號(hào)再行輸出了。理論上，這會(huì)使色彩和定位都更加準(zhǔn)確完美。相反的，普通模擬接口的液晶顯示器都比數(shù)字接口顯示器多了一個(gè)把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的模塊，這樣可能會(huì)產(chǎn)生偏移現(xiàn)象。但目前大部分顯卡還使用模擬信號(hào)輸出，因而目前液晶顯示器都保留著用模擬信號(hào)輸入的方式。只有高端的液晶顯示器除了模擬信號(hào)輸入接口外，也具有數(shù)字信號(hào)輸入接口。（5）“身材”勻稱小巧傳統(tǒng)的陰極射線管顯示器，后面總是拖著一個(gè)笨重的射線管。液晶顯示器突破了這一限制，給人一種全新的感覺(jué)。傳統(tǒng)顯示器是通過(guò)電子槍發(fā)射電子束到屏幕，因而顯像管的管頸不能做得很短，當(dāng)屏幕增加時(shí)也必然增大整個(gè)顯示器的體積。而液晶顯示器通過(guò)顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來(lái)達(dá)到顯示目的，即使屏幕加大，它的體積也不會(huì)成正比的增加，而且在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多。（6）功率消耗小傳統(tǒng)的顯示器內(nèi)部由許多電路組成，這些電路驅(qū)動(dòng)著陰極射線顯像管工作時(shí)，需要消耗很大的功率，而且隨著體積的不斷增大，其內(nèi)部電路消耗的功率肯定也會(huì)隨之增大。相比而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動(dòng)IC上，因而電量比傳統(tǒng)顯示器也要小得多。環(huán)保性能好無(wú)輻射，無(wú)閃爍，對(duì)使用者的建康無(wú)損害。特別是TFT-LCD電子書刊的出現(xiàn)，將把人類帶入無(wú)紙辦公，無(wú)紙印刷時(shí)代，引發(fā)人類學(xué)習(xí)，傳播和記載文明方式的革命。當(dāng)然，即便液晶顯示器使用特性好，又輕薄，低功耗，并且隨著制造技術(shù)的自動(dòng)化提高，大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)特性好，生產(chǎn)的成品率能達(dá)到百分之九十以上，但是它們依舊存有一些不足，等著人們?nèi)ジ纳啤?.2液晶顯示器的缺點(diǎn)（1）LCD屏的液晶單元極易出現(xiàn)暇疵對(duì)1024x768的屏幕來(lái)說(shuō)，每個(gè)像素都由三個(gè)單元構(gòu)成，分別負(fù)責(zé)紅、綠和藍(lán)色的顯示一所以總共約需240萬(wàn)個(gè)(1024x768x3=2359296)。很難保證所有這些單元都完好無(wú)損。最有可能的是，其中一部分己經(jīng)短路(出現(xiàn)"亮點(diǎn)")，或者斷路(出現(xiàn)"黑點(diǎn)")。有些顧客可能認(rèn)為如此高昂的價(jià)格應(yīng)該買到完美的LCD顯示屏-很不幸這不是現(xiàn)實(shí)，最多能挑到暇點(diǎn)不特別明顯的屏幕而已。LCD顯示屏包含了在CRT技術(shù)中未曾用到的一些東西。為屏幕提供光源的是盤繞在其背后的熒光管。有些時(shí)候，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)屏幕的某一部分出現(xiàn)異常亮的線條。也可能出現(xiàn)一些不雅的條紋，一幅特殊的淺色或深色圖像會(huì)對(duì)相鄰的顯示區(qū)域造成影響。此外，一些相當(dāng)精密的圖案(比如經(jīng)抖動(dòng)處理的圖像)可能在液晶顯示屏上出現(xiàn)難看的波紋或者干擾紋。（2）存在可視角度另外還有一個(gè)視角或者"觀察角度"的問(wèn)題。LCD之所以存在視角問(wèn)題，是由于它采用的是光線透射機(jī)制，會(huì)對(duì)穿過(guò)屏幕的光線進(jìn)行調(diào)節(jié)。而CRT是一種光線發(fā)射統(tǒng)。對(duì)CRT來(lái)說(shuō)，屏幕背后的特殊材料(熒光粉)能主動(dòng)發(fā)射出光線。而在LCD中，雖然光線能穿透正確的像素，但傾斜的光線也會(huì)穿透相鄰的像素，所以從正常視角之外觀看時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)顏色嚴(yán)重失真。液晶顯示器介紹及其工作原理2.1液晶顯示器介紹2.1.1液晶顯示器的歷史液晶的發(fā)現(xiàn)早在19世紀(jì)末，奧地利植物學(xué)家就發(fā)現(xiàn)了液晶，即液態(tài)的晶體，也就是說(shuō)一種植物同事具備了液體的流動(dòng)性和類似晶體的某種排列特性。在電場(chǎng)的作用下，液晶分子的排列會(huì)發(fā)生變化。從而影響他的光學(xué)性質(zhì)，這種現(xiàn)象叫光電效應(yīng)。利用液晶的光電效應(yīng)，英國(guó)科學(xué)家在上世紀(jì)制造了第一塊液晶顯示器即LCD。今天的液晶顯示器中廣泛采用的是定線狀液晶，如果我們微觀去看它，會(huì)發(fā)現(xiàn)它特像棉花棒。與傳統(tǒng)的CRT相比，LCD不但體積小，厚度薄，重量輕，耗能少且無(wú)輻射，無(wú)閃爍并直接能與CMOS集成電路匹配。由于優(yōu)點(diǎn)眾多，LCD從1998年開始進(jìn)入臺(tái)式機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域。目前液晶顯示器所用的液晶分子都是棒狀的，這是液晶分子的典型結(jié)構(gòu)，它是直徑約0.4nm，長(zhǎng)約2nm的有機(jī)體。這種液晶分子有四部分組成：作為股價(jià)的剛硬部分，柔軟的尾部，二者間的連接部分和極性基組成。其中，剛硬的骨架部分保證液晶分子按一定的規(guī)則排列，柔軟部分有助于液晶分子的運(yùn)動(dòng)，極性基則提供電場(chǎng)作用下的轉(zhuǎn)矩。當(dāng)這種材料被夾于兩個(gè)電極之間時(shí)，在兩電極所施加電場(chǎng)的作用下，液晶分子縱向排列，無(wú)電壓時(shí)，液晶分子橫向排列。它在顯示時(shí)的作用可以類比成窗簾。當(dāng)電壓處于ON狀態(tài)時(shí)，光線可以通過(guò)，當(dāng)電壓處于OFF狀態(tài)時(shí)，窗簾封閉。在液晶顯示器中，液晶材料的使用量是非常小的，12英寸的液晶顯示器，大約需要230mg，每一滴眼藥按50mg計(jì)，僅僅是5滴眼藥水的分量。液晶材料用量是如此至少，卻有著不可替代的作用。足以看出對(duì)于液晶顯示器的作用。2.1.2液晶顯示器的發(fā)明與發(fā)展1930-1960年期間是液晶研究的空白時(shí)期。究其原因，是由于當(dāng)時(shí)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)液晶的實(shí)際應(yīng)用。但是，在此期間，半導(dǎo)體電子工學(xué)卻得到長(zhǎng)足發(fā)展，為使液晶能在顯示器中應(yīng)用，透明電極的圖形化以及半導(dǎo)體電路一體化的微加工技術(shù)必不可缺。隨著半導(dǎo)體工學(xué)的進(jìn)步，這些技術(shù)早已不在話下。20世紀(jì)40年代，開發(fā)出硅半導(dǎo)體，利用傳導(dǎo)電子的n半導(dǎo)體和傳導(dǎo)空穴的p半導(dǎo)體構(gòu)成pn結(jié)，發(fā)明了二極管和三極管。在此之前，在電路中為實(shí)現(xiàn)從交流到直流的整流功能，要采用真空二極管，要實(shí)現(xiàn)放大功能，要采用真空三極管。這些大而笨重的器件完全可以有半導(dǎo)體二極管和三極管替代，不需要像真空中發(fā)射電子，僅在固體，特別是超薄的膜層中，即可實(shí)現(xiàn)整流放大功能，從而使電子回路實(shí)現(xiàn)了小型化。接著，光加工技術(shù)實(shí)現(xiàn)了包含二極管，三極管在內(nèi)的電子回路圖形的薄膜化，超細(xì)微化。這種技術(shù)簡(jiǎn)稱為光刻。20世紀(jì)60年代，隨著半導(dǎo)體集成電路技術(shù)的進(jìn)展，電子設(shè)備進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了小型化。上述技術(shù)進(jìn)步，對(duì)于在液晶顯示裝置中的應(yīng)用時(shí)必不可少的。隨著材料科學(xué)和材料加工技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，以及新型顯示模式和驅(qū)動(dòng)技術(shù)的開發(fā)，液晶顯示器獲得飛速發(fā)展。1971年5月美國(guó)Optel公司，1972年Microma公司先后采用DS（動(dòng)態(tài)散射）顯示模式液晶顯示的數(shù)字式電子手表推向市場(chǎng)。但是，兩家公司推出的產(chǎn)品在液晶質(zhì)量和工作壽命方面都存在問(wèn)題，不能長(zhǎng)時(shí)間使用，而且還存在驅(qū)動(dòng)電壓高，相應(yīng)速度慢等問(wèn)題。與之相對(duì)的是，日本精工集團(tuán)為了解決上述問(wèn)題，不是采用DS模式，而是采用TN模式，成功實(shí)現(xiàn)了實(shí)用化。TN模式是沒(méi)有電流通過(guò)的顯示模式，因此耐久性顯著提高，電能消耗也小，即使不是更換電池也能使用1.5-2年。但是，當(dāng)時(shí)液晶顯示器的工作范圍窄，在0-70度之間，實(shí)現(xiàn)冰點(diǎn)以下的顯示仍是有待于解決的課題。2.1.3液晶顯示器的應(yīng)用前景在新興應(yīng)用市場(chǎng)不斷出現(xiàn)的帶動(dòng)下，目前國(guó)內(nèi)LED市場(chǎng)規(guī)?？焖偬嵘?。LED控制卡等市場(chǎng)份額越來(lái)越大。LED技術(shù)以及LED控制卡多方面應(yīng)用表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。應(yīng)用一：顯示屏是LED主要應(yīng)用市場(chǎng)，LED全彩顯示屏增勢(shì)強(qiáng)勁，LED控制卡全彩控制技術(shù)也日漸成熟。我國(guó)LED顯示屏市場(chǎng)起步較早，市場(chǎng)上出現(xiàn)了一批具有很強(qiáng)實(shí)力的LED顯示屏生產(chǎn)廠商。目前LED顯示屏、LED控制卡已經(jīng)廣泛應(yīng)用到車站、銀行、證券、醫(yī)院。在LED需求量上，LED顯示屏以及LED控制卡僅次于LED指示燈名列第二，占到LED整體銷量的23.1%。由于用于顯示屏的LED指示燈，平均價(jià)格在指示燈LED之上，導(dǎo)致顯示屏用LED市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到32.4億元，超過(guò)指示燈位居榜首成為L(zhǎng)ED的主要應(yīng)用市場(chǎng)。憑借著獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，LED全彩顯示屏及LED控制卡廣泛應(yīng)用在體育場(chǎng)館、市政廣場(chǎng)、演唱會(huì)、車站、機(jī)場(chǎng)等場(chǎng)所。應(yīng)用二：小尺寸背光源市場(chǎng)放緩，中大尺寸成為新關(guān)注點(diǎn)LED早已應(yīng)用在以手機(jī)為主的小尺寸液晶面板背光市場(chǎng)中，手機(jī)產(chǎn)量的持續(xù)增長(zhǎng)帶動(dòng)了背光源市場(chǎng)的快速發(fā)展。特別是2003年彩屏手機(jī)的出現(xiàn)更是推動(dòng)白光LED市場(chǎng)的快速發(fā)展。但隨著手機(jī)產(chǎn)量進(jìn)入平衡增長(zhǎng)階段以及技術(shù)提升導(dǎo)致用于手機(jī)液晶面板背光源LED數(shù)量減少，使得LED在手機(jī)背光源中用量增速放緩，2005年背光源用LED數(shù)量超過(guò)12億只，最近幾年增長(zhǎng)率也保持在這個(gè)位數(shù)。數(shù)量增速的放緩加上平均價(jià)格的不斷下降，最終導(dǎo)致小尺寸背光源市場(chǎng)增長(zhǎng)乏力，同時(shí)中大尺寸背光源市場(chǎng)雖為廠商新寵。應(yīng)用三：LED車燈市場(chǎng)潛力大，全面啟動(dòng)尚需時(shí)間LED作為汽車車燈主要得益于低功耗、長(zhǎng)壽命和相應(yīng)速度快的特點(diǎn)。統(tǒng)計(jì)顯示，在汽車以100公里的時(shí)速行駛下，裝有LED剎車燈的車輛較沒(méi)有裝LED剎車燈的車輛剎車距離將減少7英尺。目前，LED已經(jīng)逐步應(yīng)用在汽車的第三剎車燈上。雖然LED目前還面臨著單位瓦數(shù)流明低以及相關(guān)政策的限制，在進(jìn)入汽車尾燈及前燈市場(chǎng)還需要一定的時(shí)間，但是隨著成本性能比的下降以及發(fā)光效率的提升，最終LED將實(shí)現(xiàn)從汽車內(nèi)部、后部到前部的轉(zhuǎn)移，最終占據(jù)整個(gè)汽車車燈市場(chǎng)，LED車燈市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿薮?。?yīng)用四：裝飾燈市場(chǎng)逐步啟動(dòng)，交通燈市場(chǎng)平穩(wěn)增長(zhǎng)室內(nèi)裝飾燈市場(chǎng)是LED的另一新興市場(chǎng)。通過(guò)電流的控制，LED可以實(shí)現(xiàn)幾百種甚至上千種顏色的變化。在現(xiàn)階段講究個(gè)性化的時(shí)代中，LED顏色多樣化有助于LED裝飾燈市場(chǎng)的發(fā)展。LED已經(jīng)開始做成小型裝飾燈，裝飾幕墻應(yīng)用在酒店、居室中。經(jīng)過(guò)多年的工作，全國(guó)主要城市由傳統(tǒng)交通燈替換為L(zhǎng)ED交通燈的工作已經(jīng)接近尾聲。LED交通燈市場(chǎng)在經(jīng)歷了多年的高速成長(zhǎng)后。但是隨著替換工作的完成，LED交通燈市場(chǎng)將不會(huì)再維持高速增長(zhǎng)。應(yīng)用五：景觀照明市場(chǎng)快速發(fā)展景觀照明市場(chǎng)主要以街道、廣場(chǎng)等公共場(chǎng)所裝飾照明為主，推動(dòng)力量主要來(lái)自于政府。受到2008年北京奧運(yùn)會(huì)和2010年上海世博會(huì)的影響，北京、上海等舉辦地加快了景觀照明的步伐，由于LED功耗低，LED控制卡控制方便，在用電量巨大的景觀照明市場(chǎng)中具有很強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。目前，LED已經(jīng)越來(lái)越多地應(yīng)用到景觀照明市場(chǎng)中。此外，奧運(yùn)會(huì)和世博會(huì)的主要作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)不在于自身帶動(dòng)景觀照明市場(chǎng)的成長(zhǎng)，更重要的是其榜樣作用。為了迎接奧運(yùn)會(huì)和世博會(huì)的召開，北京、青島、上海等地將建成一批LED景觀照明工程，這些工程在裝飾街道的同時(shí)還將起到示范作用。其它城市在看到LED在景觀照明中的出色表現(xiàn)會(huì)減少對(duì)于LED景觀照明的使用顧慮，加快使用LED在景觀照明中的應(yīng)用。LED將會(huì)從一級(jí)城市快速向二級(jí)、三級(jí)城市擴(kuò)展。應(yīng)用六：照明市場(chǎng)任重道遠(yuǎn)對(duì)于進(jìn)入通用照明市場(chǎng)而言，白光LED除面臨著諸如發(fā)光效率低、散熱不好、成本過(guò)高等問(wèn)題外，還將面臨光學(xué)、結(jié)構(gòu)與LED控制卡控制等方面的整合及LED照明產(chǎn)品通用標(biāo)準(zhǔn)的制訂。解決上述問(wèn)題需要很長(zhǎng)一段時(shí)間，預(yù)計(jì)LED在2010年前還不能進(jìn)入通用照明市場(chǎng)。由于酒店、商務(wù)會(huì)館、高檔商用寫字樓等場(chǎng)所相對(duì)于價(jià)格的敏感度低，同時(shí)這些高檔場(chǎng)所更注重于彰顯品位，對(duì)于新興產(chǎn)品抱有更大的興趣。這些都降低了LED進(jìn)入照明的門檻。預(yù)計(jì)LED照明將率先進(jìn)入商用市場(chǎng)，逐步向民用市場(chǎng)擴(kuò)展。2.2液晶顯示器組成結(jié)構(gòu)2.2.1液晶分子液晶顯示器顧名思義，核心的材料是液晶。液晶是一種液態(tài)的晶體，它在電場(chǎng)的作用下會(huì)發(fā)生電光效應(yīng)就是它的液晶分子的排列會(huì)發(fā)生變化。而液晶顯示器的產(chǎn)生主要就是應(yīng)用了液晶的這一效應(yīng)。液晶材料工作時(shí)是放在兩個(gè)電極之間，當(dāng)兩個(gè)電極施加電場(chǎng)時(shí)，液晶分子縱向排列，當(dāng)沒(méi)有電壓時(shí)，橫向排列。即有電壓時(shí)光能通過(guò)，沒(méi)電壓時(shí)光不能通過(guò)。圖1液晶顯示器中液晶的排列液晶在應(yīng)用的時(shí)候所需含量并不是很多。由于要顯示畫面，所以我們所需要的電極是透明的，通常我們采用的材料是銦錫氧化物，簡(jiǎn)稱為ITO。ITO是以兩種氧化物的固溶體結(jié)構(gòu)存在，并以薄膜的形式沉積在玻璃基板上，做成透明電極而是用。ITO膜的典型制作方法有兩種真空蒸鍍法和濺射鍍膜法。圖2真空蒸鍍法2.2.2LCD的構(gòu)造TFT液晶顯示器從上到下依次為前框，水平偏光片，彩色濾光片，液晶，TFT玻璃，垂直偏光片，驅(qū)動(dòng)IC與印刷電路板，擴(kuò)散片，擴(kuò)散版，膠框，背光源，背板，主控制板，背光膜組點(diǎn)燈器。其主要是由液晶盒的兩塊玻璃基板構(gòu)成，液晶盒中封灌液晶。（1）玻璃基板及導(dǎo)電玻璃玻璃基板及導(dǎo)電玻璃（ITO）也是LCD的重要結(jié)構(gòu)材料。玻璃基板具有透明度高，耐化學(xué)性佳，有一定的機(jī)械硬度，容易加工等特點(diǎn)，使其成為顯示器中不可或缺的結(jié)構(gòu)體之一。它主要用于保護(hù)顯示器主要發(fā)光單體，構(gòu)成像素所需的空間，并作為顯示器的支撐物。ITO導(dǎo)電玻璃是采用濺射或其它沉積技術(shù)在玻璃上制作一層很薄的ITO膜而成的，因而，生產(chǎn)用的原材料主要有玻璃基板和濺射靶材兩部分。（2）彩色濾光片彩色濾光片基本結(jié)構(gòu)是由玻璃基板，黑色矩陣，彩色層，保護(hù)層，ITO導(dǎo)電膜等組成。液晶本身沒(méi)有顏色,所以用濾色片產(chǎn)生各種顏色,液晶屏中每個(gè)液晶子像素顯示的顏色取決于色彩過(guò)濾器，而不是子像素,背光源發(fā)出的是白色的光線，白色光線經(jīng)過(guò)各種顏色的濾色片后，我們?cè)跒V色片后面可以看到與濾色片對(duì)應(yīng)顏色的光線被傳出，所以在液晶顯示屏中，彩色濾色片的功能是上色，與CRT顯示器的熒光粉功能對(duì)應(yīng)。（3）偏光片偏光片的全稱應(yīng)該是偏振光片，學(xué)過(guò)物理的應(yīng)該知道什么是偏振光，液晶顯示器的成像必須依靠偏振光，所有的液晶都有前后兩片偏振光片緊貼在液晶玻璃，組成總厚度1mm左右的液晶片。如果少了任何一張偏光片，液晶片都是不能顯示圖像的。(4)驅(qū)動(dòng)IC驅(qū)動(dòng)IC是液晶面板所用的IC總稱，其中包括門電路及時(shí)鐘控制器等IC。電子產(chǎn)品的液晶顯示器大多改用彩色面板，液晶顯示器本身屬于非主動(dòng)性發(fā)光元件必需利用背光照明模組照明才能夠讀取面板的影像。(5)背光模組背光源組件主要包括：光源（CCFI或LED），導(dǎo)光板，反射板，擴(kuò)散板，棱鏡，框架等元器件及材料。背光模組為液晶顯示器面板的關(guān)鍵零組件之一。功能在于供應(yīng)充足的亮度與分布均勻的光源，使其能正常顯示影像。圖3液晶顯示器的結(jié)構(gòu)兩塊玻璃板中，下玻璃基板布置有源元件，上玻璃基板中布置共用電極。在兩塊玻璃基板的外側(cè)，要分別貼附僅使沿一個(gè)方向振動(dòng)的光頭過(guò)的偏光片，而且，在共用電極與偏光片之間還要布置用于彩色顯示的彩色濾光片，因此共用電極板也稱作CF基板。在TFT基板下側(cè)，設(shè)有LED背光源，背光源與電源相連接，TFT基板與印刷電路板連接，印刷電路板上裝有支持顯示屏工作的驅(qū)動(dòng)電路和控制電路。在構(gòu)成液晶顯示屏的兩塊玻璃基板模塊上，都設(shè)有透明導(dǎo)電膜，由這些透明導(dǎo)電膜分別做成TFT基板模塊的TFT、像素電極。以及彩色濾光片上的共用電極。在兩塊玻璃基板所設(shè)置的透明導(dǎo)電膜之間施加電壓，則夾于玻璃基板的液晶取向會(huì)隨之發(fā)生變化，配合以取向膜偏光片的作用，使光透過(guò)或遮斷，從而產(chǎn)生液晶光閘的功能。圖4液晶顯示器工作原理2.2.3液晶顯示器的制作流程圖5液晶顯示器的制作（1）玻璃基板的洗凈，玻璃基板要徹底的洗凈，清洗有機(jī)物，（2）利用真空蒸鍍法和濺射鍍膜法等，在洗凈的玻璃基板上全面沉降ITO透明導(dǎo)電膜。（3）利用光刻法制作電極圖形。（4）在基板內(nèi)表面涂覆取向膜，利用外帶長(zhǎng)纖維的輥?zhàn)拥葘?duì)取向膜進(jìn)行摩擦，使取向膜表面留下按特定方向排列的傷痕，則液晶分子會(huì)沿著表面?zhèn)鄱ㄏ蚺帕?。?）在前后兩塊玻璃基板之間，散布隔離子，以保持兩塊玻璃基板的間隙為5um左右。（6）排除間隙中的空氣，使之保持真空狀態(tài)（7）在對(duì)液晶少許加熱，使之具有流動(dòng)性之后，想間隙中注入液晶，充滿之后，堵塞注入口。（8）貼附上下偏振片（9）安裝背光模塊2.3液晶顯示器的工作原理2.3.1液晶的物理特性液晶的物理特性是：當(dāng)通電施加上電場(chǎng)時(shí)，液晶排列變得有秩序，使光線容易通過(guò)；不通電時(shí)排列混亂，阻止光線通過(guò)。讓液晶如閘門般地阻隔或讓光線穿透，從技術(shù)上說(shuō)，液晶面板包含了兩片相當(dāng)精致的無(wú)鈉玻璃薄板，中間夾著一層液晶。當(dāng)光束通過(guò)這層液晶時(shí)，液晶本身會(huì)一排排站立或扭轉(zhuǎn)呈不規(guī)則狀，因而阻隔或使光束順利通過(guò)。大多數(shù)液晶都屬于有機(jī)復(fù)合物，由長(zhǎng)棒狀的分子構(gòu)成。在自然狀態(tài)下，這些棒狀分子的長(zhǎng)軸大致平行。但將液晶倒入一個(gè)經(jīng)精良加工的開槽平面，液晶分子長(zhǎng)軸會(huì)順著槽排列。所以，假如那些槽非常平行，則各分子也是完全平行的。2.3.2液晶顯示的主要工作模式由液晶顯示的四種基本原理而派生出多種工作模式。主要有：TN模式、STN模式、FLC模和液晶-聚合物模式等。IPS模式與VA模式均為可實(shí)現(xiàn)寬視角面板的技術(shù)。（采用TN模式時(shí)，為了擴(kuò)大視角，以前需要在液晶面板表面粘貼視角擴(kuò)大膜等。但視角仍然很難擴(kuò)大到與IPS模式或VA模式等同的程度，而且存在采用薄膜會(huì)導(dǎo)致成本增加的問(wèn)題。采用IPS模式及VA模式等寬視角技術(shù)后，上下及左右視角均擴(kuò)大到了160度以上。）

由于液晶顯示的眾多不同分支，本章只介紹目前應(yīng)用得最為廣泛的TFT-LCD中使用的TN模式。（1）TN模式TN模式是在1971年由Schadt等人發(fā)表的，它是在液晶顯示中最早獲得廣泛應(yīng)用的一種模式。由于它具有電壓低，功耗小，壽命長(zhǎng)以及易于實(shí)現(xiàn)多灰度、全彩色顯示等特點(diǎn)，使它始終成為液晶顯示的主流工作模式。它是利用液晶材料的旋光性，采用電壓調(diào)光的工作原理。TN模式液晶顯示器件的基本構(gòu)成：在涂有透明電極的兩塊玻璃之間夾有介電各向異性為正的向列相液晶，液晶厚度約為幾微米，電極表面做平行取向處理。為使液晶分子成90°扭曲排列，上下基板的取向方向?yàn)檎辉O(shè)置，同時(shí)，為防止液晶層出現(xiàn)疇區(qū)等缺陷，在取向上要設(shè)置1°～2°的預(yù)傾角，并在液晶中摻入能形成單一右旋或左旋的手性材料。盒子外側(cè)的兩片偏振片有兩種設(shè)置方式：一是起偏器光軸和檢偏器光軸分別平行（或垂直）于入射側(cè)和出射側(cè)分子取向方向，呈正交狀態(tài)，稱之為常白方式。另一種是起偏器光軸平行（或垂直）于入射側(cè)分子取向方向，而檢偏器的光軸垂直（或平行）于出射側(cè)分子取向，兩偏振片光軸呈平行狀態(tài)。稱之為常黑模式。TN型液晶顯示（LCD）原理LCD技術(shù)是把液晶灌入兩個(gè)列有細(xì)槽的平面之間。這兩個(gè)平面上的槽互相垂直(相交成90度)。也就是說(shuō)，若一個(gè)平面上的分子南北向排列，則另一平面上的分子?xùn)|西向排列，而位于兩個(gè)平面之間的分子被強(qiáng)迫進(jìn)入一種90°扭轉(zhuǎn)的狀態(tài)。由于光線順著分子的排列方向傳播，所以光線經(jīng)過(guò)液晶時(shí)也被扭轉(zhuǎn)90°。但當(dāng)液晶上加一個(gè)電壓時(shí)，分子便會(huì)重新垂直排列，使光線能直射出去，而不發(fā)生任何扭轉(zhuǎn)。LCD是依賴極化濾光器(片)和光線本身，自然光線是朝四面八方隨機(jī)發(fā)散的。極化濾光器實(shí)際是一系列越來(lái)越細(xì)的平行線。這些線形成一張網(wǎng)，阻斷不與這些線平行的所有光線。極化濾光器的線正好與第一個(gè)垂直，所以能完全阻斷那些已經(jīng)極化的光線。只有兩個(gè)濾光器的線完全平行，或者光線本身已扭轉(zhuǎn)到與第二個(gè)極化濾光器相匹配，光線才得以穿透。圖2-1光線穿透示意圖LCD正是由這樣兩個(gè)相互垂直的極化濾光器構(gòu)成，所以在正常情況下應(yīng)該阻斷所有試圖穿透的光線。但是，由于兩個(gè)濾光器之間充滿了扭曲液晶，所以在光線穿出第一個(gè)濾光器后，會(huì)被液晶分子扭轉(zhuǎn)90度，最后從第二個(gè)濾光器中穿出。另一方面，若給液晶加一個(gè)電壓，分子又會(huì)重新排列并完全平行，使光線不再扭轉(zhuǎn)，所以正好被第二個(gè)濾光器擋住。總之，加電將光線阻斷，不加電則使光線射出。（如圖2-2）通常顯像面積上亮區(qū)域都比黑區(qū)域大，所以這種方式有利于省電。圖2-2光線阻斷示意圖從液晶顯示器的結(jié)構(gòu)來(lái)看，無(wú)論是筆記本電腦還是桌面系統(tǒng)，采用的LCD顯示屏都是由不同部分組成的分層結(jié)構(gòu)。LCD由兩塊玻璃板構(gòu)成，厚共約1mm，其間由包含有液晶(LC)材料的5μm均勻間隔隔開。因?yàn)橐壕Р牧媳旧聿⒉话l(fā)光，所以在顯示屏兩邊都設(shè)有作為光源的燈管，而在液晶顯示屏背面有一塊背光板（或稱勻光板）和反光膜，背光板是由熒光物質(zhì)組成的在燈管照射下可以再發(fā)射光線，其作用主要是提供均勻的背景光源。背光板發(fā)出的光線在穿過(guò)第一層偏振過(guò)濾層之后進(jìn)入包含成千上萬(wàn)水晶液滴的液晶層。液晶層中的水晶液滴都被包含在細(xì)小的單元格結(jié)構(gòu)中，一個(gè)或多個(gè)單元格構(gòu)成屏幕上的一個(gè)像素。在玻璃板與液晶材料之間是透明的電極，電極分為行和列，在行與列的交叉點(diǎn)上，通過(guò)改變電壓進(jìn)而改變液晶的旋光狀態(tài)。液晶材料的作用類似于一個(gè)個(gè)小的光閥。在液晶材料的周邊是控制電路部分和驅(qū)動(dòng)電路部分。當(dāng)LCD中的電極產(chǎn)生電場(chǎng)時(shí)，液晶分子就會(huì)產(chǎn)生扭曲，從而將穿越其中的光線進(jìn)行有規(guī)則的扭轉(zhuǎn)折射，然后經(jīng)過(guò)第二過(guò)濾層的過(guò)濾，最后在屏幕上顯示出來(lái)。TFT型液晶顯示器也采用了兩夾層間填充液晶分子的設(shè)計(jì)。只不過(guò)是把左邊夾層的電極改為了FET晶體管，而右邊夾層的電極改為了共通電極。在光源設(shè)計(jì)上，TFT的顯示采用"背透式"照射方式，即假想的光源路徑不是像TN液晶那樣的從左至右，而是從右向左，這樣的作法是在液晶的背部設(shè)置了類似日光燈的光管。光源照射時(shí)先通過(guò)右偏振片向左透出，借助液晶分子來(lái)傳導(dǎo)光線。TFT-LCD截面圖由于左右?jiàn)A層的電極改成FET電極和共通電極，在FET電極導(dǎo)通時(shí)，液晶分子的表現(xiàn)如TN液晶的排列狀態(tài)一樣會(huì)發(fā)生改變，也通過(guò)遮光和透光來(lái)達(dá)到顯示的目的。但不同的是，由于FET晶體管具有電容效應(yīng)，能夠保持電位狀態(tài)，先前透光的液晶分子會(huì)一直保持這種狀態(tài)，直到FET電極下一次再加電改變其排列方式為止。相對(duì)而言，TN就沒(méi)有這個(gè)特性，液晶分子一旦沒(méi)有被施壓，立刻就返回原始狀態(tài)，這是TFT液晶和TN液晶顯示原理的最大不同。（3）了解IPS，MVA技術(shù)IPS模式是針對(duì)在玻璃基板上水平配置的液晶，添加水平方向的橫向電場(chǎng)，使得液晶分子在平行于玻璃基板的方向上旋轉(zhuǎn)。目前日立顯示器、韓國(guó)LG顯示器及松下液晶顯示器等公司均在生產(chǎn)IPS模式液晶面板。而VA模式是利用垂直方向的縱向電場(chǎng)，來(lái)驅(qū)動(dòng)垂直配置于玻璃基板上的液晶分子。不施加電壓時(shí)為黑色顯示狀態(tài)。施加電壓時(shí)，使液晶分子倒向水平方向，成為白色顯示狀態(tài)。臺(tái)灣友達(dá)光電、韓國(guó)三星電子及夏普等液晶面板份額排名靠前的廠商大多采用這種模式。（4）IPS-LCD屏原理IPS型液晶面板也是目前主要的一種主流的液晶面板類型，由日本日立于2001年推出，液晶分子以平面切換的方式來(lái)改善視角，利用空間厚度、摩擦強(qiáng)度并有效利用橫向電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的改變讓液晶分子做最大的平面旋轉(zhuǎn)角度來(lái)增加視角；在商品的制造上不須額外加補(bǔ)償膜，顯示視覺(jué)上對(duì)比較好。在視角的提升上可達(dá)到178度。IPS型液晶面板具有可視角度大、顏色細(xì)膩等優(yōu)點(diǎn)，看上去比較通透，不過(guò)響應(yīng)時(shí)間較慢和功耗高也是這類型面板一個(gè)比較明顯的缺點(diǎn)。IPS-LCD屏構(gòu)造a.IPS面板其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)一是液晶分子平行于屏幕；二是它的電極在同一個(gè)面上。當(dāng)不施加電壓的時(shí)，液晶完全不會(huì)旋轉(zhuǎn)，兩個(gè)偏振片成90度垂直，就會(huì)顯示出比較純的黑色，IPS廣視角技術(shù)也屬于NB常黑模式液晶，這也是IPS比TN+FILM的強(qiáng)項(xiàng)。施加電壓后，液晶分子旋轉(zhuǎn)，使水平偏振光轉(zhuǎn)換到垂直偏振光，光線便可以通過(guò)。改變施加在液晶分子兩側(cè)的電場(chǎng)大小，來(lái)控制轉(zhuǎn)換偏振光線的多少，達(dá)到控制光線的目的。所以大家看到，IPS與TN-LCD在施加和不施加電壓的顯示效果是正好相反的。不過(guò)值得一提的是，不管加不加電壓，IPS的液晶分子都是平躺著轉(zhuǎn)的，由于它的這項(xiàng)特性，在大視角下的對(duì)比度與色偏表現(xiàn)是三種液晶技術(shù)中最好的。b.IPS面板的發(fā)展第一代IPS技術(shù)針對(duì)TN模式的弊病提出了全新的液晶排列方式，實(shí)現(xiàn)較好的可視角度。第二代IPS技術(shù)（S-IPS即Super-IPS）采用人字形電極，引入雙疇模式，改善IPS模式在某些特定角度的灰階逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象。第三代IPS技術(shù)（AS-IPS即AdvancedSuper-IPS）減小液晶分子間距離，提高開口率，獲得更高亮度。第三章4寸TFT液晶顯示屏的設(shè)計(jì)（IPS）3.1明確設(shè)計(jì)任務(wù)3.1.1設(shè)計(jì)目標(biāo)（1)設(shè)計(jì)Array基板次像素圖形（2)設(shè)計(jì)4英寸TFT液晶顯示屏（IPS）（3)設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的五張掩模板：GE版、SE版、SD版、CH版、PE版，并且進(jìn)行陣列外布線(4)對(duì)Array基板進(jìn)行防靜電處理(4)設(shè)計(jì)CF基板（上玻璃板尺寸的確定設(shè)計(jì)、黑色矩陣的設(shè)計(jì)、色層位置的確定）cell盒設(shè)計(jì)（取向劑掩模版PI版、絲印邊框掩模版Seal版）3.1.2設(shè)計(jì)步驟（1）研究畢設(shè)設(shè)計(jì)題目,進(jìn)行搜集查閱資料。（2）確定規(guī)格參數(shù)：顯示屏規(guī)格尺寸、工作模式、分辨率、開口率、寬高比。（3）確定電學(xué)參數(shù)：（3）利用Initdesign計(jì)算軟件的四條限制線確定CS所占次像素比例大小和溝道寬度W。（4）計(jì)算參數(shù)。（5）繪制圖形a.繪制Array基板繪制子像素、子像素尺寸標(biāo)注、陣列繪制GE、SE、SD、CH、PE這五張掩膜版。布線防靜電處理B.CF基板上玻璃板尺寸的確定設(shè)計(jì)黑色矩陣的設(shè)計(jì)色層位置的確定C.設(shè)計(jì)cell盒取相劑掩模版PI版絲印邊框掩模版Seal版3.1.3明確設(shè)計(jì)思想陣列中每個(gè)畫素的大小和形狀是一樣的，但是每個(gè)畫素的細(xì)部設(shè)計(jì)，并不一定要完全一樣，利用畫素設(shè)計(jì)的細(xì)部改變，可以解決一些問(wèn)題。比如通過(guò)精密計(jì)算沿著掃描線改變TFT的寄生電容的大小，可以補(bǔ)償電容耦合效應(yīng)和信號(hào)延遲效應(yīng)，但是這樣設(shè)計(jì)會(huì)使得整個(gè)布局非常復(fù)雜，又會(huì)產(chǎn)生其他的問(wèn)題，因此目前在絕大多數(shù)的TFT設(shè)計(jì)中，都是采用完全相同的畫素設(shè)計(jì)。為了使得設(shè)計(jì)出來(lái)的顯示器在各種情況下都能夠滿足驅(qū)動(dòng)原理的要求，采用的設(shè)計(jì)觀念是“最壞情況設(shè)計(jì)”，即在設(shè)計(jì)時(shí)考慮在極限情況下能夠使用，那么其他情形就沒(méi)有問(wèn)題。比如畫面的幀頻在60～75Hz，則以75Hz考慮充電時(shí)間，而以60Hz考慮電荷保持時(shí)間，這樣在兩個(gè)極限條件下如果能夠滿足，其它頻率下肯定能夠滿足。3.2具體設(shè)計(jì)過(guò)程3.2.1基本規(guī)格參數(shù)的設(shè)計(jì)（1）基本規(guī)格12345678910基本參數(shù)分辨率：320×240子像素?cái)?shù)目：320×RGB×240寬高比：4:3可視區(qū)面積：81.28mm:60.96mm子像素節(jié)距為0.254mm,則可視區(qū)面積為：320×0.254mm:240×0.254mmE.像素大?。?55μm×255μmF.子像素大?。?55μm×85μmG.模式：IPSH.灰階：256I.對(duì)比度：500:1電學(xué)參數(shù)幀頻60Hz幀掃描時(shí)間16.7ms掃描線時(shí)間21.7μs最小視頻電壓容許誤差：8mVOE信號(hào)掃描線提前關(guān)閉而減少的開時(shí)間：幀和幀之間空余所占用的開時(shí)間:制程準(zhǔn)則3.2.2設(shè)計(jì)參數(shù)的確定采用像素全同設(shè)計(jì)方式，根據(jù)設(shè)定好的參數(shù)，以存儲(chǔ)電容Cs和溝道寬度W作為初始設(shè)計(jì)目標(biāo)，以四大考量為基礎(chǔ)，編寫方程式，利用Initdesigh確定Cs和W的值，進(jìn)行初始畫素布局，粗略計(jì)算開口率及其它參數(shù)。利用Initdesign確定CS和W經(jīng)過(guò)軟件模擬，從圖中可以看到四條限制線的交集為一個(gè)近似三角形的區(qū)域，在此區(qū)域內(nèi)的Cs、W值都滿足要求。通常，為使像素的開口率達(dá)到最大，取最左下角的值，在圖中可取無(wú)限靠近TFT開電流限制線和電容耦合限制線的交點(diǎn)處。坐標(biāo)為（8.5,14）。由于橫軸表示Cs面積占一個(gè)亞像素面積的比例，縱軸表示TFT溝道的寬度W值。所以可大致計(jì)算Cs面積，為255×85×8.5%平方微米=1842.375平方微米。由此可進(jìn)行圖形的初始設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，電容的大小體現(xiàn)在面積的大小上，所以設(shè)計(jì)時(shí)Cs以其面積來(lái)考慮，這樣可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)過(guò)程。將計(jì)算所得參數(shù)列于下表。溝道寬度14微米CS面積1842.375平方微米CS占次像素的面積比例8.5%分析及次像素的繪制次像素大小為255×85μm，定義開口率為70％，這一部分完全依靠ITO的面積大小來(lái)實(shí)現(xiàn)，根據(jù)計(jì)算，存儲(chǔ)電容的面積占次像素的面積是8.5%，也是依靠ITO的面積來(lái)實(shí)現(xiàn)，所以，在次像素的范圍內(nèi)，ITO的面積應(yīng)占整個(gè)次像素面積至少約78.5％。那么掃描線與數(shù)據(jù)線及TFT所占的面積不能超過(guò)21％。對(duì)于掃描線和數(shù)據(jù)線，掃描線的信號(hào)延遲要遠(yuǎn)大于數(shù)據(jù)線的信號(hào)延遲，且在高度方向的尺寸大于寬度方向的尺寸，所以數(shù)據(jù)線的寬度。根據(jù)制程設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，數(shù)據(jù)線寬度最小為7μm，數(shù)據(jù)線與ITO線間距對(duì)準(zhǔn)誤差1μm，取2μm，這樣，在寬度方向上，數(shù)據(jù)線和線間距占據(jù)的寬度至少9μm，那么，在掃描線方向上可用的最大寬度為（255×9+85×X）÷255÷85<21%，計(jì)算X<24μm。掃描線與ITO對(duì)準(zhǔn)誤差0.6μm，取1μm，半導(dǎo)體延伸出柵線最小3μm，所以掃描線可以取24-1×2-3=19μm，這樣將其值設(shè)定為15μm.。那么，實(shí)際上可以放置ITO的區(qū)域變?yōu)椋海?55-24）×（85-7-2）÷254÷84.67=81%能夠滿足開口率和存儲(chǔ)電容的要求。因此，將以上所有數(shù)據(jù)整理，轉(zhuǎn)化成繪圖參數(shù)，如下頁(yè)表所示。繪圖過(guò)程使用AUTOCAD演示。繪圖比例1：10000。3.2.3子像素的繪制次像素的繪制順序：次像素的尺寸－掃描線－數(shù)據(jù)線－半導(dǎo)體線－源漏極線－像素電極ITO－存儲(chǔ)電容繪圖參數(shù)見(jiàn)下表，繪制步驟如下。繪圖項(xiàng)目取值（μm）取值依據(jù)次像素大小255×85屏規(guī)格所定數(shù)據(jù)線寬度7漏/源極金屬線最小線寬限制掃描線寬度15估算半導(dǎo)體與柵線相交部分項(xiàng)目取值取值依據(jù)半導(dǎo)體上邊緣與柵線平齊

半導(dǎo)體下邊緣距柵線下邊緣3μm柵極延伸出半導(dǎo)體最小長(zhǎng)度3μm半導(dǎo)體左邊緣距數(shù)據(jù)線右側(cè)4.5μm半導(dǎo)體線間距最小4μm半導(dǎo)體右邊緣距左邊緣14μm溝道寬度13.04μm半導(dǎo)體中線距柵線上邊緣15μm半導(dǎo)體線寬最小5μm，且考慮S/D線出口半導(dǎo)體與數(shù)據(jù)線相交部分半導(dǎo)體延伸部分與數(shù)據(jù)線同寬

項(xiàng)目取值取值依據(jù)源極和漏極：半導(dǎo)體上下總寬度為28＋3＝31，溝道長(zhǎng)度4.5，對(duì)準(zhǔn)誤差1，剩余寬度31－4.5－1×2＝24.5，源/漏寬度為24.5/2＝12.25，恰好滿足源線和漏線的最小寬度。漏極上邊緣距柵線上邊緣1μm半導(dǎo)體層和柵線對(duì)準(zhǔn)誤差0.6μm，和源/漏對(duì)準(zhǔn)誤差1μm漏極下邊緣距漏極上邊緣12.25μm源/漏線最小寬度7μm溝道長(zhǎng)度4.5μm已設(shè)源極下邊緣距半導(dǎo)體下邊緣1μm。但考慮CH孔，最終取得距柵線下邊緣10μm。源/漏極的左右邊緣以半導(dǎo)體寬度的中線兩側(cè)偏移6.1μm項(xiàng)目取值取值依據(jù)ITO像素電極據(jù)兩側(cè)柵線，數(shù)據(jù)線的內(nèi)側(cè)向內(nèi)偏移1μm。在TFT處，ITO電極依源極邊緣向內(nèi)偏移1μm。滿足對(duì)準(zhǔn)誤差CH孔在源極左右邊緣的中線，上下方向上，以下線為起點(diǎn)處于5＋2＝7μm處線的交點(diǎn)處，半徑為1.6μm的圓CH孔最小寬度3μm，源漏極伸出接觸孔最小長(zhǎng)度5μm。ITO與接觸孔的連接以中線為起點(diǎn)，兩側(cè)偏移3.5μm，將接觸孔覆蓋最小線寬限制Cs電容左右邊緣距數(shù)據(jù)線2.5μm，長(zhǎng)度為72.67μm，寬度為18.8μm面積比例計(jì)算所得按照以上分析，利用AUTOCAD繪制子像素。如后圖所示。3.2.4陣列及陣列之外布線次像素繪制好以后，就可進(jìn)行像素陣列，按照前面設(shè)置的320×RGB×240，需要將次像素陣列為1920列、480行，由于AUTOCAD對(duì)如此多的數(shù)目幾乎無(wú)法運(yùn)行，所以將行列數(shù)目按倍數(shù)縮小，這里將數(shù)目確定為16×3×12。運(yùn)行結(jié)果后圖。陣列區(qū)域的總長(zhǎng)度為4900mm，寬度為3400mm。陣列圖見(jiàn)附頁(yè)。①掃描線和數(shù)據(jù)線布線在像素陣列中，掃描線與數(shù)據(jù)線是以次像素的大小為間距平行排列，但是在陣列之外，就需要與驅(qū)動(dòng)IC進(jìn)行連接，所以掃描線和數(shù)據(jù)線會(huì)根據(jù)所采用的連接方式而進(jìn)行布線。下圖是其中的一種布線方式。②下板共電極布線除了掃描線和數(shù)據(jù)線以外，下板共電極在陣列外也需要連接在一起并且通過(guò)金膠點(diǎn)與上板共電極相接在一起。至此，Ar