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彩色TFT-LCD发展动向

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体薄、量轻、平板化、驱动电压低、功耗小及易于实现彩色化的薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD),由于应用于袖珍式彩电上而对显示器件市场产生重大影响。故迄今彩色TFT-LCD已迅速发展成为中型及大型显示器件。预计彩色TFT-LCD将会成为21世纪能取代CRT的主要电子显示器件。

  除液晶显示外,近几年来,已开发出各种平板显示器件,如等离子体显示器(PDP)和平板型CRT,由于其存在功耗大等缺点,使LCD更适用于便携式信息终端和多媒体终端。目前办公自动化(OA)电子设备的用户要求降低功耗并节省空间。LCD正大量应用于台式个人计算机和工程工作站显示终端上。

彩色TFT-LCD特性及其研究课题

  LCD已进行了重大的技术改进。在各种LCD显示器件中,彩色TFT-LCD已被公认为最有发展前途的显示产品之一,因其具有对比度高/低功耗及较快响应速度等特性。与CRT相比,所有上述这些特性皆有助于制成优像质的彩色显示器。现已显示出最有发展前途的彩色TFT-LCD,未来必将成为平板显示器的主流产品。作为图形用户接口,彩色TFT-LCD已显示出颇多的优点:字形清晰、无闪烁、无辐射、轻便(量轻/体薄及功耗低)。亦可将其制成适用于图形数据的便携式显示产品。同样,彩色TFT-LCD的某些特性亦适用于字符数据显示。如彩色TFT-LCD无闪烁可读性,而且还不会产生潜在的有害辐射。

  与简单矩阵LCD、彩色CRT、场致发光显示(EL)、荧光显示(VFD)、PDP及铁电液晶显示(FLCD)相比较,彩色CRT、简单矩阵LCD和FLCD都具有极佳的显示特性,然而简单矩阵LCD在视角、对比度和响应时间等方面尚需作进一步的改进。彩色CRT具有极好的光学特性,但体积庞大及功耗大,使其无法应用于电池供电的轻便型装置。彩色TFT-LCD特性最佳,但在视角、响应速度、生产率及显示屏幕尺寸等方面仍不如彩色CRT。生产厂家需尽快改进其视角、响应速度及光学特性。

  彩色TFT-LCD显示屏幕尺寸与生产合格率成反比关系,显示屏幕愈大,生产合格率便愈低。当今彩色TFT-LCD生产厂家可先从300mm×400mm的母板上得到两块宽240~260mm的玻板,第二步是采用360mm×460mm母板以得到4块宽240~260mm的玻板。第三步是采用500mm×600mm的母板。表1列出了彩色TFT-LCD的研究课题。当改进彩色TFT-LCD阵列的特性时,力图改善各种元部件其中包括滤色器、偏振片、冷阴极荧光管、光波导、变换器及集成电路。上述这些元部件实际上皆有助于提高彩色TFT-LCD的显示性能。

彩色TFT-LCD用途及开发动向

彩色TFT-LCD可划分为如下几个发展阶段。

1阶段(1986~1991年)

  小型和中型液晶电视机,包括便携式液晶电视机、车载和机载液晶彩色显示器及虚拟现实技术终端。

2阶段(1991~1994年)

  对角线10英寸液晶显示屏,包括VGA(视频图形阵列)显示及个人计算机显示终端等。

3阶段(1994~1997年)

  大型、高分辨率的视频图形阵列显示,如Sun工作站、超级延伸图像阵列显示及个人计算机终端显示。

4阶段(1997~1999年)

  扩展其应用范围,如多媒体彩投机,对角线14~20英寸多媒体显示及用户彩投机等。

5阶段(1999~2001年)

  大型直视式组件,屏幕对角线尺寸为20~25英寸。

  表2列出了彩色TFT-LCD众多不同的应用领域。主要为文化娱乐设备与便携式彩电、汽车导向系统、彩投机、工程工作站、监视器、便携式信息终端、电子终端、电子书刊、亚笔记本和笔记本计算机及大型直视式彩色等领域。80年代中第1发展阶段正在进行时,便开发了便携式彩电用的宽为70~100mm(2.7~4英寸)的彩色TFT-LCD。亦用于汽车导向系统的中型彩色TFT-LCD,另一是用于飞机座舱显示。日本的导向系统可标出汽车行驶起点和终点之间的航程。亦可用作加油站、舞台场所及餐馆菜谱的指示牌,所有的这些信息皆来自只读光盘机上的数据库。由于具有上述这些特性,汽车导向系统便会形成一个较大的市场。日本汽车导向系统具有代表性的组件,即是装有宽5英寸、反射率低的彩色TFT-LCD,可显示240×234像素。

  90年代,制造厂家解决了上述问题,生产了240~260mm(10英寸)宽的彩色TFT-LCD的汽车导向系统,这表明了彩色TFT-LCD已进入了第2个发展阶段,通过采用LCD层叠技术与半导体制造工艺技术相结合,得到了迅速的发展,实现大批量生产。通过改善TFT阵列的数值孔径,将10英寸(640×480象素)的彩色TFT-LCD的功耗从10W降至3W。

  随着这种进展,制造厂家已在高档笔记本计算机中100%地采用了彩色TFT-LCD。以往,这些计算机采用了简单矩阵LCD。生产厂家已开始在比该笔记本计算机还小的计算机中采用彩色TFT-LCD。如亚笔记本计算机采用了8英寸的彩色TFT-LCD。随着彩色TFT-LCD成本的下降,制造厂家为用户提供了众多不同类型的彩色TFT-LCD。

  在第3个发展阶段,开发了大型高分辩率的彩色TFT-LCD,尺寸为12英寸,可显示1024×768、1152×900和1280×1024像素,这些产品用于工程工作站。具有1152×900像素的彩色TFT-LCD的膝上型工程工作站可显示4096种颜色,可用于对角线13.8英寸的显示器。作为个人计算机显示终端的实例,已开发了TFT-LCD彩投机和头盔式彩投机,并已投入实际使用。这些产品在教学系统中形成了新颖的设备,因其可接至个人计算机上。亦可加至用于介绍产品性能的销售活动中。

  大多数需要显示器的领域已采用简单矩阵LCD,然而由于彩色TFT-LCD具有响应速度快的特性已成了笔记本计算机和便携式信息终端中不可缺少的组成部分。这些屏幕亦将用于多媒体设备中,在多媒体设备中,动画功能是其一个重要的性能。

  彩色TFT-LCD已用于电子邮递系统中,该系统的经营活动范围颇为广泛,据分析家预测,家用电子邮递系统不久将会问世。据支持该意见的一些专家透露,配置彩色TFT-LCD的家用自动化设备的广泛使用将提供可替代电子传递系统(用于传递电子报刊及电子信件)的电子替换物。

  彩色TFT-LCD未来的最大研究课题是降低成本。即使能提高产品成品率,其制造仍需投入巨资,这是制造工艺太复杂、生产玻璃基板尺寸大之缘故。降低彩色TFT-LCD成本是推广其应用之关键所在。在个人计算机显示终端上,真正有可能替代CRT的液晶显示器,目前仅有彩色TFT-LCD,故各生产厂家当前都纷纷以此为开发重点。

来源:今日电子   作者:蒋庆全  2001/7/1 0:00:00
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