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消费电子产品市场上的LCD技术

导读:
关键字:
岳云
 
LTPS技术
  LTPS(Low Temperature Polycrystalline Silicon,低温多晶硅)TFT-LCD技术即将全面进军高清晰度电视等消费电子产品市场。总体来讲,LTPS板较之传统的有源矩阵LCD结构所采用的非晶硅(a-Si)TFT要轻得多,也小得多。  由于它采用了结晶硅,因此亮度和分辨率更高,响应性更好。
由非晶硅制成的薄膜晶体管用作每个像素的开关,然而,这些传统的非晶硅设计同时还需要另外的定制IC,以把数字信号转换成适于显示的格式,并控制像素开关。非晶硅的特性还限制了单位面积上能够照射的像素的数量,目前大多数非晶硅TFT-LCD的像素密度大致在60~130像素/平方英寸(ppi)。
  只要还在采用外部驱动IC,在制造过程中就会有一些约束条件,从而对非晶硅板的商用化产生一定的限制。而平板LTPS TFT-LCD能够实现200ppi以上的的分辨率,即使是人眼,在没有任何辅助条件的情况下一般也只能具备350ppi的分辨能力。
  LTPS显示器是通过非晶硅转化来制造的。利用一个激态复合物激光器来熔化材料并对其进行再结晶。与a-Si TFT-LCD的未结晶硅相比,它可以在晶体管中实现快得多的(约99倍)电子流速度,从而获得更高的分辨率和更丰富的色彩。LTPS LCD还提供了比其他LCD技术更大的设计上的灵活性,允许把更小的晶体管放置在LCD板上。因此,它最大限度地减少了显示屏所需外围电路的占用空间。LCD模块中的元件数量可减少40%,而所需的连接则更可减少95%。另外,LTPS显示器在耗能及耐用性方面也都得到了改善。
  采用LTPS技术的LCD背投影机于2001年10月面市。日本索尼公司的KF-50SX100 Grand Wega,它采用了三块分离的多晶TFT液晶板(分别用于红、绿、蓝信号),售价约4000美元。这款厚度与其14英寸CRT电视机相当的宽屏电视机能够产生315万像素的图像分辨率,并具有“多放大器系统”,能够独立驱动其三路、六扬声器音响系统。
  日本东芝公司也推出了第一台大屏幕LTPS显示器,2001年3月,该公司公布了自己的一系列技术创新,其中包括把数/模变换器(DAC)和放大器集成到了显示器外围电路中,以及在LCD制造过程中率先采用了3μm生产工艺技术。
  东芝公司这种把DAC和放大器集成到外围电路中的做法减少了显示所需的外部元件的数量以及电路板的尺寸,而这种集成是通过采用激态复合物激光器退火(excimer laser annealing,ELA)技术来完成的。与现用的LTPS LCD相比,该技术可将电子迁移率提高50%左右,从而实现更高的分辨率。DAC和放大器被集成在玻璃衬底上,这对减少外围元件及提高显示效率也是很有帮助的。
  在大多数LCD制造商目前还在采用4μm生产工艺的情况下,东芝公司率先采用了3μm工艺,由此带来的好处是非常多的,首先当然是产品将变得更加轻巧。这些集成技术上的进步对所谓“玻璃上系统”(System on Glass,SOG)的概念是一个巨大的支持。对SOG而言,所有的外部IC都被集成于LCD的玻璃衬底上,无需使用印刷电路板。


FeLCD(Ferroelectric LCD)技术
  铁电液晶每秒钟可通断10000次,比其他任何液晶都要快。韩国三星公司的HLK506W和HLK436W新型背投影HDTV采用了三块由美国Displaytech公司开发的0.78英寸“LightCaster”FeLCD板,具有1280×720像素的分辨率,提供支持45W的5扬声器系统的杜比定向逻辑解码功能并接受所有的ATSC格式。其中,50英寸宽屏背投影机HLK506W仅重19kg,厚度为18英寸,对比度比达150:1,亮度为150英尺朗伯,售价约6000美元。而HLK436W重15kg,仅为一台普通37英寸直视型CRT电视机的三分之一(即便是42英寸的等离子体电视机重量也在23kg左右)。这两款FeLCD电视机均可进行720p XGA显示,能够兼容个人电脑。
  三星公司是一家主要的LCD制造商,2000年产量名列世界第一(占18%),LG Philips和夏普名列第二和第三位,分别占13.5%和8%。
  2001年初,夏普公司宣布已成功地将低温生产工艺应用于CG(Continuous Grain)硅技术。CG硅更小、更薄的薄膜晶体管能让更多的光通过,即使在光线比较强的情况下也是这样。CG硅还使得大面积玻璃板(Glass Sheet)的生产变得容易,而这反过来也有助于把各种不同的IC功能集成在玻璃衬底上,使制造成本下降。该公司已在其60英寸高清晰度背投影显示器LC-R60HDU中采用了CG硅LCD技术。三块LCD板实现了393万像素的高分辨率图像,视角范围接近180度。

直视型LCD电视机同样前景看好
  两年前,夏普公司宣布将在2005年年底之前用LCD电视替代所有的CRT电视。2000年,该公司推出了“Aquos”系列标准清晰度LCD电视,包括13英寸、15英寸和20英寸三种规格。Aquos一词由“Aqua”和“Quality”组合而成,用来表示液晶的图像。最近,夏普公司又对这三种屏幕尺寸的LCD电视机系列进行了扩充,增加了一些新机种,并声称将推出30英寸的LCD电视机。事实上,在2000年秋天举行的CEATECJapan2000大会上,该公司就展出了一台带Bose扬声器的28英寸宽屏LCD电视机。
  在节能、使用期限和环保等方面,LCD电视也优于CRT电视。夏普公司计划在2001财政年度销售850000台LCD电视机,其中150000台外销。据该公司预测,到2005年,LCD电视机的市场需求量将达到500万台。
  松下公司也对LCD电视机市场的巨大发展潜力表示出了极大的兴趣。在今年的CES大会上,该公司展出了TC-15LT1和TC-15DT2型LCD电视机,它们均采用15.2英寸的16:9屏幕、NTSC调谐器和立体声扬声器。其中,售价3099.95美元的TC-15DT2具有内置逐行扫描DVD播放机和板上杜比数字(onboard Dolby Digital)和DTS环绕声处理。这两款LCD电视机采用了“有效光控制”(Active Light Control)技术,能够自动检测屏幕亮度水平并根据房间的照明情况进行相应的调节。
  而且,松下公司这两种LCD电视机还具有“逐行影院扫描”(Progressive Cinema Scan)功能,它能够检测出您正在观看的节目是不是从电影画面上拍摄下来的,并采用静像处理以显现与原版胶片相同的图像细节。此外,为了改善观看效果,这两款LCD电视机均采用了3D Y/C数字梳状滤波器和带dbx降噪功能的立体声/SAP解码器。
  松下公司将于2001年末推出型号为TC-22LT1的22英寸LCD电视机,售价5099.95美元。它的许多功能和TC-15LT1是一样的,只是音频功率更高,而且配置了两组分量视频和S视频输入(TC-15LT1只有一组)。


STN型LCD
  STN(Super Twisted Nematic,超扭曲向列)型LCD目前主要用于移动电话市场,原因自然是其卓越的低功耗特性。在移动电话的耗能元件中,显示屏的耗能是最大的,其次是RF系统、中央处理器单元(CPU)和存储芯片。早先的STN-LCD的功耗为30~40W,近期已降至仅8mW。
  随着因特网业务(WAP、i-Mode等)的日益丰富,可以想像彩色LCD对下一代移动电话而言将更加重要。事实上,移动电话用彩色LCD目前在日本已经拥有了一个很大的市场。这就意味着STN-LCD移动电话显示屏将有可能让位于有源矩阵TFT-LCD,因为后者在响应时间和多彩色显示能力方面都要优于前者。
  此外,制造商们最近正在加紧相关新技术的开发以降低有源矩阵显示器的功耗。6家主要的日本制造商还建立了一个联合公司,计划在5年之内开发出性能更好、功耗更低的LCD。据市场观察人士称,到2005年前后,LTPS TFT系统将大行其道。
  今年1月,夏普公司开始了彩色塑料液晶屏的试生产,这种液晶屏比采用玻璃衬底的LCD更薄、更轻,强度更是提高了9倍,而且还具有与传统的高对比度STN彩色LCD相同的构造及所有优点。但由于塑料比玻璃轻得多,因此完全能够制造出重量仅为2~3g的塑料LCD屏。
  夏普公司已于2001年4月开始了批量生产,6月份的产量达到了近100万只。目前正在设计针对移动产品市场的更大屏幕的塑料LCD板。另外,该公司还计划于2001年底开发出4英寸的塑料液晶板,并于2002年推出10英寸产品。
  特别需要指出的是,虽然移动电话等便携式电子产品大多采用1.6~1.8英寸的彩色显示器,似乎与大屏幕电视接收机没有什么关系。但由于三块1.6英寸的彩色液晶板就可以成为52英寸背投影电视的“光学引擎”,因此,移动电话和PDA用1英寸和4英寸液晶板在分辨率和色纯度方面的每一次改进都将对电视机市场产生积极的影响。

来源:今日电子   作者:  2002/3/1 0:00:00
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