在tft lcd显示屏领域,tft-lcd代替crt的原因是什么

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  【天极网笔记本频道】在购买时,常看到这样的介绍:14.1英寸XGA TFT();UXGA液晶显示屏();15.4英寸WXGA液晶显示屏();15.4英寸WSXGA+液晶显示屏()。
  14.1是液晶显示屏的大小(对角线长度);括号里的数字是其最佳分辨率;英文单词的意思是:
  VGA:全称是video graphics array,相当于640x480像素;
  SVGA:全称是super video graphics array,相当于像素;
  XGA:全称是extended graphics array,相当于像素 ;
  SXGA:全称是super extended graphics array,相当于像素 ;
  UVGA:全称是ultra video graphics array,相当于像素;
  WXGA:全称是wide extended graphics array,相当于∶10)像素;
  WSXGA+:全称是wide super extended graphics array,相当于像素 ;
  笔记本的液晶显示屏简介
  第一类是目前市场上的主流TFT显示屏,又称为活动矩阵液晶显示屏。其中,TFT显示屏又可以分为TFT-和黑矩阵TFT-LCD两种,的TFT-LCD显示屏即真彩显,其在亮度、对比度、色度及响应速度等方面超过了传统。而黑矩阵TFT-LCD显示屏在此基础上更胜一筹,其原理是将阵列技术和特殊镀膜技术相结合,充分利用TFT显示屏有源显示的特性,同时又通过特殊镀膜技术全面降低背景光泄漏,增加屏幕黑度以提高对比度,降低炫光性。由于黑矩阵TFT-LCD显示效果十分明亮锐利,现在IBM、()、夏普(SHARP)、、()等著名笔记本电脑的主流品牌大多采用了此种黑矩阵TFT-LCD显示屏。
  第二类是目前主流市场已经不再多见的被动矩阵液晶显示屏,即所谓的STN、DSTN阵列显示屏,一般见于旧款的笔记本电脑。
  及分辨率
  通常我们所说的显示屏尺寸大多是指显像管的对角线尺寸,而不是屏幕上可显示图像的有效尺寸。传统CRT可视范围要小于其显像管所标的尺寸,如显示器的可视范围一般是13.2英寸,15英寸显示器的可视范围通常为13.,17英寸显示器的可视范围约为15.7英寸,以此类推。而液晶显示屏则不然,几乎所有品牌的液晶显示屏所标尺寸与有效显示范围尺寸基本上是一致的。因此从这个意义来分析,使用效果方面,14英寸的液晶显示屏其实就已经相当于15英寸的普通显示器。
  目前笔记本电脑的液晶显示屏的标准尺寸主要有12.1英寸、、14.1英寸和15英寸。近两年逐渐兴起的一些超薄超小机型也用到了10.4英寸、8.9英寸显示屏。这里有必要特别强调的是,笔记本电脑液晶显示屏的大小很大程度上决定了其显示分辨率的高低。液晶显示屏的点距和显示分辨率是极为重要的两个参数。在屏幕大小一定的前提下,点距越小,则屏幕图像就越清晰细腻。与普通CRT显示器有所不同,只要在尺寸与分辨率都相同的情况下,所有液晶显示屏的点距都是相同的。
(作者:netbook责任编辑:Arrik)
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  和TN技术不同的是,TFT的显示采用“背透式”照射方式――假想的光源路径不是像TN液晶那样从上至下,而是从下向上。这样的作法是在液晶的背部设置特殊光管,光源照射时通过下偏光板向上透出。由于上下夹层的电极改成FET电极和共通电极,在FET电极导通时,液晶分子的表现也会发生改变,可以通过遮光和透光来达到显示的目的,响应时间大大提高到80ms左右。因其具有比TN-LCD更高的对比度和更丰富的色彩,荧屏更新频率也更快,故TFT俗称“真彩”。  相对于DSTN而言,TFT-LCD的主要特点是为每个像素配置一个半导体开关器件。由于每个像素都可以通过点脉冲直接控制。因而每个节点都相对独立,并可以进行连续控制。这样的设计方法不仅提高了显示屏的反应速度,同时也可以精确控制显示灰度,这就是TFT色彩较DSTN更为逼真的原因。  由于TFT是主动式矩阵LCD可让液晶的排列方式具有记忆性,不会在电流消失后马上恢复原状。TFT还改善了STN闪烁(水波纹)-模糊的现象有效地提高了播放动态画面的能力。和STN相比,TFT有出色的色彩饱和度、还原能力和更高的对比度,但是缺点就是比较耗电,而且成本也比较高。
  目前,绝大部分笔记本电脑厂商的产品都采用TFT-LCD。早期的TFT-LCD主要用于笔记本电脑的制造。尽管在当时TFT相对于DSTN具有极大的优势,但是由于技术上的原因,TFT-LCD在响应时间、亮度及可视角度上与传统的CRT显示器还有很大的差距。加上极低的成品率导致其高昂的价格,使得桌面型的TFT-LCD成为遥不可及的尤物。  不过,随着技术的不断发展,良品率不断提高,加上一些新技术的出现,使得TFT-LCD在响应时间、对比度、亮度、可视角度方面有了很大的进步,拉近了与传统CRT显示器的差距。如今,大多数主流LCD显示器的响应时间都提高到50ms以下,这些都为LCD走向主流铺平了道路。  LCD的应用市场应该说是潜力巨大。但就液晶面板生产能力而言,全世界的LCD主要集中在中国台湾、韩国和日本三个主要生产基地。亚洲是LCD面板研发及生产制造的中心,而台、日、韩三大产地的发展情况各有不同。
  下图是TFT屏的典型时序。其中VSYNC是帧同步信号,VSYNC每发出1个脉冲,都意味着新的1屏视频资料开始发送。而HSYNC为行同步信号,每个HSYNC脉冲都表明新的1行视频资料开始发送。而VDEN则用来标明视频资料的有效,VCLK是用来锁存视频资料的像数时钟。  并且在帧同步以及行同步的头尾都必须留有回扫时间,例如对于VSYNC来说前回扫时间就是(VSPW+1)+(VBPD+1),后回扫时间就是(VFPD+1);HSYNC亦类同。这样的时序要求是当初CRT显示器由于电子枪偏转需要时间,但后来成了实际上的工业标准,乃至于后来出现的TFT屏为了在时序上于CRT兼容,也采用了这样的控制时序。
  目前主流的TFT面板有a-Si(非晶硅薄膜晶体管)、TFT技术和LTPS TFT(低温复晶硅)TFT技术。  在a-Si方面,三个生产基地的技术各有千秋。日本厂商曾经研制出分辨率高达的LCD产品。因此,有些人认为,a-Si TFT技术完全可满足高分辨率的产品需要,但是,由于技术的不成熟,它还不能满足高速视频影像或动画等的需要。LTPS TFT相对可以节约成本,这对于TFT LCD的推广有着重要意义。目前,日本厂商已经有量产12.1英寸LTPS TFT LCD的能力。而中国台湾已开发完成LTPS组件制造技术与LTPS SXGA面板技术。韩国在这方面缺少专门的设计人员和研发专家,但像三星等主要企业已经推出了LTPS产品,显示出韩国厂商的实力。不过,目前LTPS技术尚不成熟,产品集中在小屏幕,而且良品率低,成本优势尚无从谈起。  与LTPS相比,a-Si无疑是目前TFT LCD的主流。日本公司的a-SiTFT投资策略上几乎都以第三代LCD产品为主,通过制造技术及良品率的改善来提高产量,降低成本。日本一直走高端路线,其技术无疑是最先进的。由于研发力量有限,台湾的a-Si TFT技术主要来自日本厂商的转让,但由于台湾企业一般属于劳动密集型,技术含量价低,以生产低端产品为主。韩国在a-Si方面有着强大的研发实力,比如三星公司就量产了全球第一台24寸a-Si TFT LCD―240T,它的响应时间小于25ms,可以满足一般应用需要;而可视角度达到了160度,使得LCD在传统弱项上不输给CRT。三星240T标志着大屏幕TFT LCD技术走向成熟,也向世人展示了韩国厂商的实力不容置疑。
  tft屏是有源矩阵液晶显示器(AM LCD)的典型代表,其研究最活跃、发展最快、应用增长也最迅速,在笔记本电脑、摄像机与数字照相机监视器等方面的应用独领风骚,另外,它在地理信息系统以及飞机座舱、便携式DVD、台式电脑和多媒体显示器等方面都得到很好的应用。彩色tft屏的构思最初由美国人(西屋公司)于1972年提出、日本东芝公司在1982年率先实现这一技术的规模生产,但那时的生产技术还不成熟。自1993年日本掌握了tft屏生产技术以来,分辨率已由CGA (320 * 200)发展到今天的UXGA (1600 * 1200),基片尺寸也已有第一代的240 * 270-32O * 400mm2发展到2001年日本夏普、韩国三星电子和LG-Philips公司分别上马的第七代的1350 * 1700 mm2。目前,tft屏的应用主要在小尺寸的移动电话市场、中型尺寸的掌上电脑与笔记本电脑市场、大型尺寸的液晶显示监视器和液晶电视市场等五个方面。2005年tft屏将被主要应用于显示器(39[%])、笔记本电脑(25[%])、手机(16[%]),液晶电视(10[%]), PDA(6[%])五大领域,市场销售金额将超过250亿美元,占LCD市场比例超过90[%],成为液晶乃至整个平板显示技术领域的主导技术。
  tft屏的制造工艺有以下几部分:在TFT基板上形成TFT阵列;在彩色滤光片基板上形成彩色滤光图案及ITO导电层;用两块基板形成液晶盒;安装外围电路、组装背光源等的模块组装。  1. 在TFT基板上形成TFT阵列的工艺  现已实现产业化的TFT类型包括:非晶硅TFT(a-Si TFT)、多晶硅TFT(p-Si TFT)、单晶硅TFT(c-Si TFT)几种。目前使用最多的仍是a-Si TFT。  a-Si TFT的制造工艺是先在硼硅玻璃基板上溅射栅极材料膜,经掩膜曝光、显影、干法蚀刻后形成栅极布线图案。一般掩膜曝光用步进曝光机。第二步是用PECVD法进行连续成膜,形成SiNx膜、非掺杂a-Si膜,掺磷n+a-Si膜。然后再进行掩膜曝光及干法蚀刻形成TFT部分的a-Si图案。第三步是用溅射成膜法形成透明电极(ITO膜),再经掩膜曝光及湿法蚀刻形成显示电极图案。第四步栅极端部绝缘膜的接触孔图案形成则是使用掩膜曝光及干法蚀刻法。第五步是将AL等进行溅射成膜,用掩膜曝光、蚀刻形成TFT的源极、漏极以及信号线图案。最后用PECVD法形成保护绝缘膜,再用掩膜曝光及干法蚀刻进行绝缘膜的蚀刻成形,(该保护膜用于对栅极以及信号线电极端部和显示电极的保护)。至此,整个工艺流程完成。  TFT阵列工艺是tft屏制造工艺的关键,也是设备投资最多的部分。整个工艺要求在很高的净化条件(例如10级)下进行。   2. 在彩色滤光片(CF)基板上形成彩色滤光图案的工艺  彩色滤光片着色部分的形成方法有染料法、颜料分散法、印刷法、电解沉积法、喷墨法。目前以颜料分散法为主。  颜料分散法的第一步是将颗粒均匀的微细颜料(平均粒径小于0.1μm)(R、G、B三色)分散在透明感光树脂中。然后将它们依次用涂敷、曝光、显影工艺方法,依次形成R. G. B三色图案。在制造中使用光蚀刻技术,所用装置主要是涂敷、曝光、显影装置。  为了防止漏光,在RGB三色交界处一般都要加黑矩阵(BM)。以往多用溅射法形成单层金属铬膜,现在也有改用金属铬和氧化铬复合型的BM膜或树脂混合碳的树脂型BM。  此外,还需要在BM上制做一层保护膜及形成IT0电极,由于带有彩色滤光片的基板是作为液晶屏的前基板与带有TFT的后基板一起构成液晶盒。所以必须关注好定位问题,使彩色滤光片的各单元与TFT基板各像素相对应。  3. 液晶盒的制备工艺  首先是在上下基板表面分别涂敷聚酰亚胺膜并通过摩擦工艺,形成可诱导分子按要求排列的取向膜。之后在TFT阵列基板周边布好密封胶材料,并在基板上喷洒衬垫。同时在CF基板的透明电极末端涂布银浆。然后将两块基板对位粘接,使CF图案与TFT像素图案一一对正,再经热处理使密封材料固化。在印刷密封材料时,需留下注入口,以便抽真空灌注液晶。  近年来,随着技术进步和基板尺寸的不断加大,在盒的制做工艺上也有很大的改进,比较有代表性的是灌晶方式的改变,从原来的成盒后灌注改为ODF法,即灌晶与成盒同步进行。另外.垫衬方式也不再采用传统的喷洒法,而是直接在阵列上用光刻法制作。  4. 外围电路、组装背光源等的模块组装工艺  在液晶盒制作工艺完成后,在面板上需要安装外围驱动电路,再在两块基板表面贴上偏振片。如果是透射型LCD.还要安装背光源。
  随着九十年代初TFT技术的成熟,彩色液晶平板显示器迅速发展,不到10年的时间,tft屏迅速成长为主流显示器,这与它具有的优点是分不开的。主要特点是:  (1)使用特性好  低压应用,低驱动电压,固体化使用安全性和可靠性提高;平板化,又轻薄,节省了大量原材料和使用空间;低功耗,它的功耗约为CRT显示器的十分之一,反射式tft屏甚至只有CRT的百分之一左右,节省了大量的能源;tft屏产品还有规格型号、尺寸系列化,品种多样,使用方便灵活、维修、更新、升级容易,使用寿命长等许多特点。显示范围覆盖了从1英寸至40英寸范围内的所有显示器的应用范围以及投影大平面,是全尺寸显示终端;显示质量从最简单的单色字符图形到高分辨率,高彩色保真度,高亮度,高对比度,高响应速度的各种规格型号的视频显示器;显示方式有直视型,投影型,透视式,也有反射式。  (2)环保特性好  无辐射、无闪烁,对使用者的健康无损害。特别是tft屏电子书刊的出现,将把人类带入无纸办公、无纸印刷时代,引发人类学习、传播和记栽文明方式的革命。  (3)适用范围宽  从-20℃到+50℃的温度范围内都可以正常使用,经过温度加固处理的tft屏低温工作温度可达到零下80℃。既可作为移动终端显示,台式终端显示,又可以作大屏幕投影电视,是性能优良的全尺寸视频显示终端。  (4)制造技术的自动化程度高  大规模工业化生产特性好。tft屏产业技术成熟,大规模生产的成品率达到90[%]以上。  (5)tft屏易于集成化和更新换代  是大规模半导体集成电路技术和光源技术的完美结合,继续发展潜力很大。目前有非晶、多晶和单晶硅tft屏,将来会有其它材料的TFT,既有玻璃基板的又有塑料基板。
技术水平和现状
  tft屏技术已经成熟,长期困扰液晶平板显示器的三大难题:视角、色饱和度、亮度已经获得解决。采用多区域垂直排列模式(MVA模式)和面内切换模式(IPS模式)使液晶平板显示的水平视角都达到了170度。MVA模式还使响应时间缩短到20ms。  (a) TN+Film  从技术角度来看,TN+Film解决方案是最简单的一种,TFT显示器制造商将过去用于老式LCD显示器的扭曲向列(TN:Twisted Nematic)技术,同TFT技术相结合,从而有了TN+Film技术。这项技术主要就是通过显示屏覆盖一层特殊的薄膜,来扩大可视角度――可以把可视角度从90度扩大到大约140度。如图6所示:TN+Film同标准TFT显示器一样都是通过排列液晶分子来实现对图象的控制,它在上表面覆盖一层薄膜来增大可视角度。   不过TFT显示器相对弱的对比度和缓慢的反应时间这些缺点仍然没有改变。所以TN+Film这种方式并不是做好的解决方案,除了它的造价最便宜之外没有任何可取之处。  (b)IPS(In-Plane Switching)  IPS就是In-Plane Switching的简称,意思就是平板开关,又称为Super TFT。最早由Hitachi(日立)开发,现在NEC和Nokia也使用此项技术制成显示器。这项技术同扭曲向列显示器(TN-Film)的不同就在于液晶分子相对于基本排列方式不同,如图7,当加上电压之后液晶分子与基板平行排列。采用这项技术的显示器的可视角度达到了170度,已经同阴极射线管的可视角度相当了,不过这项技术也有缺点:为了能让液晶分子平行排列,电极不能象扭曲向列显示器(TN-Film)一样,在两层基板上都有,只能放在低层的基板上――这样导致的直接结果就是显示器的亮度和对比度明显的下降,为了提高亮度和对比度,只有增强背光光源的亮度。这样一来,反应时间和对比度相对于普通TFT显示器而言更难提高了。所以这项技术似乎也不是最好的解决方案。  (c)MVA(Multi-Domain Vertical Alignment)  MVA多区域垂直排列技术,是由日本富士通(Fujitsu)公司开发的,单从技术的角度看,它兼顾了可视角度和反应时间两个方面。找到了一个折中的解决方法。MVA技术使得可视角达到了160度―― 虽然不如IPS能达到的170度的可视角度,不过它`仍然是好的,因为这项技术能够提供更好的对比度和更短的反应时间。  MVA中的M代指“multi-domains” ―― 多区域的意思。图8所示,那些紫色的突起(protrusion)构成了所谓的区域。富士通目前生产的MAV显示器中一般就有这样4个区域。  VA是“vertical alignment”的简称,意为垂直排列。不过单从字面上看会产生一些误解,因为液晶分子并不是如图所示的“突起”(protrusion)完全垂直。请看图8所示黑色示意图。当电压生成一个电场时,液晶分子如图相互平行排列,这样背光光源就能穿过,而且能将光线向各个方向发散,从而扩大了可视角度。  另外,MVA还提供了比IPS和TN+Film技术都快的反应时间,这对于取得良好的视频回收和残视觉效果都是非常重要的。MVA液晶显示器的对比度也有所提高,不过同样也会随着可视度的变换而变化。  在采用光学补偿弯曲技术(OCB)的基础上发展起来的场序列全彩色(FSFC)LCD技术不仅取消了占成本三分之一的彩色滤光膜(CF),还可使分辨率提高3倍,透过率提高5倍,同时简化了工艺,降低了成本。彩膜技术和背光源技术的发展使tft屏的彩色再现能力达到甚至超过了CRT。作为商品显示器tft屏的主要技术指标综合性能在各类显示器件中是最优秀的,特别是tft屏产品的大规模生产技术的完善,多品种、多系列的产品发展空间,应用范围无所不至 。最近韩国三星电子已经生产出了38英寸单一基板的tft屏液晶电视和40英寸tft屏显示器,以其优良的性能向公认的应为PDP霸占的大尺寸彩电市场进军。  LCD是所有显示器中耗电最低的产品,以13.3英寸XGA tft屏为例,其功耗1998年为4.4瓦,1999年为3.3瓦,到2001年将小于2.5瓦,特别是反射型tft屏的研制成功,由于取消了背光源,其功耗比透射式tft屏低了一个数量级。同时由于几改进,低温激光退火多晶硅(P-Si)技术成熟,以至最近发展起来的单晶硅技术使得tft屏的响应速度更快,电路集成化水平更高,锁相环技术的应用,一种功能更新,更全的周边电路的采用,系统集成(System on glass)技术的发展,使得tft屏更轻、更薄。13.3英寸tft屏其厚度在1998年为7.2mm,1999年为5.5mm,2001年降到5mm以下,其重量1998年为580克,1999年为450克,到2001年降到400克以下。tft屏的大生产技术也已成熟,已实现全自动生产,其第五代生产线在2002年将进入实用生产阶段,生产成本将不断下降。tft屏在技术上的成熟与进步以及其特有的性能优势确定了tft屏最终取代CRT的格局。
  1、资金密集,规模经营  建立一条4.5代线生产线投资在10亿美元左右。建立一条8代线需要人民币300亿,建立一条10代线需要人民币500~600亿。技术密集:涉及到半导体技术、精密机械、精密光学、自动控制、大规模集成电路设计和制造技术、光电子、微电子、精细化工、光源、材料、通讯、计算机软件等。  2、发展速度快,核心技术稳定  tft屏产业化十年来生产线经历了7次大的发展,平均1年半生产线就要更新一次。但是tft屏的核心技术是相对稳定的。  带动的产业面广,对国民经济具有全局意义:上游原料、生产设备、生产技术涉及到现代工业生产的几十个领域。新材料的开发、大规模生产设备的制造、先进生产技术的应用,将带动上游产业群。tft屏模块是信息产业的核心器件,涉及到通讯、交通、家电、计算机、教育、工业、医疗、国防等几乎所有的领域。
一周热门词条排行LCD仍是主流平板显示技术,OLED开始进入实用化阶段
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进入2005年,CRT技术无论在台式PC还是TV市场上都已呈现出大幅下滑态势。与此相反,-LCD技术则在这两大CRT的传统市场上高歌猛进。平板显示技术已成为2005年中国市场上最有发展潜力和利润空间的技术之一,其中尤以TFT-LCD、PDP(等离子)和OLED三种平板显示技术的发展最为引人瞩目。荫罩式PDP、FED等新兴显示技术目前仍然还在研发之中,短期内尚难以形成市场应用。目前所有的笔记本电脑、所有的PDA、所有的掌上电脑和手机的主屏、所有的数码相机和摄像机、部分台式PC和服务器、以及部分TV市场都采用了TFT-LCD显示屏,相对较旧的STN-LCD技术则仍占据着手机副屏、MP3播放机和手表等市场的主流地位。目前LCD显示屏依然存在响应速度慢(当前最快响应时间为12ms)、需要背光、功耗大、视角窄和亮度不够的问题。PDP技术目前在40英寸以上高端彩色TV市场占主导地位,预计到2008年40英寸以上PDP TV的全球销量将达到1300万台左右。当前PDP在分辨率、成本和功耗上仍然存在不足:由于表面放电结构的显示像素受到扫描电极和公共电极宽度限制,像素大于0.22mm;发光效率低,必须改进生产工艺和结构以及材料工艺;功耗过高,提高发光效率和优化驱动电路将是PDP发展的重要技术;存在动态伪轮廓,必须采用脉冲补偿等技术改进。此外,目前PDP产品价格仍然偏高,必须通过提高生产效率、改进生产工艺来降低成本。背投技术在大屏幕市场上也存在一定发展潜力。不过,目前大多数厂家已经放弃或停止研发CRT背投产品;LCD背投产品是目前市场上的主流产品,但仍然存在视角窄和亮度低的缺点;LCoS技术在显示性能上具有较强竞争力,现在已经有多家公司可以提供包括光学系统和驱动电路在内的解决方案,但是存在光源寿命短(低于2万小时)、生产工艺不成熟和成品率低等问题;DLP背投技术日趋成熟,该技术在亮度、视角以及产品尺寸上具有明显优势,但成本还较高,目前应用主要局限在电影院、舞台、运动场馆、高端投影仪等应用,它必须通过降低成本才能扩大市场。新兴的OLED平板显示技术携其无需背光、视角宽、动态响应速度快和功耗低的性能优势向LCD技术发起了挑战,目前已开始逐步渗透手机副屏和MP3播放机等小尺寸商用市场。OLED显示屏目前最大的问题是尺寸还难以做大和工作寿命还偏低(目前基本在1万小时左右),而这一问题又跟发光材料的研究、大尺寸硅驱动技术、面板生产、封装生产工艺有关。不过,未来一旦这些问题得到解决,OLED技术肯定将取代TFT-LCD技术成为笔记本电脑、台式PC和TV市场上的主流技术(TV要求显示屏的工作寿命至少为4万小时),不过,很多工业观察家认为,这可能还需要5到10年左右的时间。与LCD技术相比,OLED技术目前还存在成本较高的问题,这主要跟它的应用批量较小有关,未来一旦它的应用量上去,那么OLED的成本肯定会大大低于LCD,因为OLED显示屏的生产工序和采用材料都要比LCD简单很多。根据国际权威平板显示器市场研究公司Stanford Resource,随着在材料研究、生产工艺、成本控制、半导体技术、和市场应用等方面不断取得进步,未来OLED市场将继续呈现增长态势。预计2010年的OLED产品市场规模将可达到31亿美元。LCD仍占据主流地位在2004年全球台式PC市场,LCD显示器的付运量已经超过了CRT显示器。“在欧洲,PC市场的LCD显示器在2003年第二季度的付运量就已经超过了CRT显示器,”UK显示市场研究公司Meko的总分析师Bob Raikes说,“欧洲市场比全球领先一步,全球LCD显示器的付运量则在去年超过了CRT显示器。”在TV市场,这一步伐就要慢很多。Raikes表示:“在2004年,LCD TV仅占整个TV市场的5%,但它正在快速增长。”2005年LCD TV有望占到整个TV市场的9%,而到2008年,这一比例可望快速提升到25%。中国市场拖慢了LCD TV替代CRT TV的步伐,大约85%中国市场上出售的TV价格低于2800元,这将导致CRT TV继续在未来数年内主宰中国大陆TV市场。LCD技术占据主流地位的一个重要原因是其广泛适用性。“其它任何一种平板显示技术在应用方面都有局限性,” Raikes指出,“PDP技术不适用于手机和台式PC,CRT技术不适用于手机,但LCD适合所有的应用,如手机、PDA、数码相机和数码摄像机。”根据市场研究公司iSuppli,到2006年,全球TV市场将增长3倍,从2004年的45亿美元到2006年的130亿美元,这主要得益于LCD TV和PDP TV的两位数增长。到2008年,全球销售的TV(包括CRT TV、LCD TV、数字TV、背投TV和PDP TV)将超过2亿2百万台。不过,LCD TV仍将仅占整个TV市场的一小部分。不管是在台式PC、TV、笔记本电脑市场,还是在数码相机、数码摄像机、PDA和手机主屏市场,TFT-LCD都是目前主流的LCD技术。不过,在手机副屏和MP3播放机等对屏幕动态响应性能要求不高的应用场合,STN-LCD仍占据主导地位。OLED开始冲击小尺寸显示应用刚进入商业市场的OLED平板显示技术普遍被认为是LCD的理想替代技术,因为它是一种主动发光技术,无需背光,因此功耗与LCD相比要低几个数量级。OLED面板的制造工序比LCD面板简单,因此同等批量条件下,OLED面板的成本肯定低于LCD。此外,OLED的动态响应性能也要比TFT-LCD高几个数量级。在越来越强调低功耗、低成本和快速响应性能的今天,这些关键性能优势无疑确立了OLED的下一代主流平板显示技术地位。不过,目前OLED面板的成本、尺寸和寿命还不能与TFT-LCD相提并论。成本高的主要原因是应用批量尚小而导致的原材料贵,尺寸目前还只能做到一英寸左右,而厂家保证的工作寿命大多仅为1万小时。这些因素导致OLED面板目前还只能应用在对尺寸和工作寿命要求不是很高的手机副屏和MP3播放机上。例如,TV对OLED面板最低工作寿命的要求是4万小时。“OLED面板尺寸跟LCD分别那么大,原因有很多,如工艺是否已先进到在大尺寸下仍然保证像素的精细度、封装技术是否已先进到能保证足够的工作寿命、半导体工业是否已开发出支持大尺寸OLED面板的驱动器IC、以及是否已开发出保证大尺寸OLED面板足够亮度和寿命的材料等等,”香港永成国际集团总裁兼首席执行官沈振权指出。北京OLED面板开发商维信诺总裁邱勇也认为,“OLED显示屏从小尺寸到大尺寸需要解决的主要问题是LTPS(低温多晶硅)驱动技术的成熟度,该问题的解决大约需要3到5年的时间。”永成旗下的Lite Array(OLED)香港有限公司目前是中国大陆和香港地区唯一一家拥有柯达、三洋和CDT(英国剑桥显示技术有限公司)OLED专利技术的公司,这使它的OLED产品可以销往全球的任何一个角落。目前它还只能生产尺寸在1.16英寸以下的单色、区域彩色和全彩被动矩阵模式的OLED面板和模块产品,市场开拓重点放在手机副屏和MP3播放机。最近,为进一步推动其OLED显示屏在手机副屏市场上的销售,该公司还开发出了将手机副屏与130/200万像素CMOS摄像模块整合在一起的参考解决方案。沈振权表示:“目前Lite Array的主要市场策略是通过与日本和韩国手机整体方案开发商,结成战略伙伴关系来开拓中国市场,因为中国的手机制造商倾向于全盘采纳日韩的全套解决方案。”Lite Array(OLED)香港有限公司销售和市场营销总监王华志表示,我们今年将推出1.5英寸262K色真彩被动矩阵模式的OLED面板和模块。这产品将有助他们开发数码相机和手机主屏市场。不过,沈振权也表示:“尽管OLED屏在数码相机市场的应用前景也很不错,但未来一二年我们将把主要精力集中在手机主屏市场。”手机主屏市场与副屏市场相比无论是市场容量还是利润空间都要大很多,目前三星已开始以每月5万的量试用OLED主屏。“预计2005年以后,OLED将在手机副屏市场上成为主流技术,2008年左右OLED则有可能成为手机主屏市场的主流技术。”邱勇也认为。OLED前景展望目前看来,今后影响OLED屏在手机主屏市场、数码相机和摄像机市场、以及PDA市场发展前景的最大障碍将是工作寿命和成本。王华志指出,Lite Array保证OLED显示屏的工作寿命可达到1万小时,实验室指标则已达到了3万小时,而目前的工作是努力研制令量产后的OLED屏的工作寿命也能达到3万小时。OLED屏的成本还有很多下调空间,不仅是因为生产批量还没有上去,而且它今后使用的材料也将从今天的玻璃转向明天的塑胶。至于有机材料,发展趋势将是从今天的小分子转向明天的Dentrimers,因此,5年后,OLED屏的成本肯定小于TFT-LCD屏。沈振权也强调:“采用Dentrimers材料和有源矩阵模式是OLED屏发展的必然大趋势,它们的结合将产生出色彩更明亮、成本更低和工作寿命超过4万小时的OLED显示屏。”图1:2006年,TFT-LCD将占整个平板显示器市场的70%。在2005年的中国市场上,单色和区域彩色无源矩阵OLED显示屏的市场前景最好,它们的主要应用市场是手机副屏、PDA和DVD播放机,MP3播放机主要采用全彩OLED显示屏。业界普遍认为,OLED的产业化已经开始,今后3-5年是OLED技术走向成熟和市场高速增长的阶段。“OLED未来肯定是LCD的替代技术,目前不管是日本、韩国、台湾地区、香港地区还是中国大陆,OLED的产业化只是刚刚起步,因此可以说现在大家都在同一起跑线上,谁都有机会争当这一行业的领头羊。”沈振权指出,“目前制约我们发展的最大问题是很难在市场上找到OLED工程化人才,我希望中国政府和相关教育机构在制订相关方政策帮助OLED产业发展时,也要在建设OLED产业生态系统上有足够的倾斜,这样我们企业的发展才有足够的后劲去和别人竞争。”OLED具有超轻薄、宽视角(160度左右)、抗震能力强、全固化、自发光、高发光效率、高亮度、发光材料丰富、温度范围广、响应速度快(比TFT-LCD高几个数量级)、温度特性好(可在零下二十度正常工作)、工艺简单、成本低、可实现柔软显示等特性,在各种领域有着广泛的应用。OLED的主要应用领域包括:家电及仪表用段式显示屏、新兴便携式设备(如手机、数码相机、数码摄像机、PDA等)的显示终端、便携式电脑、壁挂式TV的显示终端、电子书籍等新型设备柔软显示屏、环境适应性要求较高的野外作业应用,如低温环境等。不过,OLED在便携式电脑、台式PC、壁挂式TV、平面电视和电子书籍等市场的应用估计要到十年以后,这主要跟大尺寸主动矩阵OLED屏比较难做有关。例如,沈振权就明白表示:“TV当然是OLED未来的一个重要目标市场,但这是五年或十年以后的事,因为大尺寸OLED屏的商业化生产不仅需要驱动IC供应商的支持,而且对封装等制造工艺来说也是一大挑战。”平板驱动技术面临挑战平板显示屏一般由两个部分组成,一是面板,一是驱动IC。不同的市场和不同的应用对面板和驱动IC的要求是不同的,设计人员在开始项目设计时明白这点是非常重要的。在中国,平板显示工业仍处于早期发展阶段。中国国内公司开始有能力生产LCD面板和OLED面板,但很大一部分仍由海外公司在中国建立的合资公司提供。中国目前还缺乏足够的LCD和OLED驱动IC技术,而这是平板显示技术走向商业市场的关键。“不同的面板技术产生不同的驱动需求。例如,LCD面板要求电压驱动IC,而OLED面板要求电流驱动IC。”香港晶门科技有限公司业务总监卢伟明指出,“不同应用对驱动IC的设计需求也是不同的。例如,针对手机应用的驱动IC设计要求集成DC/DC转换器和图形引擎,而针对LCD TV的驱动IC设计要求高精度输出。一个好的驱动IC设计可以一个非常有成本竞争力的方式加速面板的商业化应用。”王华志也表示:“甚至不同材料的OLED面板对驱动IC的要求也是不同的。”因此设计人员在开发OLED显示模块时,必须时刻牢记这一点。晶门科技目前是中国国内唯一一家开发几乎所有平板显示技术驱动控制IC的供应商,其产品支持CSTN-LCD、TFT-LCD、OLED、微显和电子书籍等。今天,大多数平板显示关键元器件(如面板和驱动IC)仍需从海外(如日本、韩国和台湾地区)进口。包括设计、制造、装配和测试在内的平板显示技术的成功本地化将对中国平板显示应用市场的成功起非常重要的作用。作者:陈路
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什么是LCD?
LCD 液晶显示器是 Liquid Crystal Display 的简称,LCD 的构造是在两片平行的玻璃当中放置液态的晶体,两片玻璃中间有许多垂直和水平的细小电线,透过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向,将光线折射出来产生画面。
什么是OLED?
OLED的原文是Organic Light Emitting Diode,中文为有机发光二极管。其原理是在两电极之间夹上有机发光层,当正负极电子在此有机材料中相遇时就会发光,其组件结构比目前流行的TFT LCD简单,生产成本只有TFT LCD的三到四成左右。除了生产成本便宜之外,OLED还有许多优势,比如自身发光的特性,目前LCD都需要背光模块(在液晶后面加灯管),但OLED通电之后就会自己发光,可以省掉灯管的重量体积及耗电量(灯管耗电量几乎占整个液晶屏幕的一半),不仅让产品厚度只剩两厘米左右,操作电压更低到2至10伏特,加上OLED的反应时间(小于10ms)及色彩都比TFT LCD出色,更有可弯曲的特性,让它的应用范围极广。
什么是平板显示?
平板显示的特点是:这种显示的装置本身就是一块平板,没有一般显示器中的电子束管,作为大屏幕显示时不存在投射距离问题,因此,是一种比较理想的显示。由于它多采用矩阵控制,所以又叫做矩阵控制平板显示或简称为矩阵显示。它所控制的显示材料有:场致发光材料、发光二极管、等离子、液晶等。
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