LED背光源在LCD上的應(yīng)用：

　　1前 言

　　在目前的平板顯示（FED）器件中LCD顯示器件據(jù)主流地位，而在現(xiàn)有的LCD器件中，大多數(shù)是透射型的。對(duì)于這些透射型的LCD器件來說，背光源是它們不可缺少的組成部分。

　　在LCD背光源中，雖然冷陰極熒光燈（CCFL）目前占據(jù)著統(tǒng)治地位，但LED具有寬色域、白點(diǎn)可調(diào)、高調(diào)光率及長(zhǎng)壽命等優(yōu)點(diǎn)，故近來被開發(fā)為新型的LCD背光源，井已在一些臺(tái)式LCD監(jiān)視器以及LCD電視中得到應(yīng)用。

　　LCD用LED背光源（以下簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)ED背光源）是一種新型的背光源技術(shù)，其種類很多，但是在LCD器件中尚未得到普遍應(yīng)用，因?yàn)檫€有技術(shù)問題或成本方面的問題有待于解決。對(duì)于一些較為實(shí)用的LED背光源，本文將在后面的段落中加以介紹。

　　2 靜態(tài)照明LCD背光源

　　提高光效，從而提高屏輸出光與光源輸出光的比例是改進(jìn)LCD背光源的一個(gè)重要途徑。靜態(tài)照明LCD背光源便是其中的一種，其主要原理是使LCD的每個(gè)亞象素只通過與其相應(yīng)的色元件進(jìn)行照明（圖1），從而省去了濾色器，提高了光效。

　　2.1 結(jié) 構(gòu)

　　在具有靜態(tài)照明背光源的LCD中，像素層下面裝有一微透鏡陣列，并且使每一個(gè)像素下均對(duì)應(yīng)一個(gè)微透鏡。這里采用的背光源照明系統(tǒng)是三原色直視背光源，每種顏色的光源均在與之對(duì)應(yīng)的亞象素上成像，井經(jīng)由投影透鏡投射在顯示屏上。

　　為了在顯示屏上取得足夠的亮度，并且提高顯示的均勻度：在本LCD器件中采用了光折射元件與總內(nèi)部反射器（TIR）楔形光導(dǎo)板，光導(dǎo)板內(nèi)具有合適的折射層。

　　靜態(tài)照明背光源通常采用紅綠藍(lán)三根CCFL。最近研發(fā)的靜態(tài)背光照明LCD采用了LED作為其背光源。

　　2.3 靜態(tài)照明的LCD背光源特性

　　在具有靜態(tài)背光源LCD器件中，由TIR楔形光導(dǎo)管輸出的光分布角為70°～90°。使用這種背光源消除了因?yàn)V色層造成的光損失（省去了濾色層之故），而使器件的透射率達(dá)到了傳統(tǒng)LCD的三倍。同時(shí)，這種背光源又能使器件的結(jié)構(gòu)得到簡(jiǎn)化，并且能夠降低功耗。

　　為了進(jìn)一步減少光源的光損失，改進(jìn)光的分布角度消除因使用汞產(chǎn)生的環(huán)境污染問題，以LED取代CCFL作為器件的背光源成了靜態(tài)照明LCD背光源的發(fā)展趨勢(shì)。目前已在33cm對(duì)角線的XGA級(jí)分辨率的LCD器件中成功地采用了LED靜態(tài)照明背光源。因這種器件的功耗大大降低了，故非常適合作高亮度的應(yīng)用。

　　3 反饋型LED背光源

　　采用紅綠藍(lán)色光的LED作為L(zhǎng)CD背光源可以獲得優(yōu)異的色質(zhì)，降低功耗，避免使用汞造成的環(huán)境污染，需要控制白光的色溫，以取得足夠長(zhǎng)的壽命。

　　最近開發(fā)了一種以紅綠藍(lán)光LED為光源，采用了色傳感器與反饋控制器的反饋式LCD背光源。利用這種背光源，現(xiàn)已取得了《0.02的色穩(wěn)定性與持續(xù)的亮度穩(wěn)定性，并且還可以利用其任意控制器件的白色點(diǎn)與亮度。

　　3.1 結(jié) 構(gòu)

　　反饋式LED背光源系統(tǒng)是由四個(gè)主要的功能模塊組成，它們是具有濾色層的傳感器，反饋控制器，脈寬調(diào)制（PWM）LED驅(qū)動(dòng)器以及紅綠藍(lán)lux-eonTM型LED光源陣列元件。

　　3.1.1LED光源

　　此處的LED光源所使用的LED為luxeon式氮化銦鎵（InGaN）的藍(lán)光管與綠光管以及磷化鋁銦鎵的（AllnGaP）紅光管，它們都是大功率高效型的。圖5是這些LED背光源的發(fā)射光譜線性能，圖6是在其溫度為85℃時(shí)的典型壽命性能。這種背光源具有很低的動(dòng)態(tài)電阻，以PWM恒定電流驅(qū)動(dòng)，光源的光輸出正比于PWM的脈寬。這種光源具有色域?qū)挘范瓤烧{(diào)及環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。

　　3.1.2 傳感器

　　這里使用的傳感器是由具有濾色層的三只裝在一個(gè)元件中的光電二極管及其具有互相阻抗放大的印刷電路板組成。傳感器的濾色層具有CIE193lXyzCMFs近似值。利用這種傳感器，可以獲取測(cè)量輻射功率的輸出電壓。在將所獲取的電壓饋送到控制器之前，該電壓會(huì)被系統(tǒng)平均化。

　　3.l.3 LuxeonTM型驅(qū)動(dòng)器

　　這種驅(qū)動(dòng)器是一個(gè)能升降輸入電壓的開關(guān)電源。它是由一個(gè)開關(guān)式電壓——電流放大器以及必要的電路組成，能夠?qū)τ糜贚CD系統(tǒng)的600Hz高頻PWM進(jìn)行預(yù)處理。為了不引起過量的電磁干擾、功率損失與抬高成本，本驅(qū)動(dòng)器上無反饋回路。

　　3.1.4 反饋控制器

　　反饋控制器由三部分組成，即色控制器、占空因數(shù)控制器與光強(qiáng)度控制器。色控制器具有一靈敏集成陣列，用于補(bǔ)償來自傳感器的輸出誤差，從而保持了輸出色度的恒定。光強(qiáng)度控制器的核心為一敏感矩陣，該矩陣具有把傳感器輸出向LED電流占空因素轉(zhuǎn)換的功能，并使輸出亮度與溫度的關(guān)系以及色度在任何時(shí)候都保持不變，這可以從測(cè)量中得到。

　　3.2 特 性

　　采用反饋型LED背光源，可使LED器件在25℃～70℃的溫度范圍中，取得《0.003A△u’v’的色漂移，并可以得到可接受的色穩(wěn)定性：在處理光反饋信號(hào)時(shí)，不需要有大的預(yù)處理功率。此外，如前文所述，這樣做還有色域與環(huán)境保護(hù)的好處。

　　4 新型光導(dǎo)板結(jié)合式LED背光源

　　如果在LCD背光源系統(tǒng)中采用高亮度紅綠藍(lán)光LED就需要有混色裝置，以在光源的光到達(dá)LCD板前進(jìn)行混色。在傳統(tǒng)的LCD背光源中，混色是以獨(dú)立于光軸抽取結(jié)構(gòu)（白色涂層或微透鏡）的光導(dǎo)極中進(jìn)行的。為了照亮整個(gè)顯示區(qū)，就得采用兩塊光導(dǎo)板，這會(huì)使背光源變得又重又厚，并且還會(huì)產(chǎn)生光導(dǎo)板的亮度與色度難以匹配等缺點(diǎn)。

　　為了克服上述缺點(diǎn)，荷蘭近來開發(fā)一種新的LED背光源，它將分離的混色光導(dǎo)板與傳統(tǒng)的光抽光導(dǎo)板結(jié)合在一起。

　　4.1 結(jié)合式LED背光源的結(jié)構(gòu)與工作原理

　　背光源是由LED光源①、第一橢圓鏡面②、混色光導(dǎo)板③、第二橢圓鏡面④、反射膜⑤、主光導(dǎo)板⑥、校準(zhǔn)與偏振控制膜⑦、框架⑧與散熱片⑨組成。這些部分在圖7與圖8中，均以上述編號(hào)表示。

　　工作時(shí)，由LED光源①發(fā)出的光經(jīng)第一橢圓②作90°的反射，耦合人混色光導(dǎo)板③，光經(jīng)混色光導(dǎo)板混合成相應(yīng)的白光后，再被耦合入第二橢圓④作90°反射，進(jìn)入主光導(dǎo)極⑥。主光導(dǎo)板具有屏象素圖案，該圖案是為L(zhǎng)ED光源的光分布而作了優(yōu)化的。來自第二橢圓鏡面的光經(jīng)主光導(dǎo)板射向LCD板。

　　為了進(jìn)一步改進(jìn)色均勻度，在主光導(dǎo)板的光進(jìn)入一邊還配備了一條微棱鏡，它的作用是增加光的角分布，從而改進(jìn)光色的混合。

　　在橢圓鏡面上制以高反射率的鋁膜，并采用了高反射率的線條，以提高反射率。橢圓鏡面使LED所發(fā)光的光學(xué)軸作了相對(duì)于光導(dǎo)平面90°的旋轉(zhuǎn)，因而使本背光源的結(jié)構(gòu)變得更加緊湊。

　　4.2性能與優(yōu)點(diǎn)

　　本文中的光導(dǎo)板結(jié)合式LED背光源對(duì)角線為38cm，具有34只luxeomTM型LED，管子的節(jié)距為9mm，驅(qū)動(dòng)功率為45W。利用這種LED背光源，已取得了4300cd/m2的峰值亮度。

　　新型光導(dǎo)板結(jié)合LED背光源有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

　　●重量輕，厚度薄，堅(jiān)固耐用；

　　●與現(xiàn)存的背光源技術(shù)與制造機(jī)制兼容；

　　●可以與各種光導(dǎo)板，甚至包括具有預(yù)制象素圖案的平面屏以及具有微往面透鏡結(jié)構(gòu)的楔形光導(dǎo)板結(jié)合；

　　●適用屏的尺寸范圍較大（25.4cm-5lcm），而LED的節(jié)距與光導(dǎo)板的長(zhǎng)度卻可以保持不變；

　　●其每個(gè)LED的輸出光通可以穩(wěn)定地增加，從而可以在不增加LED數(shù)量與減少LED節(jié)距的情況下達(dá)到給定的亮度；

　　●可以通過加長(zhǎng)光導(dǎo)板長(zhǎng)度，較容易地改進(jìn)混色性能。

　　5 高亮度直接型LED背光源

　　本LED背光源是一種邊光式背光源。作為邊光式背光源，它具有以下三個(gè)特點(diǎn)：

　　●其發(fā)光面可以沿其光學(xué)軸作360°發(fā)射；

　　●可以用較薄的鏡片覆蓋較大的面積；

　　●可以用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)進(jìn)行混色。

　　先前的邊光LCD用背光源存在著以下一些缺點(diǎn)：

　　●因?yàn)楣鈱?dǎo)板是用丙烯酸制作的，因而用于大尺寸的LCD電視（LCD—TV）時(shí)，會(huì)使其重量加大，并使成本增加；

　　●抑制與吸收紫外線；

　　●在用于彩色顯示時(shí)，難以將大功率紅綠藍(lán)LED用在直接背光源中。

　　為了解決上述問題并提高LED背光源的性能。美國(guó)與日本、荷蘭以及馬來西亞合作，研發(fā)了一種新穎的高亮度直接型邊光式LCD-TV用LED背光源。在這種背光源中，不用光導(dǎo)板，而是通過在LCD板后面的空腔中放置LED陣列代替之。采用這種LED背光源，可以做到在保持良好的光效時(shí)，能夠較好地控制亮度與顏色的均勻性。

　　5.1 結(jié)構(gòu)與工作原理

　　高亮度直接LED背光源是由以下幾部分組成的：

　?。?）安裝在金屬芯印刷電路板上的兩條由48只LED組成的線式陣列；

　?。?）裝有上述LED陣列的金屬盒，在盒的內(nèi)表面涂有一層擴(kuò)散反射膜，移動(dòng)該膜后面的LED非發(fā)光面，可以減少對(duì)光線的再吸收，從而取得高光效；

　　（3）位于LED陣列上方的換向器，其作用是防止LED在朝向屏的路徑上脫離軸光線。換向器可以做得很小，例如6mm，以阻止屏蔽對(duì)LCD屏的影響，因?yàn)檫@種影響會(huì)波及到LCD的亮度。由于換向器的尺寸有所不同，故它對(duì)發(fā)自LED的光有6%～40%的影響。同時(shí)，如果將換向器做得很小，便可使LED陣列置于一普通而簡(jiǎn)明的空腔內(nèi)。只要調(diào)節(jié)換向器，便可取得所需的高亮度特性；

　?。?）在上述金屬盒內(nèi)表面涂擴(kuò)散發(fā)射膜，該膜可以取得30%～40%的反射率；

　　（5）位于LCD之間的亮度增強(qiáng)膜，用以增加屏的亮度；

　　（6）位于LCD板后面的朗伯反射空腔，其側(cè)壁為鏡面。由LED陣列發(fā)射的光，有80%是在垂直于光軸±20°以內(nèi)，在36O°方位上被射入反射腔內(nèi)的。當(dāng)光線有效地進(jìn)入背光源孔時(shí)，其自由路徑達(dá)到最大化，而在采取了適當(dāng)?shù)腖ED節(jié)距時(shí)，就可于緊靠LED陣列正上方的各個(gè)方向上取得良好的混色。在LED正上方朝向屏區(qū)只有約5%的光。為了將LED正上方的色影響減到最小，利用換向器使光線改向，返回LED與朗伯空腔，使這部分光線的平均行程增加，因而產(chǎn)生了附加混色，降低了在LED正上方的色影響。

　　5.2 應(yīng)用與特征

　　美、日、荷、馬四國(guó)開發(fā)的高亮度直接LED背光源是用于屏對(duì)角線為56cm之LCD-TV的，其尺寸為503mm×282mm。它具有兩個(gè)由48只LED組成的邊光陣列，兩陣列的間距為150mm，其中的LED間距為9mm。所用的LED中，24只紅光LED的總光通量為1039lm，48只綠光LED的總光通量為2436lm，24只藍(lán)光LED的總光通量為109lm。所有LED的驅(qū)動(dòng)電流為350mA。當(dāng)室溫下的白點(diǎn)色溫為9000K時(shí)，光效為33.2lm/W。在不使用亮度增強(qiáng)膜時(shí)，此背光源可取得5000cd/m2以上的高亮度：若使用亮度增強(qiáng)膜，則可以取得10000cd/m2的亮度。當(dāng)將這種LED背光源用于LCD板透射率為5%的LCD-TV時(shí)，可使后者具有500cd/m2的亮度。這種背光源與采用了這種背光源的LCD-TV之性能見表1。

　　6結(jié)束語

　　LCD-TV市場(chǎng)的迅速發(fā)展，極大地刺激了LCD背光源的研究與開發(fā)。由于LCD用的LED背光源具有壽命、色域、調(diào)率等性能及環(huán)保方面的優(yōu)勢(shì)，因而成了倍受青睞的新一代LCD背光源，目前正在蓬勃地發(fā)展著。LED背光源的發(fā)展方向是功耗與成本更低、光致更高、壽命更長(zhǎng)、更亮與更薄更輕。隨著微機(jī)械、微電子及材料科技的進(jìn)步，必將會(huì)有更多朝著上述發(fā)展方向的新型LCD用的LED背光源問世。

　　什么是 TFT LCD：

　　TFT（Thin Film Transistor）LCD即薄膜場(chǎng)效應(yīng)晶體管LCD，是有源矩陣類型液晶顯示器（AM-LCD）中的一種。

　　和TN技術(shù)不同的是，TFT的顯示采用“背透式”照射方式——假想的光源路徑不是像TN液晶那樣從上至下，而是從下向上。這樣的作法是在液晶的背部設(shè)置特殊光管，光源照射時(shí)通過下偏光板向上透出。由于上下夾層的電極改成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)也會(huì)發(fā)生改變，可以通過遮光和透光來達(dá)到顯示的目的，響應(yīng)時(shí)間大大提高到80ms左右。因其具有比TN-LCD更高的對(duì)比度和更豐富的色彩，熒屏更新頻率也更快，故TFT俗稱“真彩”。

　　相對(duì)于DSTN而言，TFT-LCD的主要特點(diǎn)是為每個(gè)像素配置一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)器件。由于每個(gè)像素都可以通過點(diǎn)脈沖直接控制。因而每個(gè)節(jié)點(diǎn)都相對(duì)獨(dú)立，并可以進(jìn)行連續(xù)控制。這樣的設(shè)計(jì)方法不僅提高了顯示屏的反應(yīng)速度，同時(shí)也可以精確控制顯示灰度，這就是TFT色彩較DSTN更為逼真的原因。

　　目前，絕大部分筆記本電腦廠商的產(chǎn)品都采用TFT-LCD。早期的TFT-LCD主要用于筆記本電腦的制造。盡管在當(dāng)時(shí)TFT相對(duì)于DSTN具有極大的優(yōu)勢(shì)，但是由于技術(shù)上的原因，TFT-LCD在響應(yīng)時(shí)間、亮度及可視角度上與傳統(tǒng)的CRT顯示器還有很大的差距。加上極低的成品率導(dǎo)致其高昂的價(jià)格，使得桌面型的TFT-LCD成為遙不可及的尤物。

　　不過，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，良品率不斷提高，加上一些新技術(shù)的出現(xiàn)，使得TFT-LCD在響應(yīng)時(shí)間、對(duì)比度、亮度、可視角度方面有了很大的進(jìn)步，拉近了與傳統(tǒng)CRT顯示器的差距。如今，大多數(shù)主流LCD顯示器的響應(yīng)時(shí)間都提高到50ms以下，這些都為L(zhǎng)CD走向主流鋪平了道路。

　　LCD的應(yīng)用市場(chǎng)應(yīng)該說是潛力巨大。但就液晶面板生產(chǎn)能力而言，全世界的LCD主要集中在中國(guó)***、韓國(guó)和日本三個(gè)主要生產(chǎn)基地。亞洲是LCD面板研發(fā)及生產(chǎn)制造的中心，而臺(tái)、日、韓三大產(chǎn)地的發(fā)展情況各有不同。

　　目前主流的TFT面板有a－Si（非晶硅薄膜晶體管）、TFT技術(shù)和LTPS TFT（低溫復(fù)晶硅）TFT技術(shù)。

　　在a-Si方面，三個(gè)生產(chǎn)基地的技術(shù)各有千秋。日本廠商曾經(jīng)研制出分辨率高達(dá)2560×2048的LCD產(chǎn)品。因此，有些人認(rèn)為，a－Si TFT技術(shù)完全可滿足高分辨率的產(chǎn)品需要，但是，由于技術(shù)的不成熟，它還不能滿足高速視頻影像或動(dòng)畫等的需要。LTPS TFT相對(duì)可以節(jié)約成本，這對(duì)于TFT LCD的推廣有著重要意義。目前，日本廠商已經(jīng)有量產(chǎn)12.1英寸LTPS TFT LCD的能力。而中國(guó)***已開發(fā)完成LTPS組件制造技術(shù)與LTPS SXGA面板技術(shù)。韓國(guó)在這方面缺少專門的設(shè)計(jì)人員和研發(fā)專家，但像三星等主要企業(yè)已經(jīng)推出了LTPS產(chǎn)品，顯示出韓國(guó)廠商的實(shí)力。不過，目前LTPS技術(shù)尚不成熟，產(chǎn)品集中在小屏幕，而且良品率低，成本優(yōu)勢(shì)尚無從談起。

　　與LTPS相比，a-Si無疑是目前TFT LCD的主流。日本公司的a－SiTFT投資策略上幾乎都以第三代LCD產(chǎn)品為主，通過制造技術(shù)及良品率的改善來提高產(chǎn)量，降低成本。日本一直走高端路線，其技術(shù)無疑是最先進(jìn)的。由于研發(fā)力量有限，***的a-Si TFT技術(shù)主要來自日本廠商的轉(zhuǎn)讓，但由于***企業(yè)一般屬于勞動(dòng)密集型，技術(shù)含量?jī)r(jià)低，以生產(chǎn)低端產(chǎn)品為主。韓國(guó)在a-Si方面有著強(qiáng)大的研發(fā)實(shí)力，比如三星公司就量產(chǎn)了全球第一臺(tái)24寸a-Si TFT LCD—240T，它的響應(yīng)時(shí)間小于25ms，可以滿足一般應(yīng)用需要；而可視角度達(dá)到了160度，使得LCD在傳統(tǒng)弱項(xiàng)上不輸給CRT。三星240T標(biāo)志著大屏幕TFT LCD技術(shù)走向成熟，也向世人展示了韓國(guó)廠商的實(shí)力不容置疑。

　　TFT-LCD的市場(chǎng)分析

　　TFT-LCD 是有源矩陣液晶顯示器（AM LCD）的典型代表，其研究最活躍、發(fā)展最快、應(yīng)用增長(zhǎng)也最迅速，在筆記本電腦、攝像機(jī)與數(shù)字照相機(jī)監(jiān)視器等方面的應(yīng)用獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷，另外，它在地理信息系統(tǒng)以及飛機(jī)座艙、便攜式DVD、臺(tái)式電腦和多媒體顯示器等方面都得到很好的應(yīng)用。彩色TFT-LCD的構(gòu)思最初由美國(guó)人（西屋公司）于1972年提出、日本東芝公司在1982年率先實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)的規(guī)模生產(chǎn)，但那時(shí)的生產(chǎn)技術(shù)還不成熟。自1993年日本掌握了TFT-LCD生產(chǎn)技術(shù)以來，分辨率已由CGA （320 * 200）發(fā)展到今天的UXGA （1600 * 1200），基片尺寸也已有第一代的240 * 270-32O * 400mm2發(fā)展到2001年日本夏普、韓國(guó)三星電子和LG-Philips公司分別上馬的第七代的1350 * 1700 mm2。目前，TFT-LCD的應(yīng)用主要在小尺寸的移動(dòng)電話市場(chǎng)、中型尺寸的掌上電腦與筆記本電腦市場(chǎng)、大型尺寸的液晶顯示監(jiān)視器和液晶電視市場(chǎng)等五個(gè)方面。2005年TFT-LCD將被主要應(yīng)用于顯示器（39%）、筆記本電腦（25%）、手機(jī)（16%），液晶電視（10%）， PDA（6%）五大領(lǐng)域，市場(chǎng)銷售金額將超過250億美元，占LCD市場(chǎng)比例超過90%，成為液晶乃至整個(gè)平板顯示技術(shù)領(lǐng)域的主導(dǎo)技術(shù)。

　　TFT-LCD技術(shù)的產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)

　　資金密集，規(guī)模經(jīng)營(yíng)：建立一條生產(chǎn)線投資在10億美元左右。技術(shù)密集：涉及到半導(dǎo)體技術(shù)、精密機(jī)械、精密光學(xué)、自動(dòng)控制、大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)和制造技術(shù)、光電子、微電子、精細(xì)化工、光源、材料、通訊、計(jì)算機(jī)軟件等。

　　發(fā)展速度快，核心技術(shù)穩(wěn)定：TFT-LCD產(chǎn)業(yè)化十年來生產(chǎn)線經(jīng)歷了7次大的發(fā)展，平均1年半生產(chǎn)線就要更新一次。但是TFT-LCD的核心技術(shù)是相對(duì)穩(wěn)定的。

　　帶動(dòng)的產(chǎn)業(yè)面廣，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)具有全局意義：上游原料、生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)技術(shù)涉及到現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的幾十個(gè)領(lǐng)域。新材料的開發(fā)、大規(guī)模生產(chǎn)設(shè)備的制造、先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用，將帶動(dòng)上游產(chǎn)業(yè)群。TFT-LCD模塊是信息產(chǎn)業(yè)的核心器件，涉及到通訊、交通、家電、計(jì)算機(jī)、教育、工業(yè)、醫(yī)療、國(guó)防等幾乎所有的領(lǐng)域。

　　a-Si TFT-LCD技術(shù)的研究現(xiàn)狀

　　分辨率： TFT-LCD的分辨率在近幾年中經(jīng)由CGA（ 320 * 2 00），VGA（ 640 * 4 80），SVGA （1280 * 1024）。XGA （1024 * 768）。 SXGA （1280 * 1024）發(fā)展到目前的UXGA （1600 * 1200）、QXGA （2560 * 2048）的水平。

　　對(duì)比度：美國(guó)P.P.Muhoray等人推出了波導(dǎo)基LCD技術(shù)，并利用這種技術(shù)實(shí)現(xiàn)了174:1的高對(duì)比度，而現(xiàn)在的TFT-LCD對(duì)比度最高可達(dá)到500:1。

　　視角： 由于液晶材料是各向異性的，其分子排列的取向及在電場(chǎng)作用下的重新排列取得均勻影響LCD器件視角的拓寬，這就造成了LCD器件視角上的缺點(diǎn)，現(xiàn)已提出多種寬視角技術(shù)，如同平面切換模式、相對(duì)稱微單元模式、疇垂直模式等，視角可達(dá)到170度。

　　響應(yīng)速度：當(dāng)幀頻為60% 時(shí)，幀周期約為16ms，采用TN型LCD的普通TFT-LCD器件的響應(yīng)時(shí)間可低于20ms。最近推出了一種利用彈性連續(xù)聚合物穩(wěn)定化的平面開關(guān)方法，可使響應(yīng)時(shí)間縮短到10ms，采用光學(xué)補(bǔ)償帶可將響應(yīng)時(shí)間縮短到2～3ms，目前已用本技術(shù)研制出響應(yīng)時(shí)間為8ms的彩色LCD電視機(jī)。

　　壽命： 由于制造技術(shù)的發(fā)展，TFT-LCD的壽命可達(dá)到3萬小時(shí)以上。

　　大屏幕和反射式己出現(xiàn)：已研制成功38in的TFT-LCTV，結(jié)束了大屏幕LC的拼接時(shí)代，反射式TFT-LCD彩色顯示器也開始商品化。

　　由于TFT制作技術(shù)的發(fā)展、液晶材料性能的改善、寬視角技術(shù)的采用、響應(yīng)速度的提高和成品率的提高，TFT-LCD顯示性能已并不亞于CRT。

　　TFT型液晶顯示器結(jié)構(gòu)

　　通常的a-Si TFT主要由玻璃基板、柵電極、柵絕緣層、半導(dǎo)體活性層a-Si，歐姆接觸層n+a-Si、源漏電極及保護(hù)膜等組成，其中柵絕緣層和保護(hù)膜一般采用SiN。

　　a-Si TFT 的結(jié)構(gòu)可分為四種典型結(jié)構(gòu)：源、漏、柵三電極位于半導(dǎo)體活性層a-Si同一側(cè)的平面結(jié)構(gòu)，其中源、漏、柵三電極位于a-Si層上側(cè)的稱正柵平面結(jié)構(gòu)，源、漏、柵三電極位于a-Si層下側(cè)的稱倒柵平面結(jié)構(gòu);源、漏、電極與柵電極位于a-Si層兩側(cè)的交錯(cuò)結(jié)構(gòu)，其中柵電極在a-Si層上側(cè)，源、漏電極在a-Si層下側(cè)的稱正柵交錯(cuò)結(jié)構(gòu)或頂柵結(jié)構(gòu)，柵極在a-Si下側(cè)，源、漏電極在a-Si層上側(cè)的稱倒柵交錯(cuò)結(jié)構(gòu)或底柵結(jié)構(gòu)。

　　從制造工藝上看，交錯(cuò)結(jié)構(gòu)的SiN，a-Si和n+a-Si三層（或其中二層）可以連續(xù)淀積，適合流水作業(yè)，又可減少交叉污染?，F(xiàn)在，交錯(cuò)結(jié)構(gòu)已成為主流，它不僅對(duì)a-Si， SiN.， n+a-Si可連續(xù)作業(yè)，而且倒柵還可以作遮光層（不需另設(shè)遮光層），這對(duì)a-Si TFT是重要的，因?yàn)閍-Si對(duì)光敏感，一旦有光流入引起漏電流增加，將會(huì)導(dǎo)致像質(zhì)惡化。

　　TFT型液晶顯示器的運(yùn)作原理

　　從TFT-LCD的切面結(jié)構(gòu)圖（下圖）可以看到LCD是由二層玻璃基板夾住液晶組成的，形成一個(gè)平行板電容器，通過嵌入在下玻璃基板上的TFT對(duì)這個(gè)電容器和內(nèi)置的存儲(chǔ)電容充電，維持每幅圖像所需要的電壓直到下一幅畫面更新。液晶的彩色都是透明的必須給LCD襯以白色的背光板上才能將五顏六色表達(dá)出來，而要使白色的背光板有反射就需要在四周加上白色燈光。因此在TFT-LCD的底部都組合了燈具，如CCFL或LED。

　　TFT-LCD需要背光，由于LCD面板本身并不發(fā)光，因此需要背光，液晶顯示器就必須加上一個(gè)背光板， 來提供一個(gè)高亮度，而且亮度分布均勻的光源。LCD實(shí)際上是打開來自其后面光源的光來表現(xiàn)其色彩的。目前的常用背光源是CCFL或LED。