第01章 平板显示技术简介

Lmax CR Lmin
液晶显示的灰 度的实现方法 3个电压对应的 画面亮度分别是 白、灰、黑
V1 V2 V3
灰度级8级的显示
V1
V2
V3
液晶外加电压（V）
1.4 显示器件的性能参数
分辨率
分辨率是显示器能够分辨出图像最小细节的能力。 平板显示的分辨率用屏幕上纵横 排列点的总数来表示。 分辨率也用PPI表示。PPI，Pixels per inch，是每英寸所拥有的像素（Pixel）数目。 PPI数值越高，显示图像的密度越高，画面的细节越丰富。
隧道效应从金属内部穿出进入真空中； 3）上基板阳极上加高电压，电子加速获得能量轰击荧光粉，得到高亮度的发光。
黑矩阵
++
阳极 荧光粉
电子束
隔 垫 物 栅极 绝缘层
+ _ 尖锥阴极 基板
1.2 显示器的种类
发光二极管显示（LED）
发光二极管是一种电流注入型半导体发光器件，是pn结结构。 改变所采用的半导体材料和掺入不同杂质可以发出不同颜色的 可见光。 N P
类型特
性 工作电压 发光亮度 发光效率 器件寿命 器件重量 器件厚度 响应时间 视角 色彩 生产性 成本 × ○ ○ ◎ × × ◎ ◎ ◎ ○ ◎ ◎ ○ ○ ○ ◎ ◎ △ △ ○ ○ ○ ◎ ◎ ◎ ○ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ○ ○ ◎ △ △ ◎ △ △ ◎ × △ ○ ○ × △ △ △ ○ ○ ○ △ ○ △ × △ ○ ○ △ △ △ ○ ○ ○ △ △ ◎ ◎ ○ ◎ ◎ ◎ ◎ ○ ◎ × △ ◎ ◎ ◎ ○ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ △ ×
CRT显示
在CRT 显示中，电子枪距 阳极很远，体积庞大
在平板显示中，屏 幕变得非常薄
平板显示
日商电子集团52英寸 裸眼3D液晶显示器 三星的柔性AMOLED
1.2 显示器的种类
显示器的分类
按显示器显示图像的方式分：投影型、空间成像型和直视型三种。
按显示器的形态分：阴极射线管显示器和平板显示器两种。 按发光方式分：主动发光型和非主动发光型两种。
行数 2 列数 2 ppi 画面尺寸（英寸）
例如：苹果的iphone4屏幕为3.5英寸，分辨率为960×640，约330ppi
1.4 显示器件的性能参数
分辨率
名称 Quarter Common Intermediate Format 缩写 分辨率 长宽比
QCIF
176×144
11:9
Quarter Common Intermediate Format Plus
局域动态背光技术
1.1 显示技术的发展
信息时代
1G: 有声通信 通话 翻页 发接短信
2G: 数字手机 网页浏览 音乐 游戏
3G: 数字通信 电影音乐 视频会议 购物
未来手机 钱包式电脑 办公设备 柔性显示
1.1 显示技术的发展
显示技术发展的时代
第一代显示——CRT显示 第二代显示—— LCD显示 新一代显示——OLED显示 未来显示——柔性显示
新东方教育科技集团总裁 俞敏洪
不要拖延
一颗永远超越的心
上海天马微电子有限公司
京东方科技集团 股份有限公司
信利半导体有限公司
国内的TFT-LCD产业迅猛发展，追台赶韩超日的趋势越发明显。 国内产业人士为此感到振奋！！
主讲内容
TFT-LCD 技术
液晶显示技术
广视角技术 薄膜晶体管技术
AMOLED 技术
第1章 平板显示 技术简介
1.1 显示技术的发展 1.2 显示技术的种类
1.3 显示器的性能对比
1.4 显示器的性能参数
1.1 显示技术的发展
信息时代
集众多先进技术于一身： 超大尺寸面板拼接曝光技术 超大尺寸先进工艺制程技术 高帧速面板设计技术 超大尺寸拼接镜像同步扫描技术 120Hz 高频驱动技术 京东方110英寸 全球最大尺寸的超高清显示屏
LED的主要优点是： ①主动发光，发光强度大。 ②工作电压低，约2V。由于是正向偏置，工作稳定，工 作温度范围宽，寿命长，可达10万小时。
③响应速度快。
④LED是超大屏幕（≥200英寸）显示的唯一方式。 缺点是：LED的主要缺点是电流大、功耗大 。
1.3 显示器件的性能对比
各种平板显示器性能的对比
1.4 显示器件的性能参数
开口率
开பைடு நூலகம்率是像素的光通过部分面积与像素总面积的比例。
像素电极
RED Red Green GRN BLU Blue
TFT
100%
普通开口率约55%
RED Red
GRN Green
BLU Blue
存储电容 源极
栅极
有效的透光区
超大开口率可达80%
1.4 显示器件的性能参数
CRT
LCD
OLED
LED
PDP
VFD
EL
FED
◎：非常好；○：好；△：普通；×：需要改善
1.4 显示器件的性能参数
响应时间
响应时间是从显示器打开电源输入信号的反应时间，如像素由暗转到亮，再由亮 转到暗的图像完全显示所用的时间。
施加电压
响应时间快
透过率
响应时间长的托尾现象
下降时间
上升时间
1.4 显示器件的性能参数
通常的开口率 交叠区 黑矩阵 像素电极 信号线 线间距 黑矩阵 隔离层 阵列基板 更高的开口率
彩膜基板
彩膜
像素电极
通常的设计
BM on Array 设计
1.4 显示器件的性能参数
有机绝缘膜设计
有机膜绝缘层设计：利用高介电常数的有机膜材料作为绝缘层使得信号线和像素
电极层制作在不同层内。
通常的设计：信号线和像素电极在同一平面，为避免短路，要刻蚀出来一定宽 度的线间距。对盒时为保证能遮挡住信号线及线间距，要有一定交叠。 有机膜绝缘层设计：信号线光刻后，沉积有机绝缘层，再光刻像素电极。像素 电极可以制作大些，与信号线在垂直方向交叠。黑矩阵变小，开口率明显提高。
发光二极管的材料: 主要是-Ⅴ族化合物半导体材料 GaAs 红外光 GaP:ZnO 红光 GaP:N 绿光、黄光
GaAs与GaP混晶 GaAs与AlAs混晶
1.2 显示器的种类
发光二极管显示（LED）
发光二极管显示就是采用无数个小的发光二极管拼接而成。
1.2 显示器的种类
发光二极管显示（LED）
亮度
亮度是指在单位面积上显示器画面明亮程度。用通过画面法线方向光量的密度表 示，单位是坎德拉／平方米（cd/m2）或尼特（nit）。
背光源
偏振片1
像素开口率
电极
彩膜
偏振片2
5%~10%
3000cd/m2
45%
50%~80% 95%
25%~30% 95%
150~300cd/m2
LLCD LBLU TLCD LBLU p1 AR CF ITO P 2
通过控制电子束的方向和强度，产生不同的颜色与亮度，并接受信号扫描后 形成影像。
带正电的内部金属层 控制栅 电子枪 电子束 阴罩 阴极 聚焦系统 水平偏转 玻壳 垂直偏转 偏转线圈 荧光粉层
1.2 显示器的种类
等离子体显示器(PDP)
等离子体显示器是利用气体放电发光激发荧光粉实现显示的一种主动发光型平板显 示器。具有薄型、大屏幕、色彩丰富的特点，在大屏幕电视市场占有一席之地。
非主动 发光型
液晶显示器（Liquid Crystal Display, LCD） 电致变色显示器（Electrochromism Display, ECD）
1.2 显示器的种类
阴极射线管显示器(CRT)
CRT：由电子枪、偏转线圈、阴罩、荧光粉层和圆锥形玻壳5大部分组成。
原理：由电子枪发出高能电子束，几经聚焦、调控打在荧光粉上，产生亮点。
按是否含有源器件分：无源矩阵和有源矩阵两种。
折射镜
透镜 屏幕 折射镜
光源 三片 液晶屏 三片 分光镜
空间成像型显示器 ——头盔显示器
三片式LCD投影显示
1.2 显示器的种类
显示器的分类
直视型显示器是当前显示器的主流，根据显示原理和发光类型又分为很多种。
阴极射线管显示器（Cathode Ray Tube, CRT） 等离子体显示器（Plasma Display Panel, PDP） 场致发射显示器（Field Emission Display, FED） 主动 发光型 直 视 型 显 示 器
FED是阵列型发生源 冷阴极发射 平板显示
像素 基板 阳极 黑矩阵 绝缘层 树脂层 基 板 阴极 发射阵列 栅极孔 尖锥 栅聚 隔 极焦 垫 栅物 格
1.2 显示器的种类
场致发射显示（FED）
FED显示原理：1）尖锥阴极与栅极之间加低电压，实现对阴极发射电子的调制；
2）由于电极间距很小，尖锥阴极的尖端会产生很强的电场，电子在强电场下由于
提高开口率技术
通常的设计
彩膜基板 ITO共用电极 ITO像素电极 信号线 阵列基板 线间距 通常的开口率 彩膜 交叠区 黑矩阵
通过改变设计方案和工艺能力， 缩小栅线、信号线宽度和TFT等 大小可以提高开口率 ；
采用新的设计：BM on Array设
计和有机膜绝缘层设计 。
交叠区 更高的开口率
更高的开口率
真空荧光显示器（Vacuum Fluorescence Display, VFD）
电致发光显示器（Electroluminescent Display, ELD） 发光二极管显示器（Light Emitting Diode, LED） 有机发光二极管显示器（Organic Light Emitting Diode, OLED） 平 板 显 示