液晶顯示技術的最新趨勢

一、液晶顯示的市場

從液晶顯示（LCD）的實用化開始已經過去30年了。從臺式計算機的字段式顯示開始的實用化液晶面板，以及后來的類似于主動型素子驅動方法的開發，使大型、漂亮畫面的顯示成為可能，之后顯示性能在不斷地進行改善，現如今，我們身邊幾乎所有的場所都在使用液晶顯示器，從個人電腦和移動領域使用到最近的電視用，液晶電視已經開始逐漸取代CRT。

最初實用化液晶主要是以20世紀70年代的TN型液晶和80年代的STN液晶為基礎的，它們各自相對應的產品也確實擴大了市場。90年代，以PC用途為基礎，使用a-SiTFT液晶，使液晶市場快速得以成長起來。那個時代，液晶主要以TN模式為主，現在可以應用IPS、MV、OCB模式等形形色色的技術來進行動畫顯示，在電視顯示方面的使用已經開始，在其他各領域的用途也逐步廣泛起來，人們期待著其更加飛躍的發展。

;平板顯示中的液晶顯示，用途非常廣泛，使用量很大。而且根據搭載設備的用途不同顯示畫面的大小（顯示畫面的對角尺寸）與畫素數有很大的不同。從手用用1～2型到電視用數十型，這樣廣的范圍內各種用途均有，根據各種用途的要求不同，液晶面板的性能也有所不同。

二、液晶顯示的構造與動作

1、液晶顯示器的構造

以最普及的主動型的透過型模組為例，構造如圖形所示，基本構造為液晶成盒面板和周圍的壓接驅動回路，液晶成盒基板的后面安裝有背光源作為光源。

液晶成盒基板是由陣列基板與彩膜基板貼合在一起，中間填充液晶構成的。其中陣列基板與彩膜基板之間，要求控制間隔為數策米，而且均一的間隔。陣列基板側為了驅動畫素設計了gate線及數據線的引出電極。彩膜基板是由多個重復的RGB三原色構成的圖形，圖形形成的位置是與陣列基板上的各畫素完全對應的。陣列基板與彩膜基板的背面，分別進行偏光板貼付。

2、主動型矩陣驅動技術

在TFT陣列基板側柵線與數據線的各交點處形成薄膜晶體管（TFT）。畫素電極為透明電極（通常是氧化銦與氧化錫的合金形成的ITO薄膜），用以傳導數據線上的電壓。在彩膜基板的全面也設計有透明電極。通過在陣列基板的畫素電極上施加的電壓對液晶的取向進行控制，從而對透過光的光量進行控制。

TFT基板通過控制柵極電壓向畫素電極內寫入電荷。當TFT處于關態時，從與漏極側連接的數據線向與源極側連接的畫素電極（透明電極）寫入電荷，畫素電極的電壓需要設定必要的數值來驅動液晶。當TFT處于開狀態時畫素電極內的電荷會保持原樣。在陣列基板的回路上，為了保持畫素電極上電壓的安定性，需要設計液晶電容和并列的輔助電容。

三、液晶顯示的特性與動向

1、表示設備及其特性

液晶顯示器作為電子情報機器的顯示設施，或是以電視為中心的娛樂設施方面，都成為必不可少的設備。這方面的用途，為了將人感性的更多的情報反映出來，人們正在尋求更大畫面和更自然的畫像顯示。關于顯示被關注的要求整理如下：

（1）作為顯示情報機器的性能

*畫面尺寸：對角長（單位：厘米），長寬比（4∶3，寬屏等）

*顯示情報量：畫素數（顯示設計，播放規格）

*攜帶性：薄、輕、消耗電力

（2）作為顯示品質的性能

*解像度：畫素尺寸，每英薊素數

*視野角：在水平與垂直方向保持好的對比度的最大角度

*輝度：畫面的亮度

*反應速度：顯示動畫必要畫面的高速切換

*對比度：最大輝度與最小輝度的比

*階調：表示微妙顏色變化

*色度域：顯示顏色范圍的廣度

*表示畫面的均一性：無表示不均

其他：進入市場的重要因素

*價格：對于擴大市場有非常大的影響

*環境對應：在制造、使用時、廢棄時通過循環利用來節省能源

*最終組裝成制品的設計

2、畫面的大型化與顯示品質的提高

液晶面板應用于電腦的市場正在不斷擴大。作為電腦用顯示器，操作性能就成了重要的要求。為了提高操作性能，增加顯示畫面上顯示信息量的研發工作仍在繼續。具體來講，有畫面大型化與增加顯示畫素兩種途徑。畫素數（如表1所示）作為顯示設計的一些規定。

最近，液晶面板作為電視用的市場也正在擴大，主要是以30型以上超大畫面為趨勢。作為放映用的顯示器，重要的是能夠表示臨場感與自然畫像。為了獲取臨場感，重要的一點就是要有畫角（將顯示器放在眼前時畫面的廣度）。為了放映出有臨場感的畫像，正在向畫面擴大即畫面

的寬屏化方向推進。為達到顯示畫質鮮明化及更精細的顯示畫面，也有向畫素數增加方向發展的趨勢。

3、廣視野角技術顯示更自然的畫像

為了能看到自然的顯示畫像，前面所涉及到的各個項目，都要求有很高的性能。尤其是對大型電視，總的趨勢是為了使被稱作看到一個畫面的作途變得強烈，視野角是非常重要的。目前人們正在努力對其進行改善。

以前的TN型液晶，在畫面的垂直方向上施加電場來驅動液晶，控制光的通過與否。這種方式，在畫面的正方向能看到非常清晰的畫面，但是從傾斜方向來看的話，對比度下降，顏色會出現偏差，基作為映像用顯示器，這是絕對不允許的。最近，為了改善TN型液晶的這個缺陷，提高視角人們想出了各種各樣的方法，已經開始將研究成果應用于實際生產并形成產品。關于視角的改善，如圖5所示IPS（InPlaneSwitching面內開關型），Multidomain（多籌型），MAV（Multi-domeinVerticalAlign），OCB（OpticalCompensatedBendMode光學補償彎曲）等方法也開始實用化了。

IPS型，在陣列基板上配置電極，給液晶施加橫向電場，畫面平行方向的特性得到改善，視角擴大。多籌型，在一個畫素中進行分割，通過使用液晶在不同的方向進行配向實現視角的擴大。VA型，在液晶盒中設計構造物，通過液晶轉向不同的方向來實現大的視角。各種各樣擴大視角的方法的實現，要求有各自獨立的制造方法、工藝精度等重要的制造能力。也就是說，制造生產根據所采用的技術不同，工藝條件、裝置等要求的性能也隨之而變化。

4、為看到更自然動畫的技術

與視角相同，在動畫顯示時液晶的缺陷是由于液晶的反應速度慢和顯示方式不同而引起的。關于液晶響應時間的改善，要液晶盒的構造方法與液晶材料及驅動方法一并推進，在動畫1楨以內的時間（16毫秒）內切換已經成為可能。進一步講，OCB模式的響應時間可以達到數毫秒。