坏点(dotdefect)
所谓坏点,是指液晶显示器上无法控制的恒亮或恒暗的点。
Mura
是指显示器亮度不均匀造成各种痕迹的现象(mura本来是一个日本字)
显示器的对比是这样定义的--
在暗室之中,白色画面下的亮度除以黑色画面下的亮度,因此白色越亮、黑色越暗,则对比值越高
色饱和度(colorgamut)
色饱和度是指显示器色彩鲜艳的程度
亮度
亮度是指显示器在白色画面之下明亮的程度,单位是cd/m^2,或是nit。
视角
(一)
液晶显示器由于天生的物理特性,使得使用者从不同角度去看时画面品质会有所变化。
与正看时相比,斜看的时候,转到当画面品质已经变化到无法接受的临界角度时,称之
为该显示器之视角。
视角的定义有三种--
1.对比
从斜的方向去看液晶显示器,与正看时相比,白色部分会变暗,黑色部分
会变亮,因此对比会下降,一般定义当对比下降到10的时候的角度为该显
示器的视角,也就是定义大于此视角的时候黑白已经不易分辨。
一般面板厂商与监视器
厂商规格书上对于视角的定义最常使用这一条。
2.灰阶反转
理论上显示器从零灰阶(黑色)到二五五灰阶(白色)应该是灰阶数越高则越亮,但是液晶
显示器在某个大角度的时候有可能看到低灰阶反而比高灰阶还亮,也就是看到类似黑白
反转的现象,这种现象称之为灰阶反转。
定义不会产生灰阶反转现象的最大角度为视角
,也就是超过这个角度就有
可能看到灰阶反转,而灰阶反转是无法接受的影像品质。
这个定义和第一个定义的差别在于用对比定义只考虑零灰阶和二五五灰阶,而灰阶反转
是考虑所有的灰阶。
3.色差
从不同角度去看液晶显示器,会发现颜色会随着角度而变化,比如说本来是白色画面变
得比较黄或比较蓝,或是颜色变得比较淡等等。
随着角度变大,当颜色的变化已经大到
无法接受的临界点时,定义该角度为视角。
成品TFT-LCD主要部件是LCM,LCM是由panel板和背光源(backlight)组成。
Panel板是整个液晶显示器的核心部分,它的制造工艺也是最复杂的。
人们通常所说的亮点也就是在panel板的制造过程中发生的。
背光源的好坏能直接影响显示效果,它通常也是影响液晶显示器的寿命的关键所在。
2.1液晶材料及其性能特点
液晶是物质存在的一种特殊形态,它既不同于具有固定形状而在光学性质上具有各向异性的固态晶体(具有双折射等光学性能),又不同于没有固定形状在光学性质上具有各向同性的液体,而是一种在光学性质上具有各向异性(具有双折射等光学特性)的粘稠液体。
人们认识到存在液晶这类特殊性能的物质已经有一百多年了,人们在研究中发现一些固态晶体在加热到一定温度后能转变成液晶,并把这类液晶称为致热性液晶,在显示技术和光电技术中应用的就是这类液晶。
人们在研究中还发现在动植物体中某些固态物质溶解后具有液晶的特性,这些物质往往在生物体的新陈代谢或生命过程中起到重要作用,并把这类液晶称为溶质性液晶。
从分子结构上可把液晶分为向列型、层列型和胆甾型三大类。
在层列液晶中,棒状分子排列成层状结构,构成分子相互平行排列,与层面近似垂直。
这种分子层间的结合较弱,层与层间易于相互滑动,因此,层列液晶显示出二维液体的性质。
但与通常的液体相比,其粘度要高得多。
在向列液晶中,棒状分子都以相同的方式平行排列,每个分子在长轴方向可以比较自由的移动,不存在层状结构,因此,富于流动性,粘度较小。
胆甾相液晶与层列液晶同样形成层状结构,分子长轴在层面内与向列液晶相似呈平行排列。
但是相邻层面间分子长轴的取向方位多少有些差别,整个液晶形成螺旋结构。
胆甾相液晶的各种光学性质,例如旋光性、选择性光散射、圆偏光二色性等都是基于这种螺旋结构。
虽然人们早已发现液晶这种物体的存在,但在发现它之后的很长一段时间里对它的研究仍停留在实验室阶段。
,而且未找到实际应用。
但从二十世纪三十年代开始经过科学家们坚持不断的探索,对液晶材料的研制、有关理论的研究以及应用都取得了许多重要的成果。
平面显示上的应用就是其中重要的成果之一。
平面显示上应用的液晶材料需要具有较高的双折射率、有较高的介电各向异性、较低的液态黏度等性能。
从目前投入实用的液晶材料的化学结构看,主要有胆甾醇酯类、联苯芳烃类、二苯乙炔类、多炔类等。
2.2Panel板的结构及其工作原理
2.2.1扭曲向列(TN)液晶显示器
扭曲向列(TN是英文TwistedNematic的字头缩写)液晶是带有90º扭曲的向列液晶。
扭曲向列液晶显示器是在上世纪七十年代出现的,它除了具备液晶显示所需的基本特点外,还具有对比度高、制作技术简单、成本低等特点。
目前在便携式计算器、钟表、仪器仪表中大量使用的多是这种类型的液晶显示器。
目前国内液晶显示器厂家生产的也多是这类产品。
扭曲向列(TN)液晶显示器是由两块ITO玻璃板之间夹着扭曲向列(TN)液晶材料形成的,液晶的厚度一般为5µm,其具体厚度与液晶材料的双折射率有关,在上下ITO玻璃基板上面涂一层取向层,利用液晶分子与取向层表面的相互作用力,利用液晶分子与表面摩擦定向方向平行排列并带有2—3º的倾斜角如图1-3所示。
上下基片摩擦定向方向成90º,使液晶分子扭曲成90º,同时液晶中掺入少量手性剂材料,起到决定液晶分子扭曲方向的作用。
在上下玻璃基片的外侧贴有偏振片,偏振片的光轴与玻璃基片的摩擦方向一致,从而在液晶显示屏上得到常白的显示。
当入射光偏振面随液晶分子转动90º,使偏振光通过偏振片,即得到亮态。
当施加电压时正性液晶分子随电场方向排列,线偏振光偏振面不变,偏振光不能通过出射光一侧的偏振片得到暗态,所以液晶显示器就是一个电控制的光阀。
但由于扭曲向列(TN)液晶显示器目前在参数最佳化的条件下,它实际上最大的扫描行数只能达到32,信息容量很小,而且由于它只能做成黑白、单色、低对比度(20:
1)的液晶显示器,视角只有30º,比较狭窄,面板尺寸最大只有三寸,所以在很大程度上限制了他的应用范围。
目前只能用在电子表、计算器、简单的掌上游戏机上。
没有倾斜角的话,液晶对电压随机移动的可能性高,因此向一个方向以任意的角度立起来.
2.2.2薄膜晶体管(TFT)液晶显示器
薄膜晶体管(TFT)液晶显示器是在扭曲向列(TN)液晶显示器中引入薄膜晶体管开关而形成的有源矩阵显示,从而克服无源矩阵显示中交叉干扰、信息量少、写入速度慢等缺点,大大改善了显示品质,使它可应用到计算机高分辨率全色显示等领域。
目前采用的薄膜晶体管(TFT)是建立在非晶硅薄膜晶体管(α-SiTFTAM-LCD)结构基础上的。
图1-4TFT-LCDPanel板的结构
在下层玻璃基板上建有TFT阵列,每个像素的ITO电极与TFT漏电极联结,栅极与扫描总线连结,原源电源与信号总线连结。
施加扫描信号电压时,原源电极导通使信号电压施加到存储电容器上并充电,在帧频内存储电容器的信号电压施加到液晶像素上,使之处于选通态。
再一次寻址时,由信号电压大小来充电或放电。
这样各像素之间被薄膜晶体管开关元件隔离,既防止了交叉干扰又保证了液晶响应速度满足于帧频速度,同时以存储信息大小来得到灰度级,目前灰度已可达到256级,可得到1670万种颜色,几乎可获得全色显示。
从上世纪90年代形成产业以来,薄膜晶体管(TFT)液晶显示器的生产线已由第一代发展到了第六代,没换代一次基板玻璃的面积都大幅增加,而且产量不断提高、成本不断降低。
如第七代薄膜晶体管(TFT)液晶显示器生产线的玻璃基板尺寸将达到1870*2200mm,目前可制成的液晶电视屏94cm(37inch),笔记本电脑屏幕的最大尺寸为38.1cm(15inch),监视器屏幕最大尺寸达63.5cm(25inch)。
薄膜晶体管(TFT)液晶显示器的另一种发展趋势是薄型化、轻量化、低功耗化。
基于新型材料的开发、制造工艺技术的革新、设备精度和自动化程度的提高及软件技术的进步,使得薄膜晶体管(TFT)液晶显示器产品的更新换代的速度非常快。
2.3背光源(Backlight)的结构及其原理
2.3.1背光源的分类及灯管(Lamp)的构造
Backlight(以下称为B/L)按Lamp(灯管)的排列方式分DirectLightType和SideLightType.SideLightType需要起将自侧面的Lamp上出射的光向B/L正面出光作用的导光板,但DirectLightType是自Lamp出射的光直接向B/L正面出光,因此不需要导光板。
图1-6DirectLightType和SideLightType
TFT-LCDB/L光源使用的灯管是阴极荧光灯(CathodeFluorescentLamp),自外部供应一定的电压,在阴极上放出电子,扫描荧光体而作出可视光线的光源。
CFL的构造大体由玻璃板、电极、密封气体(Hg,Ar,Ne)、荧光体构成。
CFL是将自密封的水银发生的紫外线扫描在玻璃管内壁涂的荧光体而发生可视光。
为使少量的水银易启动,并为抑制阴极物质的蒸发,在玻璃管內密封氩.CFL的种类按放出电子的机构有CCFL(ColdCathodeFluorescentLamp)和HCFL(HotCathodeFluorescentLamp)两种。
图1-7CCFL的构造
2.3.2背光源的构造
Lamp
是自Inverter(反向交流器)接收高电压而发生可视光线的光源。
主要使用CCFL(ColdCathodeFluorescentLamp).还有HCFL(HotCathodeFluorescent
Lamp)。
Lamphousing
反射自Lamp出光的光源,入射到导光板上。
使用黄铜、铝以及黄铜上附合Ag等材料的薄膜反射
LightguidePanel(导光板)
主要使用丙烯(PMMA)以InjectionMolding或Casting的方法而制作的,导光入射的光源,并且具有均匀分布光源的作用。
Reflector
主要是聚醚(PET)器材上为减少导光板入射的光源损失,具有反射功能。
DiffuserDown(扩散Sheet)
主要是聚醚(PET)器材上以丙烯类树脂形成球形的形状,均匀扩散自导光板出光的光源,同时起集光的作用。
BottomPrism
主要是聚醚(PET)器材上以丙烯类树脂起规则地形成棱柱形状而集光的作用.
辉度增加率为user表面的1.55倍。
TopPrism
具有与BottomPrism同样的功能,以BottomPrism表面的1.33倍增加辉度.
Prism以相互十字交叉布置,收集X轴和Y轴方向的光源。
DiffuserUp(ProtectorFilm)
具有与DiffuserDown同样的构造,以保护Prism的作用为主要目的,亦称为保护膜。
要使用透过性的Diffuser,由此,多少带来TopPrism集光的光源损失,但为减少Prism特性的不良而使用。
图1-8背光源(Backlight)的构造
第3章TFT-LCD的制造工序
3.1薄膜晶体管(TFT)制造工序
TFT的制造工序分坚膜、清洗、Photo、刻蚀、脱膜、检测六大工序。
如图所示
3.1.1坚膜工序
坚膜工序是指将Gate电极、Data(Source/Drain)电极、像素电极、绝缘膜、保护膜以及半导体膜,以物理或化学方法,使其在Glass(玻璃)上形成膜的工序。
Gate电极、Data(Source/Drain)电极、像素电极是金属物质(铝、铬、ITO、钼),利用Sputtering(溅射)物理方法,再Target(主要是金属)和Glass之间的Plasma(离子区),将Target物质贴在Glass上。
Plasma(离子区)是两个电极之间注入的不活性Gas上施加高电压,从而离子化生成。
离子化的不活性Gas在Target上冲击,然后脱掉的Target物质移到Glass而形成膜
图2-2
绝缘膜、保护膜、半导体膜是利用化学方式的PECVD(PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition)工序,即利用两个电极之间注入Gas之后施加高频率电源而生成的Plasma(等离子),在Glass上生成膜的方式
3.1.2清洗工序
清洗工序是指将初期投入或工序中Glass或膜表面的污染、Particle事先除去,以免发生不良的工序。