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显示/光电技术中的照片质量的UXGA TFT-LCD开发
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2020-12-09
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作为人机接口的显示器件TFT-LCD模块,总是不能满足人们的画面质量要求。例如,现在SXGA规格的TFT-LCD模块已日益普及,但是仔细分析其显示性能时会发现,它并未真正实现照片画面质量的性能。这种规格的TFT-LCD模块,仅就其彩色(模拟全真彩色)而论,确实已实现很高的彩色再现性。但是,通常都是依靠人的肉眼分辨显示像素,尽管表征分辨率的像素条数增加,由于像素的大小几乎未改变,图像仍呈现出不连续状态。如果将像素的大小精细到超出人肉眼的分辨能力,则可以实现照片一样的显示效果。但是,现在的LCD板里,像素的细微化会招致开口率低下等新问题出现,而且组装生产效率下降。也就是说,伴随TFT-LCD高精细
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显示显示/光电技术中的照片质量的光电技术中的照片质量的UXGA TFT-LCD开发开发
作为人机接口的显示器件TFT-LCD模块,总是不能满足人们的画面质量要求。例如,现在SXGA规格的TFT-LCD模
块已日益普及,但是仔细分析其显示性能时会发现,它并未真正实现照片画面质量的性能。这种规格的TFT-LCD模
块,仅就其彩色(模拟全真彩色)而论,确实已实现很高的彩色再现性。但是,通常都是依靠人的肉眼分辨显示像素,尽
管表征分辨率的像素条数增加,由于像素的大小几乎未改变,图像仍呈现出不连续状态。如果将像素的大小精细到
超出人肉眼的分辨能力,则可以实现照片一样的显示效果。但是,现在的LCD板里,像素的细微化会招致开口率低下
等新问题出现,而且组装生产效率下降。也就是说,伴随TFT-LCD高精细
作为人机接口的显示器件TFT-LCD模块,总是不能满足人们的画面质量
要求。例如,现在SXGA规格的TFT-LCD模块已日益普及,但是仔细分析
其显示性能时会发现,它并未真正实现照片画面质量的性能。这种规格的
TFT-LCD模块,仅就其彩色(模拟全真彩色)而论,确实已实现很高的彩色
再现性。但是,通常都是依靠人的肉眼分辨显示像素,尽管表征分辨率的
像素条数增加,由于像素的大小几乎未改变,图像仍呈现出不连续状态。
如果将像素的大小精细到超出人肉眼的分辨能力,则可以实现照片一样的
显示效果。但是,现在的LCD板里,像素的细微化会招致开口率低下等新
问题出现,而且组装生产效率下降。也就是说,伴随TFT-LCD高精细化,面
临许许多多的研究课题,尤其是大批量生产所要的新技术是很棘手的问
题。为此,世界各国的TFT-LCD生产厂家都在努力寻求新的解决办法。
NEC开发的9.4英寸UXGA TFT-LCD就是一例,从中可窥视到世界开发
UXGA TFT-LCD的动向。
显示器超高精细化显示器超高精细化
关于显示器的超高精细化研究,首先要确定应实现什么样水平的高精细
化。
关于照片的画面质量关于照片的画面质量
像素的分辨率与视点离开显示画面距离和画面显示
精细度相关(图1)。不难看出,由于LCD显示器的画面(屏幕)尺寸不同,要
求显示照片画面质量时的LCD精细度也不同;超过所要求的精细度只能是
降低LCD的生产效率和性能,并无实用意义。为观察到照片质量的LCD显
示效果,要求的LCD精细度是不一样的。例如,大型LCD显示器,由于观察
者的视点可远离屏幕,即使是LCD的精细度偏低一些,同样看到的是照片
画面质量的显示效果;相反,对于小屏幕LCD显示器,由于视点离屏幕很近,
因此要求LCD具备更高精细度。
超高精细化的难题超高精细化的难题
LCD超高精细化,开发中最突出的问题是像素设计和
大批量生产技术问题。关键有两方面:(1)TFT-LCD的开口率急剧下降;(2)
在LCD板生产过程中的彩色滤光片和TFT之间的重叠安装。引发这两大
问题的原因也各不相同。例如,关于开口率问题,主要是因为各布线宽度
和TFT尺寸超高精细化与像素的缩小是不按比例的;而叠合问题是由超高
精细叠合的余量变小,导致实现叠合难度增大造成的。在设计上两者可以
折衷权衡。
但是,现实情况下,尽管考虑到了生产效率的设计,出现情况变化也是屡见
不鲜的。特别是LCD板屏幕尺寸大型化的情况下,彩色滤光片和TFT的图
形畸变量变大,叠合时生产效率低下,问题相当严重。
TFT on CF工艺技术工艺技术
以NEC的开发目标为例,为实现在办公室环境下使用的屏幕尺寸(LCD板)
能显示出照片质量效果,要求:(1)LCD的精细度必须在每英寸200像素点
(200ppi)以上;(2)为保持LCD低电力消耗的优良特性,像素的开口率必须
达到50%以上;(3)设法使大型LCD板容易利用大型玻璃基板;(4)为了能充
分利用现有的设备和材料,采用a-Si TFT结构。
为了实现上述的技术对策目标,利用以往的CF结构LCD是无法实现的,然
而,NEC采用了TFT上彩色滤光片(CF on TFT)结构后,情况就大不一样(图
2)。在以往的LCD结构里,由于彩色滤光片CF叠合需要留出相当余量,使
能透过背照光线的部分(开口部分)缩小;在CF on TFT结构里,将R.G.B三
元色滤光片都分别安装到TFT玻璃基板上,而且各元件都精细化,LCD开
口部分几乎是100%地可透过背照光。这种CF on TFT结构LCD的最大
优点是有效地缓解了超高精细化带来的开口率急剧下降的矛盾。特别是
大型玻璃基板里的CF和TFT叠合问题,由于CF on TFT结构而得到解决。
此外,它对于提高背照光利用效率和降低TFT-LCD模块功耗也可发挥重
要作用。
仅就CF on TFT结构LCD板制工艺而论,由于它不必象以往的LCD那样在
把前玻璃基板和TFT玻璃板叠合时需要用掩模对准(因为前玻璃板上,已
只有公共电极,叠合时不存在对准问题)。这对于生产时提高劳动生产率
极有好处,越是大型LCD,生产效率越高。
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