a&s专业的自动化&安全生态服务平台
公众号
安全自动化

安全自动化

安防知识网

安防知识网

手机站
手机站

手机站

大安防供需平台
大安防供需平台

大安防供需平台

资讯频道横幅A1
首页 > 资讯 > 正文

LCD显示技术发展及应用浅析

随着视频监控的广泛应用,人们不仅追求终端监视设备的显示效果,而且还对监视设备的无辐射、无闪烁、环保、节能等指标也越来越关注。
资讯频道文章B

【安防知识网】随着视频监控的广泛应用,人们不仅追求终端监视设备的显示效果,而且还对监视设备的无辐射、无闪烁、环保、节能等指标也越来越关注。正是在这市场需求的催化下,伴随LCD显示技术的长足进步,LCD监视器应用得到了极大的发展。早期的LCD在亮度、响应时间、对比度和可视角度上都还不能达到主流显示设备的需求,特别是有的LCD监视器响应时间甚至在40ms以上,拖尾现象严重,仅适用于对静止图像的监视,这些局限性大大限制了LCD监视器的应用。

  随着TFT面板技术和工艺的逐渐成熟,使得TFT-LCD在响应时间、对比度、亮度、可视角度等方面都有了很大的进步,缩小了与传统CRT监视器的差距。如:SAMSUNG的LCD监视器响应时间已经做到了5ms,对比度达到了1000:1,亮度做到了300cd/m2,基本上杜绝了拖尾残影的现象,LCD的最大障碍已经被技术前进的车轮碾得粉碎。回顾LCD技术的进步,始终围绕着同样一个主题——“追求视觉舒适性的极限”。

  LCD技术的发展

  1888年澳大利亚植物学家莱尼茨尔(Reinitzer)首先发现液态晶体的存在,之后,便开启了相关基础技术的研究。1968年美国RCA公司科学家G.H.Heilmeier根据液晶动态散射(Dynamic scattering)效应,将液晶做成显示器,液晶显示器(Liquid crystal display,LCD)产业便开始成形。美国是LCD技术的原始推动者,日本是最先将此技术商品化的国家之一,1973年,Sharp公司成功开发出以LCD为显示面板的计算器与手表,并带动许多厂商(如Hitachi、NEC、Toshiba等)加入到LCD产品开发的生产行列。而日本在LCD市场的独占情况一直延续到1995年,直到韩国厂商推出TFT (Thin film transistor)LCD而终结。韩国厂商包括SAMSUNG、Hyundai等延续其在半导体产业的发展经验,利用反向工程(Reverse engineering)原理,学习日本的TFT-LCD技术,于90年代未已达到超过30%的市场占有率,并取代日本成为此产业的领先者。而同时,台湾也掀起了一股TFT-LCD研发和生产的热潮。

  LCD显示技术回顾

  目前常用的LCD监视器多采用TFT面板(薄膜晶体管液晶)制成,尽管LCD有多个类型,但有的类型并不适合用作彩色监视器,下面简单介绍LCD技术。

  LCD屏主要分为TN(Twisted Nematic-LCD,扭曲向列LCD)型、STN(Supertwisted nematic)型和TFT(Thin film transistor)型三种。(其实在TN类中还包括双层超扭曲向列型(DSTN,全称Dual Scan Tortuosity Nomograph,早期笔记本电脑和目前手机等数码设备上皆有采用)。

  其中TN、STN二种的显示原理相同,为被动矩阵式,只是液晶分子的扭曲角度不同,TN扭曲角度为90度,STN的液晶分子扭曲角度为180度~270度。[nextpage]

  TN屏包括玻璃基板、ITO膜、配向膜、偏光板等制成的夹板,上下二夹层,每个夹层都包含电极和配向膜形成的沟槽,上下夹层中是液晶分子,在接近上部夹层的液晶分子按照上部沟槽的方向来排列,而下部夹层的液晶分子按照下部沟槽的方向排列。上下沟槽呈十字交错,即上层的液晶分子的排列是横向的,下层的液晶分子排列是纵向的,而位于上下之间的液晶分子接近上层的就呈横向排列,接近下层的则呈纵向排列。整体看起来,液晶分子的排列就像螺旋形的扭转排列,因而TN-LCD被称为扭曲向列显示器。一旦给液晶分子加电后,由于受到电压的影响,不再按照正常的方式排列,而变成竖立的状态。而液晶显示器的夹层贴附了两块偏光板,这两块偏光板的排列和透光角度与上下夹层的沟槽排列相同,在正常情况下光线从上向下照射时,通常只有一个角度的光线能够穿透下来,通过上偏光板导入上部夹层的沟槽中,再通过液晶分子扭转排列的通路从下偏光板穿出,形成一个完整的光线穿透途径。当液晶分子竖立时光线就无法通过,结果在显示屏上出现黑色。这样会形成透光时为白、不透光时为黑,字符就可以显示在屏幕上了,这便是最简单的显示原理。

  而STN-LCD与TN-LCD的最主要差别是在于液晶分子排列从TN型的90度扩大180度~270度,其目的在于增加显像对比。由于STN型属于复屈折射性,故其背景颜色通常为黄色或蓝色,为达到彩色化之功能,常以加上一层色补偿板使其颜色变为黑白色板,再加彩色滤光片而呈彩色功能。截至1993年以前,办公室自动化产品包括膝上型PC、笔记型PC等产品之平面显示器,以使用黑白色或16及64色的STN-LCD为主。

  TFT-LCD则采用与TN系列LCD截然不同的显示方式,为主动矩阵式。TFT-LCD的结构与TN-LCD液晶显示器基本相同,只不过将TN-LCD上夹层的电极改为FET晶体管,而下夹层改为共通电极。TFT-LCD液晶显示器的显像原理是采用“背透式”照射方式。当光源照射时,先通过下偏光板向上透出,借助液晶分子来传导光线。由于上下夹层的电极改成FET电极和共通电极,在FET电极导通时,液晶分子的排列状态同样会发生改变,也通过遮光和透光来达到显示的目的。由于FET晶体管具有电容效应,能够保持电位状态,先前透光的液晶分子会一直保持这种状态,直到FET电极下一次再加电改变其排列方式为止。

  TFT型以薄膜晶体管对像素寻址,置于显示行列之交叉点作为启闭像素的开关,亦即其彩色滤光片是内藏在TFT中每一像素中,直接以晶体管驱动,控制其电压,使其达到高对比,快速反应及较广视角等特性,故其显像品质较TN型为佳。由于TFT型LCD在响应速度、彩色度等效果上可与CRT相比,价格差距虽仍偏大,但已逐渐成为平面显示设备的主流。

  从图1可看到这三种显示技术的不同之处。

图1  三种显示技术对比图

  [nextpage]LCD监视器关键部件面板的生产线

  LCD监视器主要是由液晶面板、显示模组、电源、机壳等四部分组成,其中液晶面板是其最重要的元器件,监视器厂家的面板主要是从专业生产LCD液晶屏的厂家处购买,而在生产过程中,LCD监视器的响应时间、分辨率、亮度、视角范围等因素均由液晶屏来决定,因此液晶屏的生产线是非常重要的,在生产过程中液晶屏的切割技术也至关重要。

  生产TFT-LCD面板的生产线可分为三代线、四代线、五代线、六代线、七代线、八代线等生产线,不同生产线的切割技术不同,相应生产出的液晶屏也是不同的。其中第三代生产线TFT玻璃基板尺寸为550mm×650mm,可切割成4片15寸液晶监视器面板;第四代的玻璃基板尺寸为680mm×880mm,可切割成6片15寸面板;五代线生产基板尺寸为1100×1250mm,可以切割12片17寸面板或6片24英寸面板;六代线生产基板尺寸为1100×1250mm,可以切割12片17寸面板或6片24英寸面板;七代线生产基板尺寸为1100×1250mm,可以切割12片17寸面板或6片24英寸面板;而八代线生产的基板则可以切割8张46英寸面板或6张52英寸面板。

  目前大多面板厂商如三星电子面板厂的八代线已经投产,除了一些技术的革新(例如亮度对比度、响应时间的改进)外,由于面板在整个LCD显示器的总成本中要占到80%,所以面板成本的下降会直接影响着LCD监视器价格的下降。

  LCD监视器应用现状

  目前虽然LCD在清晰度、对比度、色彩方面未完全达到CRT的效果,但是LCD产品已与CRT的区别已经不太明显,相反LCD由于其自有的一些特点,已受到不少用户的青睐。如LCD具有无辐射、无闪烁、无失真等特点,用户长时间观看不易疲劳,效率较高,具有绿色、环保、健康的新概念。又如其采用纯平面的超薄设计,可节省更大空间。还有节能,LCD监视器只有CRT五分之一的耗电量。在这些方面,LCD监视器拥有CRT监视器不可比拟的优势,因此其市场占有率已在逐渐扩大。

  当前主流的LCD监视器的主流尺寸是17寸/19寸,部分厂家也顺应用户的需求,推出更大尺寸的监视器,如三星电子推出的32寸/40寸(SAMSUNG),以满足用户大画面的需求。

  但当前LCD应用较之CRT还是较少,其受制的主要原因主要是成本太高,另外是由当前行业的应用惯性和模拟监控时代的特征所决定,因此在一定程度上还限制着LCD监视器的发展。

  结语

  笔者认为,目前虽LCD监视器取代CRT监视器产品还要有待整个行业的发展,但这个趋势已非常明确。相信随着数字前端的逐步使用,LCD监视器将会得到更加广泛的应用,而未来,更有向网络显示终端发展之势。

参与评论
回复:
0/300
文明上网理性发言,评论区仅供其表达个人看法,并不表明a&s观点。
0
关于我们

a&s是国际知名展览公司——德国法兰克福展览集团旗下专业的自动化&安全生态服务平台,为智慧安防、智慧生活、智能交通、智能建筑、IT通讯&网络等从业者提供市场分析、技术资讯、方案评估、行业预测等,为读者搭建专业的行业交流平台。

免责声明:本站所使用的字体和图片文字等素材部分来源于互联网共享平台。如使用任何字体和图片文字有冒犯其版权所有方的,皆为无意。如您是字体厂商、图片文字厂商等版权方,且不允许本站使用您的字体和图片文字等素材,请联系我们,本站核实后将立即删除!任何版权方从未通知联系本站管理者停止使用,并索要赔偿或上诉法院的,均视为新型网络碰瓷及敲诈勒索,将不予任何的法律和经济赔偿!敬请谅解!
© 2024 - 2030 Messe Frankfurt (Shenzhen) Co., Ltd, All rights reserved.
法兰克福展览(深圳)有限公司版权所有 粤ICP备12072668号 粤公网安备 44030402000264号
用户
反馈