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1、第一章平面面板顯示器的種類 市場 技術及其應用 參考資料 1 平面面板顯示器基本概論二版顧鴻壽 周本達 陳密 張德安 樊雨心 周宜衡編著出版者 高立書號 232526發行日期 2005年8月2 顯示器原理與技術趙中興編著出版者 全華書號 03185 01發行日期 1999 1 1前言1 2平面面板顯示器的種類及其特性1 平面面板顯示器的種類區分平面面板顯示器的結構及其特性1 3平面面板顯示器的市場及其技術1 平面面板顯示器的市場趨勢2 平面面板顯示器的技術趨勢1 4平面面板顯示器的應用領域與未來展望 1 1前言 平面面板顯示器 FlatPanelDisplay FPD 意指其顯示器之正面面板之
2、玻璃基板是平面式 而不同於傳統陰極射線映像管的 CathodeRayTube CRT 弧面式 但是近年來 由於技術的創新和製造的改善 而有所謂平面面板的陰極射線映像管的顯示器產生 由於微電子技術的進步 進而促使資訊 通訊和網路技術及其相關產業蓬勃地發展 呈現各種文字 數據 圖案和動態影像的顯示器 Display 成為不可缺少的必要零組件 並也成為辦公室 交通工具以及日常生活的必需品 平面顯示器是因為輕薄短小 省能源化和多樣化等的要求於1970年代中期所衍生出來而普及化的技術 1980年代則小型文字處理機和筆記型個人電腦的流行 1980年代因個人電腦多樣化及其高性能化 正式地開發出彩色液晶面板在
3、監視器領域的應用 台灣早期曾是世界知名家電大廠電視機和監視器的主要加工和代工的生產基地 1970年台灣正式地開始生產CRT 隨著顯示器製造技術 影像處理技術的發展以及行動電話和筆記型電腦的全球性需求量大幅地成長 進而促使台灣產業界大規模地投資於超扭曲向列型 STN LCD 和非晶矽薄膜電晶體液晶平面顯示器 SiTFTLCD 的生產 1 1前言 1 1前言 台灣 日本和南韓主要液晶平面器製造公司 附錄 參考資料 平面顯示器產業概況與職場發展簡介 附錄 參考資料 平面顯示器產業概況與職場發展簡介 ScreenDiagonal inches 500 PCMonitors 20 40 1000 Per
4、sonalDisplay SDTV 60 PCTV CRT HomeTheater HDTV RPTV Presentations AMLCD Plasma Definition Lines TFTLCD 附錄 參考資料 平面顯示器產業概況與職場發展簡介 附錄 平面顯示器的應用尺寸 參考資料 張文固博士 平面顯示器技術 平面面板顯示器依其光源機制 可分為直視型和反射型 在直射型方面可分為發光型和非發光型 而反射型則有數位微型顯示器和液晶平面顯示器 在發光型方面的平面顯示器 有交流電式或直流電式的電漿面板顯示器 有機的或無機的電激發光平面顯示器 發光二極體平面顯示器 和冷陰極電子發射平面顯示器
5、非發光型方面的平面顯示器 則有二端子型的薄膜二極體元件或金屬絕緣體金屬元件 以及非晶矽低溫多晶矽的薄膜電晶體 1 2 1平面面板顯示器的種類及其特性 1 2 1平面面板顯示器的種類及其特性 面板顯示器中主動元件的結構圖以及分類圖 陰極射線映像管是所有顯示器中最早發展的 彩色陰極射線映像管是由映像管玻璃 螢光粉 網狀陰罩 電子槍和偏向軛等所組成 其如下圖所示 其原理是利用靜電聚焦式的透鏡 將電子槍所發射出的電子 予以收斂聚焦 並且利用偏向軛的磁力偏向 來控制掃描電子束 進而經由網狀陰罩 將電子撞擊紅 綠 藍三原色點狀螢光幕 而呈現不同的色彩 其主要應用是有家庭用的彩色映像管 易及電腦顯示器用的彩
6、色顯示管等影音視訊和資訊類的終端機 1 2 1平面面板顯示器的種類及其特性 1 2 1平面面板顯示器的種類及其特性 CRT顯示器如何展現不同的顔色早期的CRT技術 僅能顯示光線的強弱 展現黑白畫面 當然 對於雷達這一類僅需顯示簡單目標資料的系統來說 黑白CRT的選擇已經是措措有餘了 不過 要輪到電視轉播上頭 彩色CRT技術就變得日形重要了 簡單的說 CRT的彩色原理與自然界光線色彩的產生脫不了關係 參考網站 http www digital idv tw DIGITAL Classroom MROH CLASS oh61 index oh61 htm 自然界所有顔色都是都是由不同波長的光所組合
7、而成 見上圖 我們讓太陽光通過三棱鏡 可以分色出各種不同波長的光所産生的光譜 回到電腦螢幕和電視機的主要構造 位在螢光幕後端是電子束發射裝置 高壓線圈驅動電子槍將電子打在螢幕玻璃上 加上真空的空腔避免了放射電子受到空氣粒子的阻礙 可以準確的在螢幕玻璃上投影 而彩色CRT具有紅 綠色和藍色三支電子槍 三支電子槍同時發射電子打在螢幕玻璃上磷化物上來顯示顏色 這些磷化物受電子的激化因而發色 產生色點 大量的色點組合就形成了我們所看到的畫面 1 2 1平面面板顯示器的種類及其特性 最早發展出來的顯示器 陰極射線映像管 CRT 參考網站 http www digital idv tw DIGITAL C
8、lassroom MROH CLASS oh61 index oh61 htm 1 2 1平面面板顯示器的種類及其特性 CRT機體後端需容納龐大的電子發射設備 1 2 1平面面板顯示器的種類及其特性 CRT關鍵技術 即使是LCD當道的今日 CRT仍有不少死忠的支持者 CRT的色彩與色溫完美表現是其中一個原因之外 另一個重要的因素就是 速度 目前LCD號稱進入2ms的時代 但是CRT卻是以 s的速度在表現 兩者的差距中間仍橫亙著相當地物理障礙 然而 CRT背後也因技術 專利之糾葛分成兩大系列 一是以ShadowMask 影罩 為主的投射方式 另一種則是ApertureGrille 柵欄 參考網站
9、 http www digital idv tw DIGITAL Classroom MROH CLASS oh61 index oh61 htm 1 2 1平面面板顯示器的種類及其特性 參考網站 http www digital idv tw DIGITAL Classroom MROH CLASS oh61 index oh61 htm 影罩技術相當傳統 開發時程也最早 該技術的最大特色就是每一道電子束會對一塊有數千個 畫素 小孔的金屬片進行掃瞄 影罩上的小孔排列呈三角形 以RGB紅 綠 藍三原色點狀分佈 上面密佈著螢光反應劑 一個畫面的產生是由映像管中的電子槍所激發的電子束透過 Shad
10、owmask 定位 精準撞擊在三色螢光點上使其發光 構成畫面 如上圖所示 CRT關鍵技術 CRT關鍵技術 1 2 1平面面板顯示器的種類及其特性 參考網站 http www digital idv tw DIGITAL Classroom MROH CLASS oh61 index oh61 htm 有別於影罩的結構與缺點 上圖ApertureGrille柵欄式映像管採用垂直條狀的遮罩 狀似柵狀孔 顯像原理則與ShadowMask相同 使用螢光材料塗佈在條狀紅 綠 藍三色之後 利用電子束撞擊條狀的螢光質發光 由於柵狀的面積較點狀來得大 因此擴大了色彩飽和度與發光亮度效率 所以柵狀顯示器可以表現
11、出比一般Shadowmask更加亮麗的色彩效果 此一技術同樣也有缺點 就是可以在畫面依稀看出固定條狀的影像遮罩 適合大屏幕與遠距離觀賞 參考網站 什麼是TFT LCD TFT 薄膜電晶體LCD 液晶顯示器TFT LCD發明於1960年 經過不斷的改良在1991年時成功的商業化為筆記型電腦用面板 從此進入TFT LCD的世代 1 2 1平面面板顯示器的種類及其特性 TFT LCD結構 簡單的說TFT LCD面板的基本結構為兩片玻璃基板中間夾住一層液晶 前端LCD面板貼上彩色濾光片 後端TFT面板上製作薄膜電晶體 TFT 當施電壓於電晶體時 液晶轉向 光線穿過液晶後在前端面板上產生一個畫素 背光模
12、組位於TFT Array面板之後負責提供光源 彩色濾光片給予每一個畫素特定的顏色 結合每一個不同顏色的畫素所呈現出的就是面板前端的影像 參考網站 1 2 1平面面板顯示器的種類及其特性 TFTPixelElement TFT面板就是由數百萬個TFTdevice以及ITO IndiumTinOxide 此材料為透明導電金屬 區域排列如一個matrix所構成 而所謂的Array就是指數百萬個排列整齊的TFTdevice之區域 此數百萬個排列整齊的區域就是面板顯示區 參考網站 1 2 1平面面板顯示器的種類及其特性 TFT畫素的結構圖 不論TFT板的設計如何的變化 製程如何的簡化 其結構一定需具備T
13、FTdevice和控制液晶區域 光源若是穿透式的LCD 則此控制液晶的區域是使用ITO 但對於反射式的LCD是使用高反射式率的金屬 如Al等 TFTdevice是一個開關器 其功能就是控制電子跑到ITO區域的數量 當ITO區域流進去的電子數量達到我們想要的數值後 再將TFTdevice關掉 此時就將電子整個關 Keep 在ITO區域 參考網站 1 2 1平面面板顯示器的種類及其特性 上圖為各畫素點指定的時間變化 由t1到tn閘極驅動IC持續選擇開啟G1 使得源極驅動IC以D1 D2到Dn的順序對G1上的TFT畫素充電 tn 1時 閘極驅動IC再度選擇G2 源極驅動IC再從D1開始依序選擇 液晶
14、站立的角度越垂直 越多的光不會被液晶導引 不同角度的液晶站立角度會導引不同數量的光線 以上面的例子來看 液晶站立角度越大 則可以穿透的光線越弱 TNmode 上 下偏光片排列的方向會決定穿透光的強弱 因此只要了解液晶站立的角度會導光的強弱即可 不受導引的光線會被上偏光片所吸收掉 自然界的光 其極性是任意方向的 使用偏光片的功能就是過濾掉大部分的不同方向震盪的光 只讓某一特定方向的光通過 液晶平面顯示器乃是利用液晶表示文字和影像的裝置 液晶本身並不會發光 而顯示器的明暗度 則是利用反射光或背面輔助光源 而產生不同的顯示作用 由於具有輕薄性 低電壓驅動 低耗電性 彩色化 低價格和其它特點等 液晶平
15、面顯示器 大致上可分為簡單或被動矩陣方式和主動矩陣方式兩種類型 其代表結構圖如下圖 簡單或被動矩陣方式 是上下電極間填充有液晶材料 兩個電極是垂直交差的 因電極數少 製程簡單和製造成本低等特點 其應用的範圍 除了用於電算機 手錶和遊樂器等之外 影印機 傳真機和靜態畫面等事務性辦公室機器也在其內 主動式矩陣方式 則是由主動性薄膜電晶體元件負責開關一個一個的畫像素 把要控制的畫象素一個一個獨立地確定其可行性的方法 1 2 1平面面板顯示器的種類及其特性 1 2 1平面面板顯示器的種類及其特性 本身不會發光的 液晶平面顯示器 LCD 主動式矩陣方式和被動矩陣方式的代表性結構圖 電漿面板平面顯示器乃是
16、頂部和底部兩片玻璃基板以0 1mm間隙挾住 而於其間填充氣體 在底部玻璃基板上 塗怖線條狀或瑪賽克狀紅綠藍 RGB 配置的螢光粉體 並使用隔壁層 Rib 或阻隔壁予以隔絕 稱之為畫像素胞 附有數十萬個微細的畫像素胞的玻璃基板 在施加數百伏特電壓 而於其間產生紫外光放電現象 進而使螢光體發光 電漿平面顯示器的種類 依放電所施加的電壓不同 可分為直流型的電漿平面顯示器和交流型的電漿平面顯示器 掃描信號的行電極 Row 在PDP的橫方向受到外加電壓 而傳送信號的列電極則是在PDP的縱方向受到外加電壓 目前電漿平面顯示器以交流型的為主 1 2 1平面面板顯示器的種類及其特性 1 2 1平面面板顯示器的種類及其特性 大尺寸的 電漿面板平面顯示器 PDP 各種不同電漿平面顯示器的代表結構 1 2 1平面面板顯示器的種類及其特性 不同電漿平面顯示器中的代表結構 場發射平面顯示器 是冷陰極電子放出型的顯示器中最具有代表性的產品 其原理類似於真空管之利用針尖放電 而激發螢光體的一種顯示功能 發光原理與陰極射線映像管是相同的 其代表結構圖如下圖 FED是在螢幕背面因電場作用 而放出電子之放射體 陣列地分布
