Question

薄膜晶体管液晶显示器的架构及分类

Answer 1

寻常的液晶显示器好比计算器（calculator）的显示面版，其图像元素是由电压直接驱动；当控制一个单元时不会影响到其他单元。当像素数量增加到极大如以百万计时，这种方式就变得不实际，注意到每个像素的红、绿、蓝三色都要有个别的连接线。 为了避免这种困境，将像素排成行与列则可将连接线数量减至数以千计。如果一列中的所有像素都由一个正电位驱动，而一行中的所有像素都由一个负电位驱动，则行与列的交叉点像素会有最大的电压而被切换状态。然而此法仍有些问题，即是同一行或同一列的其他像素虽然受到的电压仅为部分值，但这种部份切换仍可使像素变暗（以不切换为亮的液晶显示器而言。）解决方法是每个像素都添加一个配属于它的晶体管开关，使得每个像素都可被独立控制。晶体管所拥有的低漏电流特征所代表的意义乃是当画面更新之前，施加在像素的电压不会任意丧失掉。每个像素是个小的电容器，前方有着透明的铟锡氧化物（ITO）层，后方也有透明层，并有绝缘性的液晶处在其中。
此种电路布置方式很类似于动态访问存储器，只不过整个架构不是建在硅晶圆上，而是建构在玻璃上。许多硅晶圆制程技术所需的温度会超过玻璃的熔点。寻常半导体的硅基质是利用液态硅长出很大的单晶，具有晶体管的良好特质。而薄膜晶体管液晶显示器所用到的硅层是利用硅化物气体制造出非晶硅层或多晶硅层，这种制造方法较不适合做出高等级的晶体管。 TN
TN+film（Twisted Nematic +film）是最常见的类型，主因于产品低价及多样性。在现代的TN型皮肤上，像素的反应时间已快到足以大幅减少残影问题，甚至在规格上反应时间已经很快，但这个传统反应时间是由ISO制定的标准，只定义了由全黑至全白的转换时间，但并不表示是灰阶间的转换时间。在灰阶之间的转换时间(这是平常液晶实际上较频繁的转换)比由ISO所定义的要来得久。现在使用的RTC-OD(Response TimeCompensation-Overdrive)技术，让制造商得以有效的降低不同灰阶间(G2G)的转换时间，然而，ISO所定义的反应时间实际上并未改变。反应时间现在被用G2G的数字来表示，例如4ms及2ms，在TN+Film的产品上已司空见惯。这个市场策略，拥有相对于VA型较低成本的TN型皮肤，已在主导TN于消费性市场的走向。TN型显示器苦于视角上的限制，特别是在垂直方向上，而且大部份无法显示由现行绘图卡输出的16.7百万色(24位的真实色彩)。经由特殊的方式，RGB三色使用6 bits来当作8bits用，它使用结合邻近像素的降阶法去趋近24-bits色彩,以此来模拟出所需的灰阶。也有人使用FRC(Frame Rate Control)
对液晶显示器来说，像素实际的穿透率一般不会与施予的电压成线性变化。
B-TN（Best TN）由三星发展。改善TN色彩与反应时间。
VA CPA（Continuous Pinwheel Alignment）由夏普开发 。色彩再现高，产量少价格贵。MVA（Multi-domain Vertical Alignment）由富士通于1998年开发，目的是作为TN与IPS的折衷方案。在当时，它拥有快速的像素反应、广视角及高对比，但相对的犠牲了亮度与色彩再现性。分析家预测MVA技术将主导整个主流市场，但TN却拥有此优势。主因为MVA的成本较高，及较慢的像素反应(它会在小变化亮度时戏剧性的增加)。
P-MVA（Premium MVA）改善MVA可视角度与反应时间。A-MVA（Advanced MVA）由友达发展。S-MVA（Super MVA）由奇美发展。VAextreme由奇美发展。PVA（Patterned Vertical Alignment）由三星发展，虽然三星称其为目前具有最好对比的技术，不过却也存在着与MVA相同的问题。S-PVA(Super PVA)由三星发展，改善PVA可视角度与反应时间。C-PVA由三星发展。
IPS IPS（In-Plane Switching）由日立在1996为改TN型皮肤的不良视角及色再现性而发展出来的。这种改善却增加了反应时间，它的初始就是50ms的等级,IPS型的皮肤成本也是极昂贵的。
S-IPS（Super IPS）拥有IPS技术的优点之外,又改善了像素的更新时间。色再现性更接近CRTs，价格也降低，然而对比仍然十分不佳。目前S-IPS仅应用于专业目的的较大型显示器上。