介绍了液晶的基本原理，除了液晶面板，LCD最重要的两个要害技能是什么?本章要跟咱们介绍液晶面板工业除了液晶面板以外最重要的两个部件，背光模组与驱动电路IC模组，因为LED现已彻底替代CCFL了，所以背光部分咱们只介绍LED背光，驱动IC技能不是我的特长，我会尽量把我了解的部分100%传授给咱们，最终我还整理了LCD的本钱结构与LCD的工业链，期望咱们能够用最轻松的心境了解最重要的显现职业：LCD液晶显现器。
液晶显现器的光源(LCD light source)
液晶显现器的背光品种
因为液晶分子自身不会发光，咱们仅仅运用液晶分子「躺在玻璃上」或「站在玻璃上」来操控对错罢了，真实会发光的其实是发光二极管(LED)或冷阴极灯管(CCFL)，咱们称为「光源(Source)」。
LED背光技能：
LED电视是通过发光二极管替代CCFL冷阴极荧光灯管，来完成更好的照明显像作用。不过，LED背光开展至今也在不断进化，所以首要用于三品种型，显现作用也不尽相同。
图一 三种不同的背光原理图
a.直下式LED背光：
首要是在背光板上布满LED灯，完成均匀的照明作用。特征在于画质细腻，背光源可设置区域，也便是说所谓的“部分控光”技能，然后针对不同的色彩完成独自处理。不过，这种背光技能会影响电视的厚度，所以一些以超薄为卖点的电视转向另一种背光技能。
如图一(a)所示，直下式背光源工艺简略，不需求导光板，LED阵列置于灯箱底部，从LED宣布的光通过底面和周围面反射，再通过外表的扩散板和光学模组均匀射出。直下式背光源的厚度由灯箱底部和散射板的间隔决议，一般厚度越厚，背光源的光均匀性就越好。在背光源较薄的情况下，色彩和亮度均匀性就成了直下式背光源的技能要害。LED灯的光场散布类型对背光源的色彩和亮度均匀性起着重要作用，背光源所用LED灯一般有朗伯型和边发射型两种，因为边发射型LED 更有利于背光源的光均匀性，直下式背光源大都选用边发射型LED。可是大视点边发射LED因为其间心光强偏低，易构成暗斑，影响背光源的均匀性。
b.侧入式LED背光：
十分简略了解，侧入式LED背光是在液晶面板四周架起LED灯泡，照耀到导光板后完成液晶屏照明。因为灯泡更少，所以运转电视厂商将电视机身规划得愈加轻浮，市面上干流的超薄电视均选用这种技能。不过，因为一些先天缺陷，无法完成部分控光，色彩体现方面不及直下式那么出色。
如图一(b)所示，侧光式背光模块行将点状光源设置在通过特别规划的导光板侧边作为背光源，运用LED颗数较少;而因光源置于导光板侧边，LED受颗数及亮度约束，仍需将光均匀涣散整个平面上时，会构成当面板面积越大，光源辉度运用越有限。因LED背光源放在产品的周围面，因而后边只需求添加导光板就能够液晶产品的外观厚度能够做到很薄，比方索尼的ZX1系列，它便是选用侧光式背光模块。
c.量子点技能：
最近很盛行的“量子点电视”，其实也是一种新式的背光技能。它的特征在于运用了纳米晶体原料替代LED光源，完成更纯洁、色彩复原更传神的背光色彩，将液晶电视的色彩作用提高到可比美OLED的水平。所以，选用量子点技能的液晶电视，也是现在市场中显现作用最好、价格最贵重的。
量子点技能是提高色域的新办法。量子点由锌、镉、硒和硫原子构成，是晶体直径在2-10纳米之间的纳米资料。因为它的光电特性共同，遭到光电影响后，会依据量子点的直径巨细，宣布各种不同色彩的十分纯粹的高质量单色光。根据这一特性，假如把量子点资料用在电视的背光源上，用蓝色LED照耀就能宣布全光谱的光，然后对背光进行精密调理，从而大幅提高色域体现，让色彩愈加明显。
如图一(c)所示，能够看出量子点技能也需求蓝色LED的激起，进一步证明晰蓝色LED创造的重要性。量子点背光的并不杂乱，将量子点制成薄膜，放置在蓝色LED和液晶面板之间，这样就能够有用的提高液晶面板的色域了。量子点自身体积就十分的小，因而量子点薄膜的厚度也是能够操控的很好，不会让液晶显现设备的厚度添加。
液晶显现器的驱动办法
任何显现器的屏幕外表都散布着鳞次栉比的「像素(Pixel)」(例如：HDTV有1920×1080×200万个像素)，假如是五颜六色显现器，则有必要再将每一个像素切割成红(R)、绿(G)、蓝(B)三个「次像素(Sub pixel)」，当屏幕上显现任何一个画面时，有必要别离操控RGB三个次像素不同的亮度， 才干让每一个像素显现出一种色彩，而200万个像素散布在整个屏幕外表上，才干够显现出咱们所要的画面，并且每一秒钟还要能够快速地切换不同的色彩才干让眼睛看成是接连的画面。问题是：怎么在这么短的瞬间操控屏幕上200万个像素要「开」仍是要「关」呢?答案咱们必定耳熟能详，便是运用「驱动集成电路(Driver IC)」。
液晶显现器的首要电路结构如图二所示，包含：
驱动IC：用来驱动每一个像素的开与关。
操控IC：用来传送操控信号。
图画处理电路：一般包含数字信号处理器(DSP)、印象紧缩与解紧缩芯片等集成电路(IC)。
直流变压电路：供给液晶显现器所需求的直流与沟通电压。
液晶显现器现在最常运用的驱动办法有「被迫矩阵式」与「主动矩阵式」两种，简直一切新式显现器的驱动办法都是这两种之中的一种：
图二 液晶显现器的电路结构
被迫矩阵式(Passive matrix)
「被迫矩阵式(Passive matrix)」的液晶显现器结构如图三(a)所示，由图中能够看出，前通明电极为水平扫描线，后通明电极为笔直扫描线，通明电极都是制造在玻璃的内侧，能够接触到液晶，所以通电今后能够让液晶旋转，咱们能够幻想成，当时通明电极的某一条水平扫描线有电压，后通明电极的某一条笔直扫描线也有电压，则两条电极穿插的那个像素就会有电压，如图三(b)所示。
图三 被迫矩阵式(Passive Matrix)液晶显现器的结构
操控每一个像素的「开关电路」与驱动电路别的制造在电路板上，这种办法所制造出来的开关电路是直接运用「CMOS」制造在硅晶圆上，所以是归于「单晶硅」所制造的开关，导电性较好，作业速度较快，可是，当驱动IC将每个像素要开仍是要关的信号送过来今后，还有必要通过开关电路，再经由导线传送到每个像素上，尽管电信号在导线中传输的速度很快，可是在播映电视画面的时分，每个像素有必要在很短的时刻内反响，所以这么一段短短的导线就足以构成画面「推迟(Delay)」现象，看起来每个画面都会有残影，假定电视影片中有一个人跑过去，则会看到后边跟着一个影子跑过去。
被迫矩阵式的液晶显现器因为每个像素反响速度比较慢，不合适运用在能够观看电视影片的显现器上，所以只能运用在电子表、电子字典、手机、个人数字助理(PDA)、游戏机等电子产品上。
主动矩阵式(Active matrix)
「主动矩阵式(Active matrix)」的液晶显现器结构如图四(a)所示，由图中能够看出，前通明电极为水平扫描线，后通明电极为笔直扫描线，在后通明电极的玻璃上方，每个像素还制造了「薄膜晶体管(TFT)」，通明电极都是制造在玻璃的内侧，能够接触到液晶，所以通电今后能够让液晶旋转，咱们能够幻想成，驱动电路将信号直接送入每个像素，驱动薄膜晶体管进行开或关的动作，当某个像素的薄膜晶体管被翻开，则这个像素马上就会有电压，当某个像素的薄膜晶体管被封闭，则这个像素马上就没有电压，如图四(b)所示。
图四 主动矩阵式(Active Matrix)液晶显现器的结构
操控每一个像素的「开关」是直接制造在后玻璃基板上，称为「薄膜晶体管(TFT)」，因为它就在每个像素的周围，当驱动IC将每个像素要开仍是要关的信号送过来今后能够马上反响，所以速度很快，不会构成画面「推迟(Delay)」现象，关于非晶与多晶的不同是归于固体资料的结晶性质，后续会帮咱们科普科普。
主动矩阵式的液晶显现器因为每个像素反响速度比较快，合适运用在能够观看电视影片的显现器上，所以能够运用在个人计算机、笔记本电脑、液晶电视等电子产品上。
液晶显现器的品种
一般咱们都是将液晶显现器按照产品运用分为四大类，包含：扭转向列型-液晶显现器(TN-LCD)、超扭转向列型-液晶显现器(STN-LCD)、薄膜晶体管-液晶显现器(TFT-LCD)与低温多晶硅-液晶显现器(LTPS-LCD)等，其间TN与STN其实是液晶的品种，而TFT与LTPS是指开关组件的不同，因为前期的对错液晶面板都是被迫矩阵式，因而才会呈现TN与STN这两类，现在咱们来介绍它们的不同。
扭转向列型-液晶显现器
扭转向列型液晶(TN)分子会在两片导电玻璃之间分成数层，每一层的液晶分子都会旋转一个视点，并且第一层与最终一层液晶分子旋转视点「小于90°」，如图五(a)所示。扭转向列型液晶(TN)的每一层分子旋转的视点比较小，在化学的观念上咱们称这种液晶分子的「能量较低，比较安靖」，当咱们外加电压时，液晶会站在玻璃上，比较安靖的TN分子就好像「躺在玻璃上的分子相同，很安靖很舒畅」，所以遭到外加电压时反响比较慢，需求比较长的时刻才干站在玻璃上，这种液晶显现器的对错反响速度比较慢。
长处：驱动电压较低、耗电量较低、制造简略本钱较低。
缺陷：反响速度慢、有残影产生，只合适做对错显现器。
运用：电子表、电子计算器、电子字典。
图五 扭转向列型液晶(TN)与超扭转向列型液晶(STN)的界说
超扭转向列型-液晶显现器
超扭转向列型液晶(STN)分子会在两片导电玻璃之间分成数层，每一层的液晶分子都会旋转一个视点，并且第一层与最终一层液晶分子旋转视点「大于90°(180°～240°)」，如图五(b)所示。超扭转向列型液晶(STN)的每一层分子旋转的视点比较大，在化学的观念上咱们称这种液晶分子的「能量较高，比较不安靖」，当咱们外加电压时，液晶会站在玻璃上，比较不安靖的STN分子就好像「半蹲在玻璃上的分子相同，很不安靖很不舒畅」，所以遭到外加电压时反响比较快，马上就站在玻璃上了，这种液晶显现器的对错反响速度比较快。
长处：反响速度较TN快、制造较TFT简略。
缺陷：反响速度依然不够快、只合适做灰阶或高彩显现器。
运用：五颜六色手机、五颜六色个人数字助理(PDA)、数字相机。
薄膜晶体管-液晶显现器
操控每一个像素的薄膜晶体管(TFT)是直接制造在玻璃上，咱们运用化学气相堆积(CVD)在玻璃上方生长一层非晶硅，再将薄膜晶体管(TFT)制造在非晶硅上方，因为玻璃基板是「非晶」所以制造在上面的开关也是「非晶」。因为玻璃的「转化温度(Trnasition temperature)」大约300°C，转化温度其实便是「软化温度」，也便是升温到300°C时玻璃会开端软化，所以制程温度不能超过300°C，不然玻璃就软掉了。在制程温度低于300°C的条件下，运用化学气相堆积(CVD)在玻璃上方制造「非晶硅」的薄膜晶体管(TFT)，称为「低温非晶硅(Low temperature amorphous silicon)」，现在咱们所称号的「薄膜晶体管-液晶显现器(TFT-LCD)」都是运用低温非晶硅制程。
长处：反响速度较STN快、可制造全彩显现器。
缺陷：薄膜晶体管制造困难、本钱较STN高、非晶硅的导电性欠安所以驱动电压较高、非晶硅的导电性欠安所以耗电量较高、非晶硅的薄膜晶体管较大所以开口率较低。
运用：全彩液晶显现器、笔记本电脑、液晶电视。
低温多晶硅-液晶显现器
其实运用多晶硅制造的显现器能够分为「高温多晶硅(HTPS)」与「低温多晶硅(LTPS)」两种：
高温多晶硅(HTPS：High Temperature Poly Silicon)：
因为运用非晶硅制造的薄膜晶体管(TFT)，导电性较差，作业速度较慢，假如咱们期望添加作业速度，则有必要运用「单晶硅」最好，不幸的是，因为玻璃自身对错晶，因而不行能在非晶的玻璃基板上生长单晶硅，科学家们想出了一个好主意，便是运用「退火(Anneal)」的办法，先使固体资料的温度升高，再缓慢冷却构成多晶。如图六(a)所示，咱们将玻璃与「非晶硅薄膜」放进高温炉中，升温到600°C，再缓慢冷却到室温，就能够变成「多晶硅薄膜」，这种制程称为「高温多晶硅(HTPS)」。
因为玻璃的转化温度大约300°C，将玻璃升温到600°C时玻璃会开端软化，所以在高温多晶硅(HTPS)制程不能运用玻璃作为基板，有必要将导电玻璃的「玻璃(Glass)」换成「石英(Quartz)」才行，石英(Quartz)是「二氧化硅的单晶」，熔点高达1200°C，可是价格极高，并且尺度愈大的石英，价格是成等比级数添加(和钻石很像)，所以高温多晶硅(HTPS)不行能运用在贱价的大尺度液晶显现器，前期都是运用在「液晶投影显现器」内的高分辨率、小尺度液晶面板，一般小于3级已，关于液晶投影显现器将在后边具体介绍。
低温多晶硅(LTPS：Low Temperature Poly Silicon)：
由上面的介绍不难发现，其实咱们想要进行「退火(Anneal)」的部分只要薄膜晶体管(TFT)罢了，将玻璃基板与薄膜晶体管整块放进高温炉中加热其实是很笨的做法，咱们无妨考虑看看，有什么办法能够只加热薄膜晶体管，却能够使玻璃基板保持在低温呢?聪明的科学家们创造了新的技能，称为「激光退火(Laser anneal)」，如图六(b)所示，将玻璃与「非晶硅薄膜」放进激光退火炉中，运用高能量的激光入射到透镜，再聚集到非晶硅薄膜上加热，升温到600°C，再缓慢冷却到室温，就能够变成「多晶硅薄膜」，而激光退火炉的下方有冷却水管，能够将玻璃基板的温度保持在300°C以下，怎么样，这么简略的办法你()是不是也想到了呢?
长处：反响速度最快、多晶硅的导电性较佳所以驱动电压较低、多晶硅的薄膜晶体管较小所以开口率较高。
缺陷：激光退火技能没有老练，产品良率较低。
运用：全彩液晶显现器、笔记本电脑、液晶电视。
图六 高温多晶硅(HTPS)与低温多晶硅(LTPS)制程示意图
液晶显现器工业(LCD industry)
液晶显现器工业结构
液晶显现器工业结构如图七(a)所示，包含上游工业的液晶资料、光刻版、氧化铟锡(ITO)、偏光片、玻璃基板、滤光片、驱动IC、胶带主动接合(TAB：Tape Automated Bonding)封装、背光源、导光板、背光模块等;中游工业的显现面板拼装、显现器模块拼装等; 下流工业的液晶显现器拼装等，上中下流工业的代表厂商如表一所示。
液晶显现器资料本钱
液晶显现器的资料本钱如图七(b)所示，其间五颜六色滤光片占24%，偏光片占11%、背光模块占17%、驱动IC占17%，只要这四项就占了液晶显现器将近70%的资料本钱，其间五颜六色滤光片与偏光片都与显现器的尺度有很大的联系，尺度愈大，五颜六色滤光片与偏光片所运用的面积愈大，本钱愈高。
图七 液晶显现器工业结构与资料本钱
表一 液晶显现器的工业结构与代表厂商
受惠于中国大陆对面板的巨大需求，LCD工业除了部分上游资料与下流的品牌，基本上现已是咱们能够把握的技能与产品，再过三年左右，LCD工业或许会跟LED工业相同，成为中国大陆的囊中之物，再霸占LCD工业之后，下一个会是什么工业呢?
IC集成电路，中国大陆现已发起了进攻的号角!
