2016年5月31日

超薄電視的未來(上)—LTPS、IGZO、OLED 技術

作者/曲建仲(臺灣大學電機工程學系博士,美商德州儀器公司市場行銷與資深應用工程師,負責嵌入式處理器與無線微控制器相關產品,應用在各種工業與消費性電子產品與物聯網。)

鴻夏戀終於簽約了,鴻海取得夏普夢寐以求的LTPS、IGZO、OLED等6大關鍵技術佔據了所有的新聞版面,號稱這些技術足以抗衡三星新一代的顯示器技術,到底什麼是LTPS、IGZO?什麼又是OLED?這些新的面板技術與目前的液晶顯示器(LCD)有什麼不同之處,讓這些國際大廠趨之若鶩?

液晶顯示器
液晶顯示器(Liquid Crystal Display, LCD)的構造如圖一所示,如果我們將液晶顯示器的某一部分放大,可以得到如圖所示紅(R)、綠(G)、藍(B) 不停地反覆的排列,當我們從側面觀察液晶顯示器的一個畫素,可以得到圖的構造,由液晶顯示器的後方向前方,依序為背光模組、後偏光片、後導電玻璃(後玻璃基板+ 後透明電極)、薄膜電晶體(主動矩陣式的液晶顯示器才有)、前導電玻璃(前玻璃基板+ 前透明電極)、彩色濾光片、保護玻璃、前偏光片等,構造真是複雜!......【更詳細的內容請見科學月刊第558期】


圖一

1 前偏光片:主要的目的在決定是否要讓旋轉後的極化光通過,如果可以通過則眼睛看起來是「亮(白)」,如果無法通過則眼睛看起來是「暗(黑)」。

2 彩色濾光片:在塑膠薄片上塗佈紅(R)、綠(G)、藍(B)三種不同顏色的顏料,不停地反覆排列在顯示器的整個畫面上,稱為「彩色濾光片(Color filter)」。彩色濾光片當白光(紅、綠、藍的混合光)通過「紅色的濾光片」,則只有紅光可以通過,綠光、藍光被吸收,所以眼睛只看到紅光,當白光通過綠色或藍色的濾光片,道理亦同。「濾光片」其實就是濾掉我們不要的顏色,只讓我們想要的顏色通過。圖中的彩色濾光片只畫出一個畫素來代表而已,實際上應該是RGB 三種不同顏色,不停地反覆排列在顯示器的整個畫面上。

3 前導電玻璃:與後導電玻璃相同。

4 薄膜電晶體:在「後導電玻璃」的上面使用半導體製程技術成長「開關元件」,如圖一所。最簡單的開關元件就是「CMOS」,但是CMOS 必須具有金屬、氧化物、半導體的結構,必須成長在矽晶圓上才行,要在導電玻璃上成長開關元件沒辦法使用CMOS,因此必須另外設計一種開關元件,它的工作原理和「CMOS」很像,我們稱為「薄膜電晶體(Thin Film Transistor, TFT)」,使用薄膜電晶體製作的液晶顯示器稱為「薄膜電晶體– 液晶顯示器TFTLCD)」,屬於「主動矩陣式(Active Matrix, AM)」的控制方式。

5 後導電玻璃:在玻璃基板上使用濺鍍法(Sputter) 成長「氧化銦錫(Indium Tin Oxide, TO)」形成可以導電的玻璃,稱為「導電玻璃」。ITO 是一種陶瓷(金屬氧化物),幾乎所有的陶瓷都是絕緣體,但是科學家發現ITO 不但可以導電,而且在厚度很薄的時候,還是透明的,故稱為「透明電極」。

6 後偏光片:由於光源發出來的白光為「非極化光」,後偏光片主要的目的在使非極化光變成「極化光」。

7 背光模組:背光模組包括光源、反射板、導光板等元件組成,使光源均勻分布在整個液晶顯示器的畫面上。



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