• 登录后可以发起提问

TFT-LCD基础知识- 结构

BOE知识酷 · 2019-10-16
综述:在TFT LCD中一般采用背光技术,显示屏由许多可以发出任意颜色的光线的象素组成,只要控制各个象素显示相应的颜色就能达到目的了。为了能精确地控制每一个象素的颜色和亮度就需要在每一个象素之后安装一个类似百叶窗的开关,当“百叶窗”打开时光线可以透过来,而“百叶窗”关上后光线就无法透过来。TFT-LCD有三大部分构成,TFT-LCD显示屏、驱动及控制电路、背光源及组件,如图所示。

综述:在TFT LCD中一般采用背光技术,显示屏由许多可以发出任意颜色的光线的象素组成,只要控制各个象素显示相应的颜色就能达到目的了。为了能精确地控制每一个象素的颜色和亮度就需要在每一个象素之后安装一个类似百叶窗的开关,当“百叶窗”打开时光线可以透过来,而“百叶窗”关上后光线就无法透过来。TFT-LCD有三大部分构成,TFT-LCD显示屏、驱动及控制电路、背光源及组件,如图所示。

TFT-LCD整体结构

一、TFT-LCD屏结构:

简单的说,TFT液晶显示屏主要由后板模块、液晶层和前板模块三部分组成。两片玻璃基板中间夹一层液晶。前端LCD面板贴上彩色滤光片﹐后端TFT面板上制作薄膜晶体管(TFT)。当施加电压于晶体管时﹐液晶转向﹐光线穿过液晶后在前端面板上产生画素。如图所示。

原理

结构

(1)后板模块部分

后板模块是指液晶层后面的部分,主要由后偏光板、后玻璃板、像素单元(像素电极、TFT管)、后定向膜等组成。

在后玻璃板衬底上分布着许多横竖排列并互相绝缘的格状透明金属膜导线,将后玻璃衬底分隔成许多微小的格子,称为像素单元(或称子像素);每个格子(像素单元)中又有一片与周围导线绝缘的透明金属膜电极,称为像素电极(显示电极)。像素电极的一角,通过一只用印制法制作在玻璃衬底上的TFT薄膜场效应管,分别与两根纵横导线连接,形成矩阵结构,如所示。

TFT场效应管的栅极与横线相接,横线称为栅极扫描线或X电极,因起到TFT选通作用,又称为选通线;而TFT管的源极与竖线连接,竖线称为源极列线或Y电极;TFT的漏极即与透明像素电极连为一体。TFT管的功能就是一个开关管,利用施加于TFT开关管的栅极电压,可控制TFT开关管的导通与截止。

前、后两片玻璃板接触液晶的那一面并不是光滑的,而是有锯齿状的沟槽,如下右图所示。

配向膜

这个沟槽的主要目的是希望长棒状的液晶分子沿着沟槽排列,这样才会整齐。因为如果是光滑的平面,液晶分子的排列便会不整齐.造成光线的散射,形成漏光的现象。在实际制造过程中,并无法将玻璃板做成如此的沟槽状,一般会先在玻璃板表面涂布一层PI(聚酰亚胺),再用布做摩擦的动作,以使PI的表面分子不再杂散分布,而是依照固定均一的方向排列。而这一层PI就叫做定向膜(也称配向膜),它的作用就像玻璃的凹槽一样,提供液晶分子呈均匀排列的接口条件,让液晶依照预定的顺序排列。

液晶排列

(2)液晶层部分

液晶显示屏的后玻璃板上有像素电极和薄膜晶体管(TFT),前玻璃板则贴有彩色滤光片,前、后两层玻璃中间夹持的就是液晶层。

对于TFT液晶显示屏来说,每个像素单元从结构上可以看作是像素电极和公共电极之间夹一层TN液晶,液晶层可等效为一个液晶电容CLc,它的大小约为0.lpF;在实际应用中,这个电容无法将电压保持到下一次再更新画面数据的时刻,也就是说,当TFT管对这个电容充好电时,它无法将电压保持住,直到下一次TFT管再对此点充电的时刻(以一般60Hz的画面更新频率,需要保持约16ms)。这样一来,电压有了变化,所显示的灰阶就会不正确,因此,一般在设计面板时,会再加一个储存电容Cs(一般由像素电极与公共电极走线所形成),其值约为0.5pF,以便让充好电的电压能保持到下一次更新画面的时刻。

从驱动方式上看,TFT液晶屏将所有的行电极作为扫描行连接到栅极驱动器上,将所有列电极作为列信号端连接到源极驱动器上,从而形成驱动阵列,驱动阵列的等效电路如下图所示。

等效电路

(3)前板模块部分

彩色滤光片基本结构是由玻璃基板、黑色矩阵、彩色层、保护层、ITO导电膜组成。

在前玻璃板衬底上,也同样划分为许多小格子,每个格子均与后玻璃衬底的一个像素电极对应,但其差别是,它没有独立的电极,而只是覆盖着一小片R(红)、G(蓝)、B(绿)三基色的透明薄膜滤光片,称为彩色滤光片(或称RGB滤色膜),用以还原出正常的彩色。

红色、蓝色以及绿色是所谓的三基色,也就是说,利用这三种颜色,可以混合出各种不同的颜色,CRT彩电和显示器就是利用这个原理来显示出色彩。把RGB三种颜色,分成独立的三个单元,各自拥有不同的灰阶变化,然后把邻近的三个RGB显示单元当作一个显示的基本单位——像素点(pixel),这个像素点就可以拥有不同的色彩变化。

在图中,每一个RGB点之间的黑色部分,叫做blackmatrix(矩阵块),主要是用来遮住不打算透光的部分,如像素电极走线、TFT管等。

@上下层两个偏光片:

偏光片占液晶面板成本的11%左右,也是主要材料,也是我国液晶面板技术国产化最困难的领域之一,偏光片位于液晶面板两侧,通过透射或阻断背光模组中发出的光线,调整像素亮度并再现颜色,使人眼看到颜色鲜艳的显示影像,没有它,液晶面板就不能显示。

@上层和下层两块玻璃基板:

玻璃基板不仅仅是两块玻璃那么简单,其内侧具有沟槽结构,并附着配向膜,可以让液晶分子沿着沟槽整齐的排列。在上、下两层玻璃两侧会贴有TFT薄膜晶体管和彩色滤光片。

@ITO透明导电层:

其作用是提供导电通路,分为像素电极(P级)和公共电极(M级)。

@薄膜晶体管(就是我们经常所说的TFT):经常说的TFT-LCD,其实际上指的就是这个薄膜晶体管,它的作用类似于开关,TFT能够控制IC控制电路上的信号电压,并将其输送到液晶分子中,决定液晶分子偏转的角度大小,因此其是非常重要的一个部件。

@液晶分子层:

其是改变光线偏光状态最重要的元素,通过电力和弹性力共同决定其排列和偏光状态。

@彩色滤光片:

通过液晶分子偏转的光线只能显示不同的灰阶,但是不能提供红、绿、蓝(RGB)三原色,而彩色滤光片则由RGB三种过滤片组成,通过三者混喝调节各个颜色与亮度。液晶面板中每一个像素由红、绿、蓝3个点构成,每种颜色的点各自拥有不同的灰阶变化。

@框胶;

其就是让液晶面板中上下两层玻璃基板能够牢固的黏在一起,并将整个内部系统与外接“隔绝”,防止灰尘进入影响色彩效果。

二、驱动及控制电路

构成

驱动

类型

三、背光源及组件

由于液晶分子自身是无法发光的,因此若想出现画面,液晶屏需要专门的发光源来提供光线,然后经过液晶分子的偏转来产生不同的颜色。而背光源起到的就是提供光能的作用。

来源:长江证券

评论
登录 后发表评论
动态113
欢迎加入BOE知识酷,这是一个分享显示行业知识、最新黑科技、办公软件技巧等的有温度的公众号。
今日热榜
    行家说公众号
    关注公众号及时了解产业热点动态
    ©2015-2018 行家信息科技(广州)有限公司  版权所有    粤ICP备16051902号-1