TFT-LCD工作原理及构成介绍

1、TFT-LCDTFT-LCD工作原理及构成介绍工作原理及构成介绍产品部产品部2004-11-24第一部分第一部分 构成介绍构成介绍TFT-LCDTFT-LCD TFT-LCD：TFT-LCD的中文翻译名称为薄膜晶体管液晶显示器，其英文名称为：Thin Film Transistor Liquid Crystal Display。其基本原理是利用薄膜晶体管（Thin Film Transistor）产生电压，控制夹在中间的液晶(Liquid Crystal)转向来产生灰阶再配合彩色滤光片(Color filter)就能够显示出各种色彩。凡是利用这个原理的显示器(Display)都可以称为TFT-

2、LCD。关于TFT-LCD的工作原理详细介绍，我们将在下一次的技术简介的PPT中进行介绍，这里简单的带过，需要明确的一点是：装在玻璃上的TFT本身，只是一个使用晶体管制作的开关，它主要的工作是决定LCD source driver上的电压是否要充到满足实际使用的电压值上，至于这个电压值的大小，由LCD source driver来决定。Thin Film Transistor Liquid Crystal DisplayTFT-LCD简单结构图结合上面的图示，我们本次将主要了解以下几个构成部件：l液晶Liquid Crystall偏光板Polarizerl背光模组Back Lightl彩色滤光

3、片Color Filter液晶（Liquid Crystal）我们一般的观点中物质是分为三种形态的：固态、液态、气态。而对于液晶而言，它是介于固体和液体之间的一种状态，其实这种状态只是材料的一种相变化的过程，只要材料具有存在与固态和液态之间的形态，我们就称之为液态晶体。对于液晶来讲，简单的理解可以理解为：其具有固体晶格壮的稳定性，同时具有液体的流动性。对于液晶，我们简单的可以分为：lNematic（线状液晶）lSmectic（层状液晶）lCholesteric（胆固醇液晶）Sematic(层状液晶)其结构是由液晶棒状分子聚集在一起，形成一层一层的结构见图Nematic(线状液晶)线状液晶在空间

4、上具有一维的规则排列，所有的棒状液晶分子长轴方向一致，并平行排列，不具有分层结构，与层状液晶比，其排列比较无序Cholesteric(胆固醇液晶)其名称的来源是因为它们大部分是由胆固醇的衍生物所产生的，如果把他们一层一层分开，就会象线状液晶，但从轴方向，会发现其指向矢会随着一层一层的不同象螺旋一样分布偏光板（Polarizer）偏光板的作用就象栅栏一样，会阻隔掉与栅栏垂直的光线的分量，只准许与栅栏平行的分量通过，如果把两个偏光板迭在一起，当旋转偏光板相对角度时，光线的亮度就会不同，而液晶就是利用这个特性来完成的，利用上下两片栅栏互相垂直的偏光板之间，充满液晶，再利用电场控制液晶转动，来改变光的

5、方向，如此以来，配合不同的电场大小，就能形成不同的灰阶亮度原理见下页图片：背光模组（Back Light）其实，科学的讲，应该称为背光模组，是由一系列装置构成的一个整体，包括:l 入射光源(lamp)l 导光板(light guide plate)l 反射板(reflector)l 棱镜板(prism sheet)l 灯管反射罩(lamp reflector)l 外框架彩色滤光片（Color Filter） 如果你用放大镜观察液晶显示屏幕的话，会发现如下图显示的样子，我们知道，红色、兰色和绿色构成了三原色，利用这三种颜色就能混合出各种不同的颜色，我们利用这个原理，用三个点构成一个pixel，那

6、这样一个pixel就拥有不同的色彩变化了，然后对于一个需要1024*768的显示画面，我们只要构造1024*768个pixel就可以了。 常见的彩色滤光片的排列方式，条状排列（stripe）最常用于的产品，也就是我们常见的笔记本计算机，使用这种排列的原因在于现在的软件，多半都是宽口化的接口，也就是说我们看到的屏幕内容是由一块一块的方框构成，条状排列可以很好的满足这样的要求，不会出现毛边等现象，如果是在产品上，由于电视信号多半是任务，人物线条不是笔直的，所以大多采用马赛克排列（mosaic），不过最近的产品，其排列使用了三角排列（triangle），除了上述三种外，还有一种正方形排列，是把四个点

7、作为一个pixel.需要了解的一个概念开口率（Aperture Ratio）：液晶显示器中有一个很重要的规格就是亮度，而决定亮度的最重要的因素就是开口率，开口率简单的讲就是光线能透过的有效区域比例，我们看到当光线经过背光板发射出来的时候，并不是所有光线都能通过面板，象是给LCD source驱动芯片及gate驱动芯片用的信号走线，以及TFT本身，还有存储电压用的储存电容等，这些地方不仅不透光，而且还会影响透光的区域，所以，利用black matrix加以遮蔽，以免干扰其他透光区域，所以，剩下的透光区域就变的很小，这部分面积和全部面积的比例就叫做开口率。一个简单的了解当光线从背光板发射出来的时候，会依次穿过偏光板、玻璃、液晶、彩色滤光片等，假设每个零件的穿透率如下：偏光板：50%(因为只许当方向的极化光波通过)玻璃：95%(需要计算上下两片)液晶：95%开口率：50%(有效透光区域只有一半)彩色滤光片：27%(假设本身材质通过率为80%由于只能通过RGB三种色彩，同时只允许其中之一通过，所以总共只能通过：80%*33%=27%)以这个穿透率来计算，从背光板出发的光线只能剩下6%，实在是少的可怜，这即使为什么在TFT LCD中，要尽量提高开口率的原因，只要提高开口率，便可以增加亮度，而同时背光板的亮度也不用那么高，可以节省耗电和花费。