TFT-LCD显示原理

1、12022/6/27 TFT-LCD显示原理及驱动介绍主要内容TFT LCD WorldTFTPolarizer偏光板 CFPolarizer偏光板PCBALight Guide灯管LC cellTFT Thin Film Transistor ( 薄膜電晶體薄膜電晶體 )LCD Liquid Crystal Display ( 液晶顯示器液晶顯示器 )计算机显示之图像均是由一个个的像素(pixel)构成图像显示原理dot每个像素均由三种颜色红(R)绿(G)蓝(B)的小光点(dot)构成混色效果混色效果分别控制RGB dot亮度，自由组成各种图案三角形越大所能显示的颜色越丰富先开启第一行，其余

2、关闭。玻璃电极Data LineScan LineONOFFOFFOFFTFT LCD的显示方式接着关闭第一列，电压已经固定，所以显示颜色也已固定。开启第二列，其余仍保持关闭。依此类推，可完成整个画面之显示。ONOFFOFFOFF分辨率(Resolution)：分辨率越高，画面越清晰。Resolution Horizontal Vertical比例VGA 640 480 4/3SVGA 800 600 4/3XGA 1024 768 4/3SXGA 1280 1024 5/4 SVGA+ 1400 1050 4/3UXGA 1600 1200 4/3Full HD 1920 1080 16/9

3、TFT LCD的指标颜色深度(Color depth)：LCD可显示的颜色数目对6 bit显示器而言,共可以显示26x26x26= 262,144对8bit显示器而言,共可以显示28x28x28= 16,777,216RedGreenBlueWhiteGray Scale 0816243240485663True color256 color世代 玻璃基板尺寸（mm)大致对应的产品尺寸 1代线320*400 9寸 以下的移动及专用产品2代线370*470 9寸以下的移动及专用产品3代线550*650 9寸以下的移动及专用产品4代线680*880 9寸以下的移动及专用产品5代线1100*1300

4、 8寸32寸移动、笔记本、显示器、电视 6代线1500*1850 18寸37寸 显示器、电视7代线1950*2250 32寸42寸电视8代线2200*2500 32寸60寸电视10代线2880*3130 40寸, 50寸以上电视下面具体介绍世代的划分及大致对应的产品尺寸TFT世代TFTPolarizer偏光板 CFPolarizer偏光板PCBALight Guide灯管LC cellTFT Thin Film Transistor ( 薄膜電晶體薄膜電晶體 )LCD Liquid Crystal Display ( 液晶顯示器液晶顯示器 ) 生产流程 液晶分子可改变光的极化状态，穿过扭曲液晶

5、时，光线被液晶分子扭转90度。通过TFT电压控制开关来控制液晶分子两端的电压，不同压差下有不同穿透率，极化程度也相应改变，从而达到控制光线的强弱的目的。偏光板Polarizer彩色滤光片 彩色滤光片为液晶显示器彩色化的关键组件,透过彩色滤光片才能使高灰阶的液晶显示器达到全彩色化,所以彩色滤光片之作用在于利用滤光的方式产生RGB三原光,再将三原光以不同的强弱比例混合而呈现各种色彩,使LCD显示出全彩.ITO sputter B R G黑色矩阵TFT-LCD用无碱玻璃最基本的彩色滤光片其结构为玻璃基板(Glass substrate)上制作防反射之黑色遮光层,即为BM层,再依序制作上具有透光性红绿

6、蓝三原色之彩色滤光膜层(滤光层之形状尺寸色泽配列依不同用途之液晶显示器而异),最后溅镀上透明导电膜(ITO Indium Tin Oxide).彩色滤光片1.液晶可以被光穿透，并影响光的偏振性； 2.在液晶分子两端所加电压的不同，液晶分子的翻转程 度不同，根据液晶角度的不同透过光的偏振性也不同；开开关关打打开开开开关关闭闭合合液晶液晶液晶层液晶互相牵引液晶互相牵引 做个转向的动作做个转向的动作通过它改变光的强弱通过它改变光的强弱加电压后转向改变加电压后转向改变光源垂直偏光板玻璃电极玻璃电极液晶水平偏光板GDSScanData液晶亮度的控制原理液晶层TFT结构G1G2G3GmGm-1S1S2S3

7、Sn-1 SnSource线储存电容Gate线液晶电容TFTPolarizerLiquid CrystalPolarizerS26彩色濾光片彩色濾光片上偏光片上偏光片下偏光片下偏光片光源光源TFT基板基板液晶液晶TFT-LCD的穿透率：TFT-LCD面板的宿命：光学穿透率不佳。开口率：液晶分子中光线能透过的有效区域的比例。即液晶分子中有效的透光区域与全部面积的比例，就称之为开口率。100%100%开口率开口率= =B/AB/A* *100%100%A AB B光学穿透率不佳原因： 1，TFT的开口率：约60%以上。 2，CF的滤光效率：约1/3以下。 3，偏光板的极化效率（含两片吸收）：约40

8、%上下。 三项相乘60%1/3 40%约为8% 所以，在TFT LCD的设计中，要尽量提高开口率，因为只有提高开口率，便可以增加亮度，而同时背光板的亮度也不用那么高，可以节省耗电及花费。29穿透式TFT LCD側視圖Printedcircuit boardPrismsheet偏光板TFT框膠TABDriver LSI擴散板Spacer分光片反射板側光偏光板畫素電極儲存電容液晶配向膜共通電極共通電極OvercoatColor filterBlack matrix玻璃基板TFT(Array)Thin-Film TransistorLC(Cell)Liquid CrystalLCMModuleArr

9、ay:電電晶體晶體 (矩形陣列矩形陣列 ) TFT基板生成基板生成Cell:面板生成面板生成 (Panel)Module:產品模組產品模組 組裝組裝製造流程概述製造流程概述 TFT的製造流程概述 ( 一)BOX薄膜薄膜黃光黃光蝕刻蝕刻素玻璃TFT 基板鍍膜(sputter,cvd)上光阻(coater)光罩(reticle)顯影(developer)顯影 液對準,曝光(stepper)蝕刻(etch)去光阻液 stripper去光阻 酸,氣體鍍下一層膜TFT的製造流程概述 ( 二 )上光阻(coating) 鍍第一層膜空白玻璃 酸,氣體光罩對準,曝光(stepping)顯影 液顯影(devel

10、oping) 蝕刻(etching)TFT的循環製程圖解 顯 影去光阻液去光阻(striping)鍍第二層膜上光阻對準,曝光光罩顯影 液 酸,氣體蝕刻TFT的循環製程圖解 去光阻液光阻剝離鍍第三層膜,請依之前所示範的方法舉一反三,自行模擬想像TFT的循環製程圖解CELL的製造流程概述TFT 基板(TFT Substrate)彩色濾光片(Color Filter)CELL的製造流程概述PI 塗佈PI CoatingPI 塗佈PI Coating配向Rubbing配向RubbingSpacer灑佈Spacer Spray框膠Sealant Dispenser點銀膠Ag Dispenser對位Mis

11、alignment熱壓Hot press切割裂片Scribe & Break液晶注入LC injection封口End sealing再配向Isotropic偏光片貼片Polarizer Attachment加壓脫泡Auto ClaveCell 測試Cell testTFTCF3940什么是3D？ 3D即三维立体影像，由于人的双眼观察物体的角度略有差异，因此能够辨别物体远近，产生立体的视觉。3D电视正是利用这个原理，把左右眼所看到的影像分离，从而产生呼之欲出的立体视界。413D Display IntroductionKey point42快门式眼镜的原理是将影像画面分割成奇数画面和偶数画面.

12、透过Display端的无线发射器来控制眼镜本身的液晶开关来达到和画面同步的目的Shutter Glasses 3D techniqueShutter glasses快门眼镜可在不同的时间轮流正确的启动镜片中的液晶,来遮蔽左/右眼的视觉,使得左/右眼分别仅能看到奇数及偶数影像,当影像分别传递到大脑后,就会形成具有纵深感的图像Shutter glassesShutter Glasses 3D technique44Polarization Glasses 3D technique环状偏光眼镜显示方式显示原理同线性偏光,环状偏光对于降低cross talk有较好的效果,为目前主流45Polariza

13、tion Glasses 3D technique偏极光(Polarizer light)光具前进方向,频率以及振动方向.若针对特定振动方向前进的光则称为偏极光,一般的光线为众多不同方向的偏极光总合偏光片的功用就是只让特定方向的偏极光通过,类似光栅的作用,来达到光偏极化的效果.偏光式立体显示技术,即是利用不同方向的偏极光透过偏光眼镜,使左右眼接收到不同画面的影像46Polarization Glasses 3D technique线性偏光眼镜显示方式如上图示,显示器垂直方向像素交替显示,分别显示左右眼画面,透过水平跟垂直方向的偏光镜片,使左右眼接收到不同画面右图示,右眼看到的是偶数数组,左眼看到的是奇数数组,因此双眼感受到的分辨率将会是 正常画面的一半垂直水平473D Glasses type technique comparisonShutter glassesPolarizer glasses观赏效果1.分辨率不受影响2.亮度因液晶作动切换降低3.较无视角限制4.亦受周遭影响产生flicker5.眼镜重量较重1.分辨率下降一半2.亮度因偏光眼镜遮蔽下降3.高度视角略为受限4.眼镜较轻,仅有偏光镜片即可硬件需求120Hz或以上显示器, 快门眼镜,同步收发装置微相位差膜显示器,