TFT液晶顯示原理介紹.ppt

1、液晶基本原理,液晶顯示器(Liquid Crystal Display,簡稱LCD)就是使用了“液晶”(Liquid Crystal)作為材料的顯示器.其實,液晶是一種介于固態(tài)和液態(tài)之間的物質(zhì),當被加熱時,它會呈現(xiàn)透明的液態(tài),而冷卻的時候又會結(jié)晶成混亂的固態(tài),而熱致型液晶則不一樣,當其固態(tài)受熱后,并不會直接變成液態(tài),會先溶解形成液晶態(tài).當持續(xù)加熱時,才會再溶解成液態(tài)(等方性液態(tài)), 這就是所謂二次溶解的現(xiàn)象.液晶是具有規(guī)則性分子排列的有機化合物.液晶按照分子結(jié)構(gòu)排列的不同分為四種: 類似粘土狀的層狀Smectic液晶、類似細火柴棒的線狀Nematic液晶、類似膽固醇狀的膽固醇 Cholesti

2、c液晶以及類似碟狀的碟狀Disk液晶。這四種液晶的物理特性都不盡相同，用于液晶顯示器的是層狀液晶。,熱致型液晶分布,液晶種類,LCD基本結(jié)構(gòu),主要部分: 玻璃、PI膜、液晶、導通材料、偏光片、框膠、間隙子 玻璃: ITO玻璃,ITO起電極作用 TOP膜: 起保護電極作用,位于ITO與PI膜之間 PI膜: 配向膜,使液晶分子按一定方向排列 間隙子: Spacer有LCD內(nèi)部間隙子、框膠內(nèi)部間隙子、導電間隙子 LCD內(nèi)部間隙子:起支撐上下片玻璃作用,為朔膠或玻璃材料,圓柱狀 框膠: 起密封作用 導通材料: 有碳膠、銀膠、導電間隙子,起導通上下片電極作用 偏光片: 利用光柵作用,使光源沿某一個方向前

3、進,有反射、半透、全透等類型 封口膠: 屬UV膠，灌液后起封口作用,TFT型工作原理,TFT型工作原理,偏光板 Polarizer,光也是一種波動.而光波的行進方向,是與電場及磁場互相垂直的.同時光波本身的電場與磁場分量,彼此也是互相垂直的.也就是說行進方向與電場及磁場分量,彼此是兩兩互相平行的.而偏光板(如圖1)的作用就像是柵欄一般,會阻隔掉與柵欄垂直的分量,只準許與柵欄平行的分量通過.所以如果我們拿起一片偏光板對著光源看,會感覺像是戴了太陽眼鏡一般,光線變得較暗.但是如果把兩片偏光板疊在一起,那就不一樣了.當旋轉(zhuǎn)兩片偏光板的相對角度,會發(fā)現(xiàn)隨著相對角度的不同,光線的亮度會越來越暗.當兩片偏

4、光板的柵欄角度互相垂直時,光線就完全無法通過了.(如圖2)而液晶顯示器就是利用這個特性來完成的. 利用上下兩片柵欄互相垂直的偏光板之間,充滿液晶,再利用電場控制液晶轉(zhuǎn)動,來改變光的行進方向, 如此一來,不同的電場大 小,就會形成不同灰階亮度了.,偏光板的光透過圖（1）,偏光板的工作原理（2）,TFT型工作原理,偏光板 Polarizer,TN型LCD的結(jié)構(gòu)（3）,(如圖3)上下兩層玻璃主要起到夾住液晶的作用.在下面 的那層玻璃中有薄膜晶體管, 而上面的那層玻璃則貼有 彩色濾光片(Colorfilter). 這兩片玻璃在接觸液晶的 那一面,并不是光滑的,而是有鋸齒狀的溝槽. 這個溝槽 的主要目的

5、是希望長棒狀的液晶分子,會沿著溝槽排列. 如此一來,液晶分子的排列才會整齊. 因為如果是光滑 的平面, 液晶分子的排列便會不整齊,造成光線的散射, 形成漏光的現(xiàn)象.但在實際的制造過程中,并無法將玻璃 作成有如此的槽狀的分布, 一般會在玻璃的表面上涂布 一層PI(polyimide), 然后再用布去做磨擦的動作,好讓 PI的表面分子不再是雜散分布,會依照固定而均一的方 向排列.而這一層PI就叫做配向膜,它的作用就像玻璃的 凹槽一樣,提供液晶分子呈均勻排列的接口條件,讓液 晶依照預定的順序排列.,TN型LCD的工作原理（4）,(如圖4)當上下兩塊玻璃之間沒有施加電壓時,液 晶的排列會依照上下兩塊玻

6、璃的配向膜而定.對于 TN型的液晶來說,上下的配向膜的角度差恰為90度. 所以液晶分子的排列由上而下會自動旋轉(zhuǎn)90度,當 入射的光線經(jīng)過上面的偏光板時,會只剩下單方向 極化的光波.通過液晶分子時, 由于液晶分子總共 旋轉(zhuǎn)了90度,所以當光波到達下層偏光板時, 光波 的極化方向恰好轉(zhuǎn)了90度.而下層的偏光板與上層 偏光板,角度也是恰好差異90度. 所以光線便可以 順利的通過,但是如果我們對上下兩塊玻璃之間施 加電壓時,由于TN型液晶多為介電系數(shù)異方性為正 型的液晶(/,代表著平行方向的介電系數(shù) 比垂直方向的介電系數(shù)大,因此當液晶分子受電場 影響時,其排列方向會傾向平行于電場方向.), 所 以液晶

7、分子的排列都變成站立著的.此時通過上層 偏光板的單方向的極化光波,經(jīng)過液晶分子時便不 會改變極化方向,因此就無法通過下層偏光板.,TFT型工作原理,偏光板 Polarizer,光源,光源,Normally white與Normally black,TN型LCD的Normally white與Normally black結(jié)構(gòu)（5）,所謂的NW(Normallywhite)是指當我們對液晶面板不施 加電壓時,我們所看到的面板是透光的畫面,也就是亮的 畫面,所以才叫做 normallywhite.而反過來,當我們對 液晶面板不施加電壓時,如果面板無法透光,看起來是黑 色的話,就稱之為NB(Norma

8、llyblack). 另外從圖5我們 可以知道,對TN型的LCD而言, 位于上下玻璃的配向膜都 是互相垂直的,而NB與NW的差別就只在于偏光板的相對 位置不同而已.對NB來說,其上下偏光板的極性是互相平 行的.所以當NB不施加電壓時, 光線會因為液晶旋轉(zhuǎn)90 度的極性而無法透光.由于不同的應用環(huán)境,派生了NW與 NB這兩種不同的偏光板配置；一般應用于臺式計算機或 是筆記本,大多為NW的配置.因為, 一般計算機軟件的使 用環(huán)境,整個屏幕大多是亮點,也就是說計算機軟件多為 白底黑字的應用.既然亮著的點占大多數(shù),因此使用NW比 較方便.也因為NW的亮點不需要加電壓,平均起來也會比 較省電. 反過來說

9、NB的應用環(huán)境就大多屬于顯示屏為黑 底的.,TFT型工作原理,背光板 Back light,TFT LCD的切面結(jié)構(gòu)圖（6）,一般的CRT屏幕,是利用高速的電子槍發(fā)射出電子,打 擊在銀光幕上的熒光粉, 進而產(chǎn)生亮光,來顯示出畫 面.然而液晶顯示器本身,僅能控制光線通過的亮度, 本身并無發(fā)光的功能.因此, 液晶顯示器就必須加上 一個背光板,來提供一個亮度,而且亮度分布均勻的 光源.我們在(圖6)中可以看到,組成背光板的主要零 件有燈管(冷陰極管),反射板,導光板, prism sheet 擴散板等等.燈管是主要的發(fā)光零件,通過導光板,將 光線分布到各處.而反射板則將光線限制住，都只往 TFTLC

10、D的方向前進.最后通過 prismsheet 及擴散 板的幫忙,將光線均勻的分布到各個區(qū)域去, 提供給 TFTLCD一個明亮的光源.而TFTLCD則通過電壓控制 液晶的轉(zhuǎn)動,控制通過光線的亮度, 進而形成不同的 灰階.,TFT型工作原理,背光板在液晶電視機中的作用,背光板也稱Inverter板即逆變器板,它的作用是將一個直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄠€交流電壓,作為液晶屏燈 管的工作電壓,它的輸入、輸出連接框圖如下圖.背光板有三個輸入信號, 分別是供電電壓、開機使能信 號、亮度控制信號,其中供電電壓由電源板提供,一般為直流24V（個別小屏幕為12V）;開機使能信號ENA 即開機控制電平由數(shù)字板提供，高電平3V時背光板工作，低電平0V時背光板不工作;亮度控制信號DIM由 數(shù)字板提供，它是一個0-3V的模擬直流電壓，改變這它可以改變背光板輸出交流電壓的高低，從而改變 燈管亮度.背光板有多個交流輸出電壓，一般為AC 800V，每個交流電壓供給一個燈管。,TFT型工作原理,TFT型工作原理,背光板工作原理方框圖,背光板電路由輸入接口電路、PWM控制電路、MOS管導通與直流變換電路、LC振 蕩及高壓輸出回路、取樣反饋電路等幾部分組成，其工作原理方框圖如下：,框膠與spacer,TFT LCD的切面結(jié)構(gòu)圖（6）,框膠的用途,就是要讓液晶面板中的上下兩層玻璃,能夠 緊密黏住,并且提供面板中的液晶