TFT-LCD知识介绍_2014-3-11
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TFT-LCD 简介TFT ﹕(Thin-Film Transistors)薄膜晶体管LCD﹕(Liquid-Crystals Display)液晶显示器TFT-LCD发明于1960年经过不断的改良在1991年时成功的商业化为笔记型计算机用面板﹐从此进入TFT-LCD的世代。
TFT-LCD 结构:简单的说TFT-LCD面板的基本结构为两片玻璃基板中间夹住一层液晶。
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一个画素。
背光模块位于TFT-Array面板之后负责提供光源。
彩色滤光片给予每一个画素特定的颜色。
结合每一个不同颜色的画素所呈现出的就是面板前端的影像。
TFT Pixel Element:TFT面板就是由数百万个TFT device以及ITO((In Ti Oxide),此材料为透明导电金属)区域排列如一个matrix所构成,而所谓的Array就是指数百万个排列整齐的TFT device之区域,此数百万个排列整齐的区域就是面板显示区。
下图为一TFT画素的结构不论TFT板的设计如何的变化,制程如何的简化,其结构一定需具备TFT device和控制液晶区域(光源若是穿透式的LCD,则此控制液晶的区域是使用I TO,但对于反射式的LCD是使用高反射式率的金属,如Al等)TFT device是一个开关器,其功能就是控制电子跑到ITO区域的数量,当ITO区域流进去的电子数量达到我们想要的数值后,再将TFT device关掉,此时就将电子整个关(Keep)在ITO区域.上图为各画素点指定的时间变化﹐由t1到tn闸极驱动IC持续选择开启G1﹐使得源极驱动IC以D1、D2到Dn的顺序对G1上的TFT画素充电。
tn+1时﹐闸极驱动I C再度选择G2﹐源极驱动I C再D1开始依序选择。
上图可以表达几件事情:液晶站立的角度越垂直,越多的光不会被液晶导引,不同角度的液晶站立角度会导引不同数量的光线,以上面的例子来看,液晶站立角度越大,则可以穿透的光线越弱。
TFT LCD显示原理详解<什么是液晶>我们一般认为物体有三态:固态、液态、气态,其实这只是针对水而言,有一些有机化和物还有介于固态和液态中间的状态就是液晶态,如下图(一):图(一)<TFT LCD显示原理>a:背景两块偏光的栅栏角度相互垂直时光线就完全无法通过,图(六)是用偏光太阳镜做的测试。
图(六)b:TFT LCD显示原理液晶显示器就是利用偏光板这个特性来完成的,利用上下两片栅栏之间互垂直的偏光板之间充满了液晶,在利用电场控制液晶分支的旋转,来改变光的行进方向,如此一来,不同的电场大小,就会形成不同颜色度了,如图(七)。
图(七)b-1:当在不加上电极的时候,当入射的光线经过下面的偏光板(起偏器)时, 会剩下单方向的光波,通过液晶分子时, 由于液晶分子总共旋转了90度, 所以当光波到达上层偏光板时, 光波的极化方向恰好转了90度。
下层的偏光板与上层偏光板, 角度也是恰好差异90度。
所以光线便可以顺利的通过,如果光打在红色的滤光片上就显示为红色。
效果如图(七)中前两个图所示。
b-2:当在加上电极后(最大电极),液晶分子在受到电场的影响下,都站立着,光路没有改变,光就无法通过上偏光板,也就无法显示,如图(七)蓝色滤光片下面的液晶。
c:TFT-LCD驱动电路。
为了显示任意图形,TFT-LCD用m×n点排列的逐行扫描矩阵显示。
在设计驱动电路时,首先要考虑液晶电解会使液晶材料变质,为确保寿命一般都采用交流驱动方式。
已经形成的驱动方式有:电压选择方式、斜坡方式、DAC方式和模拟方式等。
由于TFT-LCD主要用于笔记本计算机,所以驱动电路大致分成:信号控制电路、电源电路、灰度电压电路、公用电极驱动电路、数据线驱动电路和寻址线驱动电路(栅极驱动IC)。
上述驱动电路的主要功能是:信号控制电路将数字信号、控制信号以及时钟信号供给数字IC,并把控制信号和时钟信号供给栅极驱动IC;电源电路将需要的电源电压供给数字IC和栅极驱动IC;灰度电压电路将数字驱动电路产生的10个灰度电压各自供给数据驱动;公用电极驱动电路将公用电压供给相对于象素电极的共享电极;数据线驱动电路将信号控制电路送来的RGB信号的各6个比特显示数据以及时钟信号,定时顺序锁存并续进内部,然后此显示数据以6比特DA变换器转换成模拟信号,再由输出电路变换成阻抗,供给液晶屏的资料线;栅极驱动电路将信号控制电路送来的时钟信号,通过移位寄存器转换动作,将输出电路切换成ON/OFF电压,并顺次加到液晶屏上。
tft lcd技术原理TFT(LCD)技术原理是指薄膜晶体管液晶显示技术(TFT-LCD,Thin-Film Transistor Liquid Crystal Display)。
下面将详细介绍其工作原理。
TFT-LCD由液晶显示屏和后端驱动电路两部分组成。
液晶显示屏是由若干个液晶单元组成的,每个液晶单元由液晶分子、电极和偏振片构成。
液晶分子具有特殊的电光特性,可以根据电场的变化来控制光的通过程度,从而实现图像显示。
液晶单元中的液晶分子处于两种不同的排列状态:平行排列和垂直排列。
当液晶分子是平行排列时,光线经过液晶层时会发生旋光现象,没有电场作用下,光线通过液晶层时方向不会发生改变。
而当液晶分子是垂直排列时,光线经过液晶层时会被旋转90度,即偏振方向会发生变化。
TFT液晶显示屏利用切换液晶分子的排列状态来控制光的透过程度。
每个液晶单元都配备一个薄膜晶体管(TFT),TFT作为一个电子开关,可以控制电场的加与不加。
当电场加到液晶单元上时,液晶分子会在电场的作用下发生排列状态的改变。
TFT-LCD通过后端驱动电路对每个液晶单元的TFT进行精确的电压控制,从而控制光的透过程度。
后端驱动电路根据输入的视频信号和控制信号生成相应的电压信号,这些信号通过电极施加到TFT上,控制液晶分子的排列状态。
具体来说,当后端驱动电路向液晶单元的TFT施加正向电压时,电场作用下液晶分子垂直排列,光线被旋转90度,无法通过偏振片,显示为暗状态。
而当后端驱动电路向TFT施加负向电压时,电场作用下液晶分子平行排列,光线无需经过旋转,可以通过偏振片,显示为亮状态。
通过对每个液晶单元的TFT施加不同的电压,可以实现不同程度的光透过,从而形成图像。
多个液晶单元组合在一起,就可以形成液晶显示屏,可以显示出各种复杂的图像和视频。
总结来说,TFT-LCD技术利用电场控制液晶分子的排列状态,通过后端驱动电路对每个液晶单元的电压进行精确控制,从而实现图像的显示。
TFT-LCD技术简介TFT-LCD技术1 TFT LCD技术发展历史晶体管的发明对半导体⾏业来说,是个划时代的事件。
作为晶体管的⼀种,TFT的发明是在与LCD没有任何联系的情况下发⽣的。
1971年,虽然有⼈提出⽤TFT驱动LCD的概念,但是并没有引起⼈们的注意。
直到1979年,开发出了TFT LCD,但是当时由于⽤⽆源矩阵的⽅法也可以驱动100条左右的扫描线,因此还是很多⼈对TFT LCD没有看好。
在LCD画⾯的数⼗万个画素上都作TFT,在当时的半导体技术⽔平来看,简直是“痴⼈做梦”。
进⼊80年代以后,在TN模式LCD上很难实现显⽰更多信息量的要求,因此很多⼈(LCD技术⼈员,⽽不是半导体技术⼈员)在液晶材料和液晶模式上想找出答案。
1983年左右,⼈们终于找到了答案—新的液晶模式STN LCD。
由于STN模式⾮常巧妙的解决了TN模式在100条扫描线以上出现画质急剧下降的问题,整个LCD业界⼏乎都投⼊到STN技术开发和产品开发。
80年⼤后期,市场上⼤量出现了STN产品,还出现了类似于笔记本电脑的⽂字处理器(Word Processor)。
但是对于彩⾊化、液晶电视等新的需求,STN模式显然⼒不从⼼(响应速度慢,灰度表⽰较困难)。
很多技术⼈员开始转向新的解决⽅法。
虽然TFT LCD 的技术开发没有停⽌过,但是整个LCD业界开始把⽬光转向TFT LCD还是上个世纪80年代中期以后的事。
上个世纪80年代正好是⽇本半导体⾏业的全盛期,⽽且⽐较有趣的是⼏乎所有的拥有半导体部门的⽇本企业都参与了TFT LCD产业。
因为TFT的⼯艺与DRAM有很⼤的类似性,因此虽然没有LCD的技术储备,⽇本很多半导体企业还是参与了这个⾏业。
其实韩国的三星电⼦、LG飞利浦、现代都拥有或拥有过半导体部门;台湾的TFT LCD企业(友达)也与半导体有关系。
下⾯的两个表各⾃描述TFT的技术发展史和LCD的技术发展史。
在1971年TFT技术和LCD技术曾经有过交点,但是没有“成功”的结合;到了1981年开始这两个技术才真正结合并开始发芽开花了。