第05章 有源矩阵液晶显示器的结构

1、第第5 5章章 有源矩阵液有源矩阵液晶显示器的结构晶显示器的结构主讲人：王丽娟主讲人：王丽娟长春工业大学长春工业大学2013年年02月月10日日平板显示技术基础，2013年，北京大学出版社本章主要内容本章主要内容5.1 有源矩阵液晶显示器的结构5.2 CCFL背光源5.3 LED背光源5.4 玻璃基板5.5 彩膜5.6 阵列的单元像素5.7 液晶显示器的驱动原理保护膜彩膜偏振片黑矩阵玻璃基板存储电容液晶取向层共用电极像素电极偏振片背光源边框胶隔垫物 扩散板导光板反射板分光板TFT驱动ICPCBTCPACF连接处驱动LSI5.1 有源矩阵液晶显示器的结构有源矩阵液晶显示器的结构液晶屏TCP背光源

2、模块TFT阵列彩 膜玻璃基板玻璃基板5.2 CCFL背光源背光源棱镜组扩散板反射板灯管反射罩棱镜组导光板入射光源扩散板可见光反射器CCFL光导二层反射器反射器漫射板直下式背光源 侧置式背光源5.3 LED背光源背光源概念的区分LED电视电视：常见的LED电视是一种采用了LED背光源的液晶电视。LED显示显示：是一种将数个小LED点阵拼接排列组合起来的显示系统。真真LED电视电视：每个像素都由RGB三种颜色的LED自发光体组成的LED点阵式电视。索尼55英寸的600万个LED发光颗粒的点阵式真LED电视 5.3 LED背光源背光源LED背光源结构液晶屏驱动器LED光源 橡胶连接器PCBLED P

3、CB镶边扩散板导光板灯架光学膜片 RGB-LED结构 LCD屏是高阻器件，如有离子性污染，很容易产生TFT LCD等的性能的下降。不同种类的LCD使用不同种类的玻璃。玻璃的种类有：碱玻璃、低碱玻璃、无碱玻璃。碱玻璃低碱玻璃无碱玻璃化学成分（碱含量）13.57.00软化点（）510535593667热膨胀率（10-7/k）2.492.362.492.78生产方法浮法浮法、拉伸法熔融法、对辊压延法、拉伸法、浮法用途无源矩阵（主要是TN）无源矩阵（主要是STN）有源矩阵（主要是TFT）5.4 玻璃基板玻璃基板混色的方法混色的方法 5.5 彩膜彩膜加法混色 减法混色 LCDLCD彩色显示原理彩色显示原

4、理 5.5 彩膜彩膜彩膜阵列液晶TFT阵列背光源紅紅藍藍綠黃黃白白紫紫青青DATA DRIVER ICSCAN DRIVER ICTFTRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBLCDLCD彩色显示原理彩色显示原理 5.5 彩膜彩膜LCDLCD彩色显示原理彩色显示原理 5.5 彩膜彩膜条型 三角型 马赛克型ITO保护层彩色层玻璃基板黑色矩阵彩膜的基本结构彩膜的基本结构 5.5 彩膜彩膜彩膜的工艺流程彩膜的工艺流程 5.5 彩膜彩膜Cr 溅射溅射黑矩阵黑矩阵R sub-pixelG sub-pixelB sub-pix

5、elPassivation and then ITO形成共用电极ITO彩膜的工艺流程彩膜的工艺流程 5.5 彩膜彩膜5.6 阵列单元像素阵列单元像素玻璃基底绝缘层A-Si:H TFT垂直电极数据线漏电极玻璃基板绝缘层a-Si:H TFT引线电极信号线漏极背光源栅极及扫描线导光板偏振片像素电极源极共用电极彩膜偏振片5.6 阵列单元像素阵列单元像素n+a-Si源极绝缘层栅线栅极信号线a-Si:H漏极TFT像素电极绝缘层邻栅线存储电容ClcCs彩膜基板TFT阵列基板液晶层液晶层电容Gate lineSource linePixelActivedrainsourcegateTFT in 3D5.6 阵

6、列单元像素阵列单元像素5.7 液晶显示器的驱动原理液晶显示器的驱动原理段码式段码式七段式下电极 和共用电极1 0 1 1 0 1 1开态共 用电极段 码电极T0+V0段码电极共用电极液晶像素段+V+V-V0开态 关态静态驱动的典型波形要实现n段显示，就需要有n+1个引线电极 5.7 液晶显示器的驱动原理液晶显示器的驱动原理无源矩阵无源矩阵Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6X1 X2 X3 X4 X5 X6X7一个基板的电极光刻成N行，另一基板的电极光刻成M列；形成了NM的矩阵点阵 开态T/N（N-1）T/NC1C2R1R2R3关态像素点阵驱动电压当行电极的扫描信号和列电极的数据信号在某一时刻同

7、相时，行列交叉的像素为关态，显示白色；反相时，像素为开态，显示黑色。 5.7 液晶显示器的驱动原理液晶显示器的驱动原理无源矩阵无源矩阵无源矩阵液晶显示器的等效电路扫描电极信号电极X1XiXnY1 Yj Ym 5.7 液晶显示器的驱动原理液晶显示器的驱动原理交叉串扰交叉串扰5.7 液晶显示器的驱动原理液晶显示器的驱动原理交叉串扰交叉串扰不完全关态不完全开态实际驱动电压理想驱动电压（a） （b）时间延迟引起的交叉串扰（a）理想的显示状态（b）实际的显示状态5.7 液晶显示器的驱动原理液晶显示器的驱动原理有源矩阵液晶显示器的驱动有源矩阵液晶显示器的驱动X1XiXn扫描电极信号电极ClcCsY1 Yj

8、 Ym 行电极逐行选通列电极同时施加时序信号信号电压对液晶像素电容和存储电容充电存储电容放电维持画面显示完成一帧后，重复上述过程。5.7 液晶显示器的驱动原理液晶显示器的驱动原理驱动波形驱动波形VoffsetVsig.cVpVpVcomVgVpVsig写入特性保持特性 0第n帧第n+1帧写入特性保持特性馈入特性pgpslcgsgsPVCCCCV5.7 液晶显示器的驱动原理液晶显示器的驱动原理 有源矩阵驱动就是采用薄膜晶体管 Thin-Film-Transistor 驱动的液晶显示器。 显示的每一个像素可以用薄膜晶体管单独控制，避免了交叉串扰。薄膜晶体管驱动的特点薄膜晶体管驱动的特点TFT：开关

9、器件，当栅极加电，源漏加电，沟道之间有电流流过。5.7 液晶显示器的驱动原理液晶显示器的驱动原理等效电路等效电路TFTClcCs彩膜基板TFT 阵列基板液晶层液晶层电容液晶层ClcTFTCs电开关和光开关电开关和光开关5.7 液晶显示器的驱动原理液晶显示器的驱动原理电开关：电开关：TFT光开关：液晶光开关：液晶LC像素电极ITOa-Si:H TFT漏极源极栅极绝缘层栅线栅线共用电极+-+电开关和光开关电开关和光开关5.7 液晶显示器的驱动原理液晶显示器的驱动原理有了薄膜晶体管的电开关，可以很好地避免交叉串绕，可以实现高对比度、高分辨率的显示。栅线信号线drain电流流通像素背光源透光LC+-+

10、5.7 液晶显示器的驱动原理液晶显示器的驱动原理高对比度和快速开关响应该行选通信号5.7 液晶显示器的驱动原理液晶显示器的驱动原理 低功耗低功耗 高对比度高对比度 高分辨率高分辨率有源矩阵驱动有源矩阵驱动5.7 液晶显示器的驱动原理液晶显示器的驱动原理无源驱动法有源驱动法Scan DriverData DriverClcCsCsCsClcClcClcCsCsCsClcClcClcCsCsCsClcClc像素 像素像素像素 像素像素像素 像素像素C1C2CMR1R2RN本章小结本章小结有源矩阵液晶显示器的结构: 由阵列基板、彩膜基板、液晶屏部分、驱动IC和周边组件部分，以及背光源组成。 背光源：主要有CCFL背光源 和LED背光源 。玻璃基板：碱玻璃、低碱玻璃、无碱玻璃。 阵列基板：最常用的是非晶