第3章-液晶显示2

1、第三章第三章 液晶显示技术液晶显示技术3.2.1 液晶显示器件的构造液晶显示器件的构造图图3.6 典型典型LCD结构截面结构截面将设有透明电极的两块玻璃基板用环氧类黏合将设有透明电极的两块玻璃基板用环氧类黏合剂以剂以46 m间隙进行封合，并把液晶封入其间隙进行封合，并把液晶封入其中而成，与液晶相接的玻璃基板表面有使液晶中而成，与液晶相接的玻璃基板表面有使液晶分子取向的膜。如果是彩色显示，在一侧的玻分子取向的膜。如果是彩色显示，在一侧的玻璃基板内面与像素相对应，设有由三基色形成璃基板内面与像素相对应，设有由三基色形成的微彩色滤光片。的微彩色滤光片。 3.2.2 液晶显示器件的显像原理液晶显示器件

2、的显像原理液晶显示器的基本原理：液晶显示器的基本原理：液晶被控制在一个个单元格里面。液晶被控制在一个个单元格里面。液晶如同光的阀门，在通电和不通电时，液晶的液晶如同光的阀门，在通电和不通电时，液晶的排列不一样，从而控制光线是否完全穿透两个偏振排列不一样，从而控制光线是否完全穿透两个偏振片。片。是否通电，通过液晶材料周边的控制电路部分和是否通电，通过液晶材料周边的控制电路部分和驱动电路部分驱动电路部分常见的三种液晶显示器：常见的三种液晶显示器：nTN（twisted nematic扭曲向列型）nSTN（super twisted nematic超扭曲向列型）nTFT （Thin film tra

3、nsitor 薄膜晶体管）第三章第三章 液晶显示技术液晶显示技术n常见的三种液晶显示器常见的三种液晶显示器nTN-LCD(扭曲向列型扭曲向列型液晶显示器）：液晶显示器）： Twisted Nematic-LCD 常用于电子手表，计算器常用于电子手表，计算器nSTN-LCD(超扭曲向列型超扭曲向列型液晶显示器）液晶显示器） Super Twisted Nematic-LCD 常用于手机显示屏常用于手机显示屏,游戏机屏游戏机屏第三章第三章 液晶显示技术液晶显示技术nTFT-LCD(薄膜型薄膜型液晶显示器）：液晶显示器）： Thin Film Transistor-LCD 常用于液晶显示屏，数码照相

4、机常用于液晶显示屏，数码照相机第三章第三章 液晶显示技术液晶显示技术1. 扭曲向列型（扭曲向列型（TN-LCD）n最常用的液晶显示，也可能是迄今为止，研究得最广泛、最完善的显示装置就是用扭曲层列相（TN）液晶材料制作的。一般用于单色显示用7白底黑字，常白型白底黑字，常白型黑底白字，常黑型黑底白字，常黑型单色单色TN型的结构型的结构TN型液晶型液晶n玻璃的表面上先镀有一层透明玻璃的表面上先镀有一层透明导电薄膜导电薄膜ITO(ITO(氧化铟锡氧化铟锡) )以作以作电极之用，然后在有薄膜电极电极之用，然后在有薄膜电极的玻璃上涂取向层的玻璃上涂取向层PI(PI(聚酰亚聚酰亚胺胺) )，以使液晶顺着一个

5、特定，以使液晶顺着一个特定且平行于玻璃表面的方向排列。且平行于玻璃表面的方向排列。n液晶分子沿面排列，但分子长液晶分子沿面排列，但分子长轴在上下基片之间连续扭曲轴在上下基片之间连续扭曲9090，形成扭曲，形成扭曲(TN)(TN)排列的液排列的液晶盒。晶盒。偏光板偏光板存在取向存在取向层的玻璃层的玻璃入射自然光入射自然光透过光透过光液晶分子液晶分子排布排布偏光片偏光片偏光片偏光片电极基板电极基板液晶分子液晶分子排布排布入射自然光入射自然光不通电时不通电时通电时通电时TNTN型器件分子排布与透过光示意图型器件分子排布与透过光示意图无透射光无透射光10两个偏光片垂直两个偏光片垂直入射光入射光无电压无

6、电压(U=0V)(U=0V)施加电压施加电压(U(UU Uthth) )TN-LCDTN-LCD在计算器中的应用在计算器中的应用偏光片偏光片偏光片偏光片TN-LCDTN-LCD反射镜反射镜入射光入射光偏光片偏光片偏光片偏光片TN-LCDTN-LCD反射镜反射镜11nTN液晶显示器件的阈值电压与介电各向异性和弹性常数K11、K22、K33有关：n由式可知：Vth与液晶盒厚度无关；选择大的和小弹性常数可使Vth变小。02233114/ )2(KKKVthMore ideas about design？n两片偏光片的偏光轴两片偏光片的偏光轴相互平行相互平行或或相互正交相互正交n液晶分子长轴和偏光轴的

7、角度液晶分子长轴和偏光轴的角度n液晶的扭转角度液晶的扭转角度nn要是将上述垂直放置的偏振片改为平行放置，那么产生的现象会有何不同？入射自然光入射自然光入射自然光入射自然光液晶分子液晶分子排布排布偏光片偏光片偏光片偏光片电极基板电极基板液晶分子液晶分子排布排布不通电时不通电时通电时通电时透过光透过光n要是将上述垂直放置的偏振片改为平行放置，那么产生的现象会有何不同？n两片偏光片的偏光轴两片偏光片的偏光轴相互平行相互平行（黑底白字的常黑型）（黑底白字的常黑型）n或或相互正交（白底黑字的常白型）相互正交（白底黑字的常白型）反射式反射式TN型的结构型的结构反射板反射板透射式透射式TN型的结构型的结构背

8、光源背光源透射式透射式TN型的结构型的结构背光源背光源一般只适用于静态或四路以下的动态段式显示中，目前最好的TN液晶器件也只能实现816路驱动显示。光透过和关闭都不理想。电光响应速度慢（约100ms），只能显示静止或慢变的画面。TN液晶的缺点：液晶的缺点：17 是是基于扭曲角从基于扭曲角从180到到360的超扭曲向列液晶分子排列的液的超扭曲向列液晶分子排列的液晶盒的晶盒的，称为，称为STN(super-twisted nematic)效应。具体效应。具体说来，利用说来，利用由液晶双折射性而产生的由液晶双折射性而产生的而进行的显示。而进行的显示。 2. 超超扭曲向列型（扭曲向列型（STN-LCD

9、）蓝色蓝色STN-LCDSTN液晶Twist 270液晶分子Field OFFField ON利用液晶的雙折射特性調變穿透光線液晶分子只有长轴方向极化液晶分子只有长轴方向极化光线进入液晶后，只有非寻常光光线进入液晶后，只有非寻常光不发生双折射不发生双折射+-偏振光的偏振方向和液晶分子长轴平行偏振光的偏振方向和液晶分子长轴平行液晶分子只有短轴方向极化液晶分子只有短轴方向极化光线进入液晶后，只有寻常光光线进入液晶后，只有寻常光不发生双折射不发生双折射+-偏振光的偏振方向和液晶分子长轴垂直偏振光的偏振方向和液晶分子长轴垂直偏振光的偏振方向和液晶分子长轴成偏振光的偏振方向和液晶分子长轴成30度度+-+

10、-入射的偏振方向，可分解成垂直和平入射的偏振方向，可分解成垂直和平行于液晶的两个偏振方向，造成长，行于液晶的两个偏振方向，造成长，短轴都极化，因此产生双折射。短轴都极化，因此产生双折射。 上上、下偏光轴与上、下基片分子长轴、下偏光轴与上、下基片分子长轴都不互相平行，而是成一个角度都不互相平行，而是成一个角度,一一般为般为30度度无透射光无透射光透射黄色光透射黄色光n STN型的显示原理与型的显示原理与TN相类似，不同的是相类似，不同的是TN扭转式向列扭转式向列液晶分子是将入射光旋转液晶分子是将入射光旋转90度，度，nSTN超扭转式向列场效应是将入射光旋转超扭转式向列场效应是将入射光旋转1802

11、70度，一般度，一般为为270度。度。n TN起偏镜的起偏镜的偏光轴与偏光轴与上基片表面上基片表面液晶分子长轴平行液晶分子长轴平行,检检偏镜的偏光轴与下基片表面液晶分子长轴平行偏镜的偏光轴与下基片表面液晶分子长轴平行,即上下偏光轴即上下偏光轴互相成互相成90度角度角;n STN液晶盒中液晶盒中,上、下上、下偏光轴与偏光轴与上、下基片上、下基片分子长轴分子长轴都不互都不互相平行相平行,而是成一个角度而是成一个角度,角度大约为角度大约为30度。度。TN液晶盒是利用液晶分子旋光特性工作的，而液晶盒是利用液晶分子旋光特性工作的，而STN液晶液晶盒由于经起偏镜的入射线偏振光与液晶分子成角度，使入射盒由于

12、经起偏镜的入射线偏振光与液晶分子成角度，使入射光被分解为正常束和异常束两种，通过液晶盒两束光产生光光被分解为正常束和异常束两种，通过液晶盒两束光产生光程差，在通过检偏镜时发生干涉。所以程差，在通过检偏镜时发生干涉。所以STN液晶盒是利用液液晶盒是利用液晶的双折射特性工作的。晶的双折射特性工作的。 TN液晶盒工作于黑白模式；液晶盒工作于黑白模式；STN液晶盒一般工作于光程差为液晶盒一般工作于光程差为0.8 um，干涉色为黄色。当加上大于，干涉色为黄色。当加上大于Vth电压时，白光可透过电压时，白光可透过液晶层，无法通过检偏片，液晶盒呈黑色外观，液晶层，无法通过检偏片，液晶盒呈黑色外观，称为黑称为

13、黑/黄模式黄模式。如果检偏镜光轴相对于出射光侧液晶分子长轴方向左旋如果检偏镜光轴相对于出射光侧液晶分子长轴方向左旋30，则则为白为白/蓝模式蓝模式。即不加电压时，液晶盒呈蓝色；加电压时，液。即不加电压时，液晶盒呈蓝色；加电压时，液晶盒呈无色外观。因此晶盒呈无色外观。因此STN是有色模式是有色模式STN型液晶型液晶n单纯的单纯的TN液晶显示器本身只有液晶显示器本身只有黑白黑白两种情形，两种情形，n而而STN液晶显示器牵涉液晶材料的关系，以及液晶显示器牵涉液晶材料的关系，以及光线的干涉现象，因此显示的色调都以光线的干涉现象，因此显示的色调都以淡绿色淡绿色与与橘色橘色为主。为主。n如果在单色如果在单

14、色STN液晶显示器加上一彩色滤光片，液晶显示器加上一彩色滤光片，并将单色显示像素分成三个子像素，分别通过并将单色显示像素分成三个子像素，分别通过彩色滤光片显示彩色滤光片显示红红、绿绿、蓝蓝三原色，再经由三三原色，再经由三原色比例之调和，也可以显示出全彩模式的色原色比例之调和，也可以显示出全彩模式的色彩。彩。3. 薄膜晶体管（薄膜晶体管（TFT-LCD）vThin Film Transistor簿片式晶体管簿片式晶体管LCD（即通常所（即通常所说的真彩说的真彩LCD），意即每个液晶像素点都是由集成在），意即每个液晶像素点都是由集成在像素点后面的像素点后面的场效应薄膜晶体管场效应薄膜晶体管（TFT

15、）来驱动，从）来驱动，从而可以做到高速度、高亮度、高对比度来显示屏幕信而可以做到高速度、高亮度、高对比度来显示屏幕信息。息。 3. 薄膜晶体管（薄膜晶体管（TFT-LCD）nTFT-LCD的结构nTFT-LCD的工作原理n色彩分析n透光率nTFT部件分析n背光模组部件分析n信号电极和扫描电极分析n生产流程TFT-LCD的结构的结构TFT玻璃Polarizer 偏光板 彩色滤光片玻璃背光模组LC cell灯管CF素玻璃基底素玻璃基底滤光膜滤光膜导电导电ITO膜膜素玻璃基底素玻璃基底镶嵌镶嵌导电导电ITO膜膜TFT-LCD的结构的结构背光模组背光模组TFT-LCD结构结构黑色矩阵边框黑色矩阵边框封

16、胶封胶印刷电路板印刷电路板液晶分子取向液晶分子取向薄膜薄膜存储电容存储电容3. 薄膜晶体管（薄膜晶体管（TFT-LCD）nTFT-LCD的结构nTFT-LCD的工作原理n色彩分析n透光率nTFT部件分析n背光组部件分析n信号电极和扫描电极分析n生产流程 normally white （加电时将光阻断）（加电时将光阻断）TFT-LCD的工作原理的工作原理3. 薄膜晶体管（薄膜晶体管（TFT-LCD）nTFT-LCD的结构nTFT-LCD的工作原理n色彩呈现色彩呈现n透光率nTFT部件分析n背光组部件分析n信号电极和扫描电极分析n生产流程 如果你有机会如果你有机会, 拿着放大镜拿着放大镜, 靠近液

17、晶显示器的话靠近液晶显示器的话. 你会发现如图中所显示的样子你会发现如图中所显示的样子. 我们知道红色我们知道红色, 蓝色以蓝色以及绿色及绿色, 是所谓的三原色是所谓的三原色. 也就是说利用这三种颜色也就是说利用这三种颜色, 便可以混合出各种不同的颜色便可以混合出各种不同的颜色.彩色滤光片 將三原光以不同的強弱比例混合而呈现各种色彩,使LCD显示出全彩.常见的彩色滤光片的排列常见的彩色滤光片的排列.256 Color8（R）*8（G）*4（B）=256 Color.High Color32（R）*64（G）*32（B）=65536 Color.Full Color64（R）*64（G）*64（

18、B）=262144 Color.True Color256（R）*256（G）*256（B）=16777216 ColorTrue color256 color3. 薄膜晶体管（薄膜晶体管（TFT-LCD）nTFT-LCD的结构nTFT-LCD的工作原理n色彩分析n透光率透光率nTFT部件分析n背光组部件分析n信号电极和扫描电极分析n生产流程Black Matrix目的:遮蔽漏光区域，以免看到漏光导致对比度下降Black Matrix材料:Cr, CrO2, resin 当光线经由背光板发射出来时当光线经由背光板发射出来时, 并不是所并不是所有的光线都能穿过面板有的光线都能穿过面板, 例如：例

19、如：LCD source驱动芯片及驱动芯片及gate驱动芯片用的信号驱动芯片用的信号走线走线,以及以及TFT本身本身, 还有储存电压用的储存还有储存电压用的储存电容等等都不透光电容等等都不透光. 这些地方除了不完全透光外这些地方除了不完全透光外, 需利用需利用black matrix加以遮蔽加以遮蔽, 以免干扰到其它透以免干扰到其它透光区域的正确亮度光区域的正确亮度. 所以有效的透光区域所以有效的透光区域, 就只剩下如同图所示的区域而已就只剩下如同图所示的区域而已. 这一块有这一块有效的透光区域效的透光区域, 与全部面积的比例就称之为与全部面积的比例就称之为开口率开口率. 液晶显示器中有一个很

20、重要的规格就是亮度液晶显示器中有一个很重要的规格就是亮度, 而决定亮而决定亮度最重要的因素就是开口率度最重要的因素就是开口率. 开口率是什么呢开口率是什么呢? 简单的来简单的来说就是光线能透过的有效区域比例说就是光线能透过的有效区域比例. 开口率开口率=B/A=B/A* *100%100%A AB B以上述的穿透率来计算以上述的穿透率来计算, 从背光板出发的光线只会剩下从背光板出发的光线只会剩下6%。当光线从背光板发射出来当光线从背光板发射出来, , 会依序穿过偏光板会依序穿过偏光板, , 玻玻璃璃, , 液晶液晶, , 彩色滤光片等等彩色滤光片等等. . 假设各个零件的穿透假设各个零件的穿透

21、率如以下所示率如以下所示: :偏光板偏光板: 50%(因为其只准许单方向的极化光波通过)玻璃玻璃:95%(需要计算上下两片)液晶液晶:95%开口率开口率:50%(有效透光区域只有一半)彩色滤光片彩色滤光片:27%(假设材质本身的穿透率为80%,但由于滤光片只能容许三种其中一种通过. 所以仅剩下三分之一的亮度. 所以总共只能通过80%*33%=27%.)3. 薄膜晶体管（薄膜晶体管（TFT-LCD）nTFT-LCD的结构nTFT-LCD的工作原理n色彩分析n透光率n场效应薄膜晶体管场效应薄膜晶体管TFT分析分析n背光组部件分析n信号电极和扫描电极分析n生产流程关于薄膜场效应晶体管关于薄膜场效应晶

22、体管无机无机TFTTFT有机有机TFTTFT化合物化合物:CdS-TFT,CdSe-TFT:CdS-TFT,CdSe-TFT氧化物氧化物:ZnO:ZnO-TFT-TFT硅基硅基: :非晶非晶Si-TFT,Si-TFT,多晶硅多晶硅-TFT-TFT，SiCSiC无无/ /有机复合型有机复合型TFTTFT（1 1）a-Si TFTa-Si TFT的结构的结构 n薄膜场效应晶体管薄膜场效应晶体管(TFT)通常是指用薄膜半导体，其栅极通常是指用薄膜半导体，其栅极和源、漏极可同在器件的一侧和源、漏极可同在器件的一侧,也可分开在器件的两侧也可分开在器件的两侧 。n用于液晶显示屏时，衬底是普通钠平板玻璃；用

23、于液晶显示屏时，衬底是普通钠平板玻璃；n由于中由于中a-Si：H是一种光敏材料，为了避免光电导效应的是一种光敏材料，为了避免光电导效应的影响，其沟道应有完整的遮光措施。影响，其沟道应有完整的遮光措施。 的剖面结构图的剖面结构图重掺磷重掺磷型型n(2)a-Si TFT(2)a-Si TFT的特性的特性n场效应器件的静态特性主要是指漏极电流随栅压变化的转移特场效应器件的静态特性主要是指漏极电流随栅压变化的转移特性和表现漏极电流随漏源电压变化的输出特性。性和表现漏极电流随漏源电压变化的输出特性。 图一个高性能图一个高性能GDS栅极栅极漏极漏极源极源极(3)TFT在在LCD中的应用中的应用nTFT的栅

24、极的栅极G接扫描电压，漏极接扫描电压，漏极D接信号电压，源极接信号电压，源极S接接ITO像素电像素电极，与液晶像素串联，液晶像素可以等效成一个电阻极，与液晶像素串联，液晶像素可以等效成一个电阻RLC和一电容和一电容CLC的并联。的并联。SD扫描电压信号电压GSDDSGTFT LCD显示TFT-LCD当扫描脉冲加到栅极当扫描脉冲加到栅极G G时，使时，使D-SD-S导通，内阻变小，导通，内阻变小，信号电压产生大的通态电流信号电压产生大的通态电流I IONON，并使，并使C CLCLC很快充电很快充电到信号电压。到信号电压。当当C CLCLC充电电压均方根值充电电压均方根值VrmsVrms大于液晶

25、像素的阈值大于液晶像素的阈值电压电压V Vthth时，该像素显示，并通过时，该像素显示，并通过R RLCLC缓慢放电；缓慢放电；由这样的由这样的“存储效应存储效应”使一个帧周期内使一个帧周期内VrmsVthVrmsVth，即显示占空比为即显示占空比为1:11:1。先開啟第一行，其餘關閉。玻璃電極Data LineScan LineONOFFOFFOFFTFT LCD的顯示方式接著關閉第一列，電壓已經固定，所以顯示顏色也已固定。開啟第二列，其餘仍保持關閉。依此類推，可完成整個畫面之顯示。ONOFFOFFOFF (1)(1)较高的开关比，一般需较高的开关比，一般需 ，只要仔细避免硼、磷污染，只要仔

26、细避免硼、磷污染，这个要求不难达到；这个要求不难达到； (2)(2)为了与驱动液晶显示的外围电路相匹配，要求为了与驱动液晶显示的外围电路相匹配，要求a-Si:Ha-Si:H TFT TFT的的驱动电压小于驱动电压小于15V15V。 (3)(3)液晶中的电场必须是交变的，所以漏极总线的极性每场变化液晶中的电场必须是交变的，所以漏极总线的极性每场变化一次，但是栅极总线的极性不能改变，解决的办法是交替使用峰一次，但是栅极总线的极性不能改变，解决的办法是交替使用峰值不同的漏极脉冲，或适当加一个偏置电压。值不同的漏极脉冲，或适当加一个偏置电压。 (4)(4)TFTTFT的开关速度必须能满足图像显示的要求

27、，即从断态到通态的开关速度必须能满足图像显示的要求，即从断态到通态的电流上升要陡。的电流上升要陡。 (5)(5)TFTTFT应有合适的导电沟道宽长比应有合适的导电沟道宽长比W WL L。 整个阵列对每个整个阵列对每个TFTTFT的要求有下列几方面：的要求有下列几方面： 510决定决定漏极漏极电流电流 先光刻好透明电极先光刻好透明电极ITOITO的图形，作为液的图形，作为液 晶单元的背面接触；晶单元的背面接触； 蒸蒸CrCr，并光刻出，并光刻出CrCr条条, ,作为栅电极作为栅电极G G； 淀积绝缘层淀积绝缘层SiSi3 3N N4 4，厚度约为，厚度约为0.25um0.25um； 淀积有源层淀

28、积有源层a-Si:Ha-Si:H，厚度约为，厚度约为0.2um0.2um，并将不需要的并将不需要的a-Si:Ha-Si:H部分刻蚀掉，只在每部分刻蚀掉，只在每FETFET的位置留下一个小岛作为的位置留下一个小岛作为FETFET的有源区；的有源区； 沉积沉积n+a-Si:Hn+a-Si:H，并将不要的部分到蚀掉，并将不要的部分到蚀掉，只在只在FETFET位置上源、漏极处留下位置上源、漏极处留下n+a-Si:Hn+a-Si:H; ; 在在SiSi3 3N N4 4层上刻出接触窗口层上刻出接触窗口A A在下一工在下一工序中使序中使ITOITO层与漏极电极层与漏极电极D D相连；相连； 蒸镀铝层，并光

29、刻出源、漏电极。蒸镀铝层，并光刻出源、漏电极。 图图3-109 液晶显示阵列中的液晶显示阵列中的FET单元单元a-Si FETa-Si FET制造工艺过程：制造工艺过程： 3. 薄膜晶体管（薄膜晶体管（TFT-LCD）nTFT-LCD的结构nTFT-LCD的工作原理n色彩分析n透光率nTFT部件分析n背光组部件分析背光组部件分析n信号电极和扫描电极分析n生产流程Back light 背光源，是一个向背光源，是一个向Panel提供适合的提供适合的(要求规格要求规格)光的组件光的组件. 高亮度的液晶面板是市场要求的一项高亮度的液晶面板是市场要求的一项重要规范。主要取决于背光系统。重要规范。主要取决

30、于背光系统。Backlight的定义与分类的定义与分类Backlight 定义定义 要求的规格要求的规格 Brightness Brightness ( (亮度亮度) ) Uniformity Uniformity ( (均一性均一性) ) More Light More Light ( (更轻更轻) ) More Slim More Slim ( (更薄更薄) ) 画面品质画面品质 (MURA, (MURA, 漏光漏光, , 白白/ /黑点等等黑点等等) ) More Cheap More Cheap ( (更便宜更便宜) ) 信赖性信赖性( (寿命寿命, , 振动振动, , 冲击冲击, ,

31、高温高湿等等高温高湿等等) )Backlight的定义与分类的定义与分类Backlight 分类分类 按光源类型按光源类型冷阴极管荧光灯（冷阴极管荧光灯（CCFL）发光二极管（发光二极管（LED）电致发光（电致发光（EL） 按光源分布位置按光源分布位置直下式背光源（底背光式）直下式背光源（底背光式） 侧灯式背光源侧灯式背光源Backlight的发光原理的发光原理CCFL的构造电子 电极电极(Ni, W)(Ni, W)GlassGlass可可视视光光线线荧荧光光剂剂水水银银紫外线CCFL的原理加高压高频电场(放出电子)电子和惰性气体冲撞2次电子和水银蒸汽冲撞放出紫外线与荧光剂冲撞放出可视光线CC

32、FL发光原理发光原理Backlight的结构的结构Back light结构组成：结构组成：灯管（Lamp）、导光板（ Light Guide Pipe ）、 反射片（ Reflector ）、扩散片（ Diffuser Sheet ）、 棱镜片（ Prism Sheet ）、塑料边框（Mode frame）、 金属背板（back cover）、其它部件（cable线、connector）LGP(导光板)CCFL(灯灯)Lamp reflector(灯反射板灯反射板)Back cover(后金属盖后金属盖)Reflector sheet(反射板反射板)Dot PatternProtection

33、sheet(保护板保护板)上上 Prism sheet(上棱镜片上棱镜片)下下 Prism sheet(下棱镜片下棱镜片)Diffuser sheet(扩散板扩散板)Backlight的结构的结构（1）光源）光源Backlight的根本发光器件的根本发光器件 CCFL：优点: 极佳的白光源、低成本、高效率、长寿命、稳定性好、操作方便 等. 缺点: 功耗较大，需逆变电路驱动，而且工作温度较窄. LED: 优点: 耗电量低、色彩饱和度高、LED驱动较快、寿命長、短小轻薄、环保等. 缺点: 成本较高、散热能力较差,发光效率较低.侧灯式侧灯式直下式直下式白色LED光源 红绿蓝三元色的灯光（RGB-LE

34、D）组成阵列构成“白色光源”。 ItemCCFL Back Light LED Back Light色彩饱和度（NTSC）72%105%工作寿命25万h10万h环保性能辐射无含汞不含重金属不可回收 可回收驱动高压常规直流环境适应性低温启动差全天候价格低高(前者的35倍)散热好差(需加散热设备)发光效率好一般(前者的1/2,约3035lm/w)响应时间响应速度1s-2sns级Backlight的结构的结构CCFL Backlight与与LED Backlight比较比较色彩饱和度是以显示器三原色色彩范围为分子，NTSC(美国国家电视标准委员会)所规定的三原色色彩范围为分母，求百分比。 由于液晶每

35、个象素由红、绿、蓝（RGB）子象素组成，背光通过液晶分子后依靠RGB象素组合成任意颜色光。如果RGB三原色越鲜艳,那么显示器可以表示的颜色范围就越广。如果显示器三原色不鲜艳，那这台显示器所能显示的颜色范围就比较窄，因为其无法显示比三原色更鲜艳的颜色。提高色彩饱和度的方法是提高背光亮度和背光模块的透光度。 背光光源必须使用反射膜、扩散膜等等的光学薄膜，来达到光源平均投射的目的，但是往往光耗损的现象就会因此而产生，根据研究，从传统背光光源所发射出来的光是100的话，经过反射膜、扩散膜等等的光学薄膜之后，只会有约60的光通过背光模块进入到偏光膜，最后经过LC、Surface出来只剩下4的光。Back

36、light的结构的结构（2）灯反射罩）灯反射罩 将灯管的灯光反射到导光板中，以提高灯光的使用率。 注意项目注意项目：变形, 错位等。漏光就是因为灯罩变形造成的。Backlight的结构的结构(3) LGP(导光板导光板) 接收lamp发出的光，将线光源转化为面。为了得到均匀的面光源，在上面 印刷DOT PATTRN，网格分布为中间密集，四周稀疏。光射到DOT PATTRN上会通过慢反射进入LGP。 注意项目注意项目：弯曲、变形、DOTPATTRN印刷质量、表面划痕、异物等.导光方式导光方式导光板分类导光板分类按形状分类： 平板和楔形板（斜板 )按照网点制作方式：印刷式和非印刷式 印刷式：导光板

37、完成外形加工后,以印刷方式将网点印在反射面，又分为IR和UV两种。 非印刷式：将网点在导光板成形时直接成形在反射面。又分为化学蚀刻（Etching）、精密机械刻画法（V-cut）、光微影（Stamper）、内部扩散。 按照入光方式：侧入光（灯管和LED）和直下式。 侧入光式：将发光体（灯管或LED）放置于导光板之侧部。 直下式：将发光体（灯管或LED）放置于导光板之下方。 按照成形制作方式：射出成形和裁切成型。 射出成形：应用射出成形机将光学级PMMA颗粒运用高温、高压射入模具内冷却成形. 裁切成形：将光学级PMMA原板经过裁切工序完成成品。 导光板设计简介Backlight的结构的结构 (4

38、) 反射板反射板 将光反射进导光板,反射方式为镜面反射,以提高光的利用率。(5) 扩散片扩散片 扩散片内有很多颗粒状的物体，可以将导光板收到的光进行扩散，使光 能够向棱镜片及panel正面方向传播，起到拓宽视角，隐蔽形成在导光板 上的Pattern的作用.Backlight的结构的结构Backlight的结构的结构(6) 棱镜片棱镜片 将扩散的光在一定角度内聚光的作用，以达到提高 Panel亮度 的目的。 注意项目：注意项目：棱镜表面很脆弱，容易被磨损。Backlight的结构的结构(7) Mold frame 支撑并提供一定的防护。 注意项目：注意项目：材料多为塑料，故而易出现磨损、易出现毛

39、刺，导致异物增多.3. 薄膜晶体管（薄膜晶体管（TFT-LCD）nTFT-LCD的结构nTFT-LCD的工作原理n色彩分析n透光率nTFT部件分析n背光组部件分析n生产流程生产流程n信号电极和扫描电极分析信号电极和扫描电极分析 LCDLCD的生产流程图的生产流程图目的：目的：在洗净的在洗净的ITO玻璃上印能使液晶分子去向排列的玻璃上印能使液晶分子去向排列的PI薄膜。薄膜。PI溶液：聚酰亚胺溶液：聚酰亚胺原理原理:绒布绒布滚轮滚轮滚轮移动方向滚轮移动方向玻璃基板玻璃基板目的：目的：在在PI薄膜上制造定向沟槽，使液晶依次整齐排列。薄膜上制造定向沟槽，使液晶依次整齐排列。过程过程:框胶印刷框胶印刷目

40、的：提供目的：提供CF/ITO 基板接着时所需之封边框胶基板接着时所需之封边框胶原理：利用网版印刷方式，将所需之框胶转印至原理：利用网版印刷方式，将所需之框胶转印至CF基板上基板上间隔剂散布间隔剂散布目的：将间隔剂均匀散布在对向基板上，以供上下目的：将间隔剂均匀散布在对向基板上，以供上下基板间维持均一间距基板间维持均一间距n在组合二片玻璃板之前，我们在组合二片玻璃板之前，我们要先平均布满类似球状的隙子要先平均布满类似球状的隙子固定间隔，以免液晶面板组合固定间隔，以免液晶面板组合后，二片玻璃向内凹曲。通常后，二片玻璃向内凹曲。通常液晶面板在组合时，会留下一液晶面板在组合时，会留下一个或二个缺口，

41、以利后续灌入个或二个缺口，以利后续灌入液晶，接着就以框胶及导电胶液晶，接着就以框胶及导电胶封在二片玻璃边缘，如此就完封在二片玻璃边缘，如此就完成玻璃的组合了。成玻璃的组合了。 图图13.组合成液晶面板组合成液晶面板 n目的：目的：将组立完成基板以高温、高压条件处理一将组立完成基板以高温、高压条件处理一段时间段时间, 使框胶硬化且间距成型。使框胶硬化且间距成型。n原理：原理：将组立完成基板整齐地堆栈在封着治具上将组立完成基板整齐地堆栈在封着治具上,施以均匀高压施以均匀高压,并送入封着炉内进行高温烘烤并送入封着炉内进行高温烘烤,使使基板温度能维持基板温度能维持150 ,90分钟以上分钟以上,以确以

42、确 保框胶完全固化。保框胶完全固化。目的：真空槽内将液晶自动注入空面板中n封完边框之后，就将液晶封完边框之后，就将液晶面板放到真空室，透过刚面板放到真空室，透过刚才预留的缺口把液晶面板才预留的缺口把液晶面板的空气抽掉，然后籍助大的空气抽掉，然后籍助大气压力灌入液晶，再将缺气压力灌入液晶，再将缺口封闭，而液晶是一种介口封闭，而液晶是一种介于固体和液体之间的化合于固体和液体之间的化合物质，具有规则分子排列物质，具有规则分子排列的特性。的特性。 液晶的注入液晶的注入 原理：原理：1. 偏光板偏光板利用上、下偏光板吸收轴角度搭配，配合液晶电场效应，使对比明显、显像清楚。2. 位相差板位相差板利用与液晶

43、n d对波长分散性相近之位相差板补偿液晶曲折率异方性造成之椭圆偏光，使其正确显色。组立制程组立制程n最后再贴上二片垂直方最后再贴上二片垂直方向的偏光片，整片液晶向的偏光片，整片液晶面板即算完成。面板即算完成。 图图15.贴上偏光片贴上偏光片 n1)1)偏光片贴附完成后，偏光片贴附完成后，我们即开始在液晶面板我们即开始在液晶面板的两侧搭载的两侧搭载DRIVE ICDRIVE IC，DRIVE ICDRIVE IC是很重要的驱是很重要的驱动零件，是用来控制液动零件，是用来控制液晶颜色，亮度开关的。晶颜色，亮度开关的。 图图16.搭载驱动搭载驱动IC. n2)2)然后再将然后再将DRIVE IC D

44、RIVE IC 的入的入口端与电路板藉着焊锡焊口端与电路板藉着焊锡焊接导通。这样讯号就可以接导通。这样讯号就可以顺利发出，然后控制面板顺利发出，然后控制面板上的影像了。上的影像了。 图图17.IC的焊接的焊接 n3)3)液晶面板的光线就是从液晶面板的光线就是从背光源发出来的，在组装背光源发出来的，在组装背光源之前，我们会先检背光源之前，我们会先检查组合完的液晶面板有无查组合完的液晶面板有无完善，然后再组装背光源，完善，然后再组装背光源，背光源就是液晶面板后的背光源就是液晶面板后的光线来源。光线来源。 图图18.组装背光源组装背光源 模组制程n4)4)最后，再将最后，再将CELLCELL与铁与铁

45、框以螺丝锁定。框以螺丝锁定。( (图图19) 19) 图图19.螺丝固定螺丝固定 模组制程n5)5)再来就进入了最后关再来就进入了最后关键的测试过程，将组立键的测试过程，将组立完成的完成的MODULEMODULE做老化测做老化测试，在通电及高温状态，试，在通电及高温状态，筛选出品质不良的产品。筛选出品质不良的产品。 图图20.老化测试老化测试 n液晶nITO玻璃n偏光片n滤色膜n其他材料(取向材料、封接材料、衬垫料、金属引线腿等)。含钠成分很低。因玻璃板中含钠成分高会引起液晶显示性能含钠成分很低。因玻璃板中含钠成分高会引起液晶显示性能的退化；的退化；要求有精确的尺寸，并且玻璃板经受要求有精确的

46、尺寸，并且玻璃板经受600600度高温时变化极小；度高温时变化极小；要求玻璃板表面光滑平整，两板之间的间隙均匀，同时要求要求玻璃板表面光滑平整，两板之间的间隙均匀，同时要求在加工过程中经受一定温度时，仍然保持其间隙均匀；在加工过程中经受一定温度时，仍然保持其间隙均匀；玻璃板表曲没有缺陷，或缺陷在玻璃板表曲没有缺陷，或缺陷在10nm10nm级以下，并且没有气泡级以下，并且没有气泡；玻璃板在加热过程中不产生应力；玻璃板在加热过程中不产生应力；有一定的抗蚀能力有一定的抗蚀能力; ;1、液晶显示用平板玻璃、液晶显示用平板玻璃 2、透明导电玻璃透明导电玻璃 v现在采用的现在采用的ITO(IndiumIT

47、O(Indium Tin Oxide Tin Oxide 氧化铟锡氧化铟锡) )的成分是的成分是InIn2 2O O3 3和和SnOSnO2 2，ITOITO膜是在膜是在InIn2 2O O3 3的晶体中掺入高价的晶体中掺入高价SnSn的阳离子，掺杂的量以的阳离子，掺杂的量以SnSn的含量为的含量为1010重量比最佳。重量比最佳。制膜方法制膜方法目前大生产中主要用直流磁控溅射法，其工艺稳定、膜质量好，但靶目前大生产中主要用直流磁控溅射法，其工艺稳定、膜质量好，但靶材利用率只有材利用率只有25%30%。现在已开发出使用交流电源驱动磁场移动的方法，可使靶材料利用率现在已开发出使用交流电源驱动磁场移

48、动的方法，可使靶材料利用率增至增至40左右。左右。 用于液晶显示器的导电玻璃必须符合一定要求，具体的指标为：用于液晶显示器的导电玻璃必须符合一定要求，具体的指标为： 3 3、偏光片、偏光片 偏光片的制备： 目的：为了保证玻璃间间隙的均目的：为了保证玻璃间间隙的均匀性。匀性。4 4、液晶显示器的其他常用材料、液晶显示器的其他常用材料 4 4、液晶显示器的其他常用材料、液晶显示器的其他常用材料 ：液晶盒内直接与液晶接触的一薄层物质称为：液晶盒内直接与液晶接触的一薄层物质称为取向层。取向层。 广泛使用的工艺有：在玻璃表面覆盖一层广泛使用的工艺有：在玻璃表面覆盖一层有机高分子薄膜有机高分子薄膜，再用绒

49、布类材料再用绒布类材料高速摩擦高速摩擦来实现取向。来实现取向。以摩擦方式使以摩擦方式使PI膜表面磨出沟槽，使液晶分子定向排列，以膜表面磨出沟槽，使液晶分子定向排列，以达到显示要求。达到显示要求。聚酰亚胺聚酰亚胺(PI)环氧树脂环氧树脂 ：是一种具有良好的粘结性、优异的电气及机：是一种具有良好的粘结性、优异的电气及机械性能的高分子化合物。械性能的高分子化合物。粘结剂粘结剂封框胶：作为粘结剂将两块玻璃粘连起来，同时保存一定的封框胶：作为粘结剂将两块玻璃粘连起来，同时保存一定的间隙；间隙；银点胶：在环氧树脂中加入银粉和固化剂，将上下玻璃电极银点胶：在环氧树脂中加入银粉和固化剂，将上下玻璃电极导通。导

50、通。用途：用途：3.4.2 液晶显示器的驱动技术液晶显示器的驱动技术 液晶显示器的工作原理可知：液晶显示器的工作原理可知：它是依靠外电场它是依靠外电场（也可以是光、热）作用于初始排列液晶分子上，（也可以是光、热）作用于初始排列液晶分子上，依靠液晶分子的各向异性的特点，使液晶分子的初依靠液晶分子的各向异性的特点，使液晶分子的初始排列发生改变，调制通过液晶器件的外界光，使始排列发生改变，调制通过液晶器件的外界光，使液晶器件发生明与暗、遮与透、或者变色的效果，液晶器件发生明与暗、遮与透、或者变色的效果，达到显示的目的。达到显示的目的。 因此，因此，外加电压必须达到一定强度，即透过液外加电压必须达到一

51、定强度，即透过液晶显示器件的阈值和维持一定的时间。晶显示器件的阈值和维持一定的时间。这驱动电压这驱动电压要满足液晶显示要牢记三点。要满足液晶显示要牢记三点。3.4.2 液晶显示器的驱动技术液晶显示器的驱动技术v液晶在直流电压作用下会发生电解作用液晶在直流电压作用下会发生电解作用, ,所以必须用交流驱动所以必须用交流驱动, ,并且限定交流成分中直流分量不大于几十毫伏；并且限定交流成分中直流分量不大于几十毫伏；液晶显示时必须牢记下列三点：液晶显示时必须牢记下列三点：v由于液晶在电场作用下光学性能的改变是依靠液晶作为由于液晶在电场作用下光学性能的改变是依靠液晶作为弹性连续体的弹性变形，响应时间长，所

52、以交变驱动电压弹性连续体的弹性变形，响应时间长，所以交变驱动电压的作用效果不取决于其峰值，在频率小于的作用效果不取决于其峰值，在频率小于10103 3 HZ HZ 情况下，情况下，液晶透光的改变只和外电压的有效值有关；液晶透光的改变只和外电压的有效值有关；v液晶单元是容性负载，液晶的电阻在大多数情况下可以忽液晶单元是容性负载，液晶的电阻在大多数情况下可以忽略不计，是无极性的，即正压和负压的作用效果一样的略不计，是无极性的，即正压和负压的作用效果一样的。3.4.2 液晶显示器的驱动技术液晶显示器的驱动技术1、液晶显示器件的电极连接、液晶显示器件的电极连接 （段型、点阵型）2、静态驱动技术、静态驱

53、动技术 三种静态驱动方法，静态驱动器原理3、普通矩阵液晶显示器的动态驱动技术、普通矩阵液晶显示器的动态驱动技术 简单的动态驱动技术、无源矩阵的动态驱动技术、无源矩阵驱动的交差效应、抑制交差效应的措施4、有源矩阵的驱动、有源矩阵的驱动5、其他驱动方式（光扫描、热）、其他驱动方式（光扫描、热）6、提高大容量液晶显示质量的方法、提高大容量液晶显示质量的方法 1、液晶显示器件的电极连接、液晶显示器件的电极连接 段型显示段型显示像素是指显示像素为像素是指显示像素为一长棒，也称笔段形一长棒，也称笔段形（1）段型显示像素）段型显示像素液晶显示器件在显示像素上可分为液晶显示器件在显示像素上可分为：段形段形点阵

54、形点阵形普通矩阵普通矩阵有源矩阵有源矩阵（2）普通点矩阵电极排布）普通点矩阵电极排布 点矩阵的构成：是在液晶上下点矩阵的构成：是在液晶上下基板内侧各刻出基板内侧各刻出x x方向和方向和y y方向两方向两组平行的组平行的ITOITO直线电极，在直线电极，在xyxy电电极条的交叉处便构成一个像素点。极条的交叉处便构成一个像素点。 点矩阵点矩阵X电电极极Y电极电极（2）普通点矩阵电极排布）普通点矩阵电极排布n标准矩阵排布n交叉列电极排布n双屏分割矩阵排布n行同步列分割电极排布n双重矩阵电极排布交叉列电极排布交叉列电极排布（3）有源矩阵电极排布）有源矩阵电极排布有源矩阵有源矩阵：每个像素都连着一每个像

55、素都连着一个有源器件。矩阵电极和有源个有源器件。矩阵电极和有源器件均在下侧玻璃基板上，上器件均在下侧玻璃基板上，上侧玻璃基板上只有一个公用电侧玻璃基板上只有一个公用电极。极。液晶各种驱动技术分类液晶各种驱动技术分类1.静态驱动。静态驱动。所谓静态驱动，即为直接寻址，它是将应该显示的段所谓静态驱动，即为直接寻址，它是将应该显示的段形电极形电极分别与同时分别与同时加上信号的驱动方法。加上信号的驱动方法。2.简单矩阵驱动。简单矩阵驱动。这种多路的这种多路的分时驱动分时驱动适应于多位数的段形数字驱适应于多位数的段形数字驱动，它实质上是简单的矩阵寻址驱动，但矩阵显示时，电极数更动，它实质上是简单的矩阵寻

56、址驱动，但矩阵显示时，电极数更多，并有它特殊问题。多，并有它特殊问题。3.有源矩阵驱动。有源矩阵驱动。它使每一个像素都与一个非线性元件相连，这是它使每一个像素都与一个非线性元件相连，这是一种十分重要的驱动。一种十分重要的驱动。4.光寻址驱动。光寻址驱动。它与热寻址驱动一样，液晶板不需要精细的电极结它与热寻址驱动一样，液晶板不需要精细的电极结构，而是依赖各种射束将信号写入写字板。构，而是依赖各种射束将信号写入写字板。5.热寻址驱动。热寻址驱动。2、静态驱动技术、静态驱动技术 每个数码有七划，加一个小数点，共每个数码有七划，加一个小数点，共八个电极引出线。背后的电极称为位电极八个电极引出线。背后的

57、电极称为位电极或背电极，互相连接，用一根电极引线或背电极，互相连接，用一根电极引线（如左图）。（如左图）。1.三种静态驱动方法三种静态驱动方法（2）棒形模拟显示）棒形模拟显示（3）示波器显示的静态驱动）示波器显示的静态驱动背电极背电极COM、位电极、位电极、公共电极公共电极（a）静态驱动方式的七段数码电极结构）静态驱动方式的七段数码电极结构段电极段电极SEG因此，全体段电极中的每一个都要有各自独立的驱动电路元件，在显示段电极和公共电极上，在显示期间，都要施加连续的电压。 2.静态驱动器原理静态驱动器原理 在静态驱动的液晶显示器件上，各像素的在静态驱动的液晶显示器件上，各像素的背电极背电极COM

58、COM是连在是连在一起引出的，各像素的一起引出的，各像素的段电极段电极SEGSEG是分立引出的是分立引出的。COM公共电极公共电极COM段电极段电极SEG异或门（相异为异或门（相异为1，相同为，相同为0）集成块集成块CD4055是七段液晶显示是七段液晶显示器的一个例子器的一个例子00000100012001030011n在背电极在背电极COM上加入一个正脉冲序列，需要显示的笔段上加入一个正脉冲序列，需要显示的笔段上加入与上述脉冲相位差为上加入与上述脉冲相位差为180度的等幅脉冲序列，像素度的等幅脉冲序列，像素上就有上就有v或者或者-v的电压差。不显示的笔段上加与上述脉冲的电压差。不显示的笔段上

59、加与上述脉冲同相位同等幅的脉冲序列，像素压差为同相位同等幅的脉冲序列，像素压差为0.n在电路上实现上述原理，利用一个异或门，将序列脉冲输在电路上实现上述原理，利用一个异或门，将序列脉冲输入异或门的一个输入端（入异或门的一个输入端（COM），另一个输入端为控制），另一个输入端为控制电压，当输入为电压，当输入为“1”时，显示；当输入为时，显示；当输入为“0”时，不显示。时，不显示。原理总结：原理总结：v在静态驱动中，右图有在静态驱动中，右图有8n+18n+1根电极引线根电极引线v将各数码的相应笔段互相连将各数码的相应笔段互相连在一起，包括小数点的连线在一起，包括小数点的连线共引出八根，各数码的背电

60、共引出八根，各数码的背电极单独引出，共极单独引出，共n n根，总数根，总数为为8+n8+n根。根。v工作时，各背电极上的电压工作时，各背电极上的电压顺序的接通，称为扫描。顺序的接通，称为扫描。1.简单的动态驱动技术（段形）简单的动态驱动技术（段形）3、普通矩阵液晶显示器的动态驱动技术、普通矩阵液晶显示器的动态驱动技术 2.无源矩阵无源矩阵的动态驱动技术的动态驱动技术 在扫描电极和选址电在扫描电极和选址电极同步输入驱动电压波形极同步输入驱动电压波形的一瞬间，将会在该行与的一瞬间，将会在该行与各列电极交叉点像素上合各列电极交叉点像素上合成一个驱动波形，使该行成一个驱动波形，使该行上有若干各像素被点