TFT-LCD的结构与显示原理课件

1一、概述二、LCD的分类三、TFT-LCD显示模组四、模式结构与显示原理五、TFT-LCD面板六、LCD的应用编写：刘静液晶显示屏实物图片TFT-LCD的结构与显示原理1一、概述二、LCD的分类三、TFT-LCD显示2LCD液晶显示器是LiquidCrystalDisplay的简称，LCD的构造是在两片平行的玻璃基板当中放置液晶盒，下基板玻璃上设置TFT（薄膜晶体管），上基板玻璃上设置彩色滤光片，通过TFT上的信号与电压改变来控制液晶分子的转动方向，从而达到控制每个像素点偏振光出射与否而达到显示目的。现在LCD已经替代CRT成为主流，价格也已经下降了很多，并已充分的普及。一、概述2LCD液晶显示器是LiquidCrystalDis3显示方式液晶显示器直视型投影型透射型（有背光源）反射型（无背光源）前投影型背投影型二、LCD的分类3显示方式液晶显示器直视型投影型透射型（有背光源）反射型（无4驱动方式字段方式：用像素电极做成文字或图形的形状，然后在每个像素电极上直接施加驱动电压的方式。矩阵方式：像素电极以矩阵方式排列，图形有多个像素组合形成，并通过多路驱动方式显示。二、LCD的分类4驱动方式二、LCD的分类5矩阵方式无源矩阵显示器：只能用于扫描线行数较少的简单的显示器。有源矩阵显示器：用于高分辨的液晶显示器。每个像素配置一个开关，能够有效地切断次路径，避免发生串扰现象。二、LCD的分类5矩阵方式二、LCD的分类6矩阵方式矩阵方式有源矩阵无源矩阵（如：TN，STN）二端子型（二极管，MIM）三端子型CdSeTFT多晶硅TFT非晶硅TFT二、LCD的分类6矩阵方式矩阵方式有源矩阵无源矩阵（如：TN，STN）二端子7结构组成包括：TFT-LCD面板、驱动电路单元、背光源单元、外框。TFT-LCD模组横截面图三、TFT-LCD显示模组7结构组成TFT-LCD模组横截面图三、TFT-LCD显示模8结构组成TFT-LCD面板

主要由TFT基板、CF基板、偏振片和液晶盒组成；作为显示器实现各种文字、图像及彩色图像的显示。驱动电路单元TFT-LCD面板接受液晶驱动芯片输入的信号电压后，根据施加的电压调整从背光源的入射光的大小。背光源单元

由背光源、反射板、导光板、扩散板、增透膜等构成。是使线光源转变成亮度均匀的面光源的结构。外框

外框通常是有金属材料做成，其作用是固定组成LCD模块的个单元，提高液晶面板的耐冲击能力。三、TFT-LCD显示模组8结构组成三、TFT-LCD显示模组LCD模式主要有TN、IPS、FFS以及VA等显示模式。其中TN模式于20世纪70年代中期成功转化为商品，到90年代时，制造和技术都达到成熟水平。此时，液晶显示器广视角成为需求，IPS与FFS模式由此应运而生，目前与VA的改善模式PVA和MVA一起成为大尺寸电视市场的主流模式。9四、模式结构与显示原理LCD模式主要有TN、IPS、FFS以及VA等显示模式。其中普通显示模式扭曲向列相(TwistedNematic，TN)模式广角显示技术

共面开关（In-PlainSwitching,IPS）模式场边缘开关（Fringe-FieldSwitching,FFS）模式垂直取向（VerticalAlignment,ＶＡ）模式10四、模式结构与显示原理普通显示模式10四、模式结构与显示原理TN模式结构特点上下玻璃基板上有透明电极ＩＴＯ膜

和表面经过处理的数百埃厚的配向膜。

液晶分子在上下基板的排列方向相互

垂直，上下基板外侧贴有偏振片，偏

振片的光轴方向与紧邻的液晶配向方

向相同。11四、模式结构与显示原理TN模式结构特点11四、模式结构与显示原理四、模式结构与显示原理TN模式显示原理断开态：未施加电压时，光从上基板入射，

通过液晶层时光的偏振面沿液晶分子扭曲方向偏转，到达下基板，通过下偏振片，液晶板面呈亮态。导通态：施加电压时，液晶的指向矢量沿电场方向排列，液晶层不存在双折射效应，通过上偏振片的光线通过液晶层后保持原来的偏振方向，到达下偏振片时，由于上下偏振片的光轴方向相互垂直，光不能通过下偏振片，液晶面板呈暗态。12四、模式结构与显示原理TN模式显示原理12四、模式结构与显示原理13IPS模式结构特点下基板为像素电极ITO薄膜，上基板为金属电极。液晶分子均匀平行的排列在两基板间，且与下基板电极成成一定角度。两偏振片正交设置，下偏振片的偏振化方向与下基板表面处液晶分子指向矢平行。

四、模式结构与显示原理13IPS模式结构特点IPS模式显示原理断开态：由于液晶分子均匀平行沿面排列，且其指向矢与下偏振片的偏振轴平行，当入射光经下偏振片射入液晶层时，其偏振状态不会发生变化，并且完全被上偏振片阻隔，这样就可以得到几乎接近纯黑的暗态显示。导通态：施加电压后液晶分子在与基板平行的平面上向电场方向旋转，与上下偏振片的偏光轴呈一定角度，其扭曲角度满足双折射条件，使得入射线偏振光变成椭圆偏振光，这样一部分光就可以从上偏振片射出，得到亮态显示。14四、模式结构与显示原理IPS模式显示原理14四、模式结构与显示原理15FFS模式结构特点

FFS的上下基板都有电极，且电极间距l小于电极宽度w和盒后d；甚至像素电极和共同电极的间距l=0；所以既有垂直基板方向的电场也有平行基板方向的电场。四、模式结构与显示原理电场上偏振片像素电极（ITO）下偏振片共同电极（ITO）存储电容液晶分子15FFS模式结构特点四、模式结构与显示原理电场上偏振片像素16FFS模式显示原理断开态：未加电压时，由于FFS模式中上下偏振片相互垂直，上下基板的摩擦方向也与偏振片平行，但是与电极成一定角度，光线从上偏振片射入，不能通过下偏振片，液晶面板呈暗态。导通态：施加电压时，液晶分子在电场作用下旋转，其指向矢与上下偏振片的偏振轴成一定角度，其扭曲角度满足双折射条件，使得入射线偏振光变成椭圆偏振光，这样一部分光就可以从上偏振片射出，液晶板面呈亮态。四、模式结构与显示原理16FFS模式显示原理四、模式结构与显示原理17VA模式结构特点

上下偏振片相互垂直，液

晶分子在取向膜的定向作

用下竖直排列于液晶层中，

上下基板两侧都贴有ITO薄

膜电极。四、模式结构与显示原理17VA模式结构特点四、模式结构与显示原理18VA模式显示原理断开态：未施加电压时，液晶分子的指向矢都是垂直基板排列。如果上下偏振片的偏振轴相互平行，则入射光通过上下偏光片，显示画面呈亮态，称为常白模式；如果上下偏振片的偏振轴相互垂直，则入射光在出射偏振片处被阻挡，显示画面呈暗态，称为常黑模式。常黑模式的VA阻挡所有波长的光，且与盒厚无关，使得常黑模式的暗态特性好，对比度高、所以一般的VA产品都选用常黑模式。导通态：当施加电压时，液晶分子从垂直配向状态转向水平方向，入射光通过，面板呈亮态。四、模式结构与显示原理18VA模式显示原理四、模式结构与显示原理19不同模式对比：TN<>IPS四、模式结构与显示原理19不同模式对比：TN<>IPS四、模式结构与显示原理20不同模式对比：TN<>VA四、模式结构与显示原理20不同模式对比：TN<>VA四、模式结构与显示原理21不同模式对比：IPS<>FFS四、模式结构与显示原理21不同模式对比：IPS<>FFS四、模式结构与显示原理22模式优点缺点TN结构简单，工艺成熟、制作容易，透过率高响应速度慢，阈值效应不明显，大量显示和视频显示等受到了限制。IPS视角范围广（>160°），图像显示性能佳，色彩无偏移，触摸无水波纹驱动电压高（15V）；透过率低，亮度不足，响应速度慢FFS视角范围广（＞170°），低能耗、高透过率、高亮度、快速响应、高色彩还原性、触摸无水波纹产生灰阶逆转，色差有变化VA响应速度大大高于普通TN模式，无色偏视角范围窄、视角方位不对称四、模式结构与显示原理22模式优点缺点TN结构简单，工艺成熟、制作容易，透过率高响23显示模式改良版TN+Film（TN＋视角扩展膜）优点：视角范围提高到140°，且不改变面板结构，性价比高。用途：常用于笔记本电脑，不适用于液晶电视。AS-IPS（AdvancedSuper-IPS）优点：视角范围提高到170°，响应速度提高，开口率提高，获得更高亮度画面。用途：适用于液晶电视。四、模式结构与显示原理23显示模式改良版四、模式结构与显示原理MVA（Multi-domainVA）优点：视野角度增加达160°以上，并提高了液晶的响应速度。用途：适用于液晶电视，NB和监视器用得不多。PVA(PatternedVA）优点：亮度输出和对比度优于MVA

用途：适用于液晶面板AFFS（AdvancedFFS）优点：宽视角、高亮度、高对比度、高透过率，色彩无偏移。用途：适用于液晶电视24四、模式结构与显示原理MVA（Multi-domainVA）24四、模式结构与显25黑矩阵彩色滤光片矩阵封框胶Ag胶垫料上偏振片共通电极端子像素电极配向膜下偏振片存储电极液晶结构组成五、TFT-LCD面板25黑矩阵彩色滤光片矩阵封框胶Ag胶垫料上偏振片共通电极端子配向膜配向膜做为锚定液晶分子的主要材料，其原材料几乎已经定型。LCD显示所用配向膜，一般为加温聚合固化的PI配向膜，原液组份是聚酰亚胺和DMA、NMP或BC溶剂。PI配向膜的特性：

LCD使用的PI配向膜，是由原液中的小分子化合物在高温下产生聚合反应。形成的聚合物分子中支链与主链的夹角就是所谓的配向层预倾角。这些聚合物的支链基团与液晶分子间的作用力比较强，对液晶分子有锚定的作用，可以使液晶按预倾角方向排列。

TFT-LCD面板26配向膜TFT-LCD面板26配向膜在LCD中的作用TFT-LCD面板27配向膜的几种形态配向膜在LCD中的作用TFT-LCD面板27配向膜的几种形态TFT-array基板TFT信号线像素电极存储电容保护电路28TFT-array基板与单位像素示意图五、TFT-LCD面板TFT-array基板28TFT-array基板与单位像素示TFT-array基板TFT为三端子元件，在LCD应用上可视为开关。液晶组件的作用类似一个电容，由开关的ON/OFF对电容储存的电压值进行更新/保持。29五、TFT-LCD面板TFT-array基板29五、TFT-LCD面板CF基板CF基板上的每种

颜色的滤光片与TFT-array基板

上的单位像素一

一对应。通过调

整像素的透过率，

组合不同亮度的

红绿蓝三原色，可以得到各种不同的颜色。30五、TFT-LCD面板CF基板30五、TFT-LCD面板CF基板常见的几种彩色滤光片

31五、TFT-LCD面板CF基板常见的几种彩色滤光片31五、TFT-LC黑矩阵（BM）遮挡通过非驱动区域的光；增加液晶显示屏的对比度。32五、TFT-LCD面板黑矩阵（BM）32五、TFT-LCD面板电极像素电极：由ITO薄膜组成，作用是给液晶盒施加电压。薄膜厚度通常选择在400Å左右，要求在工程允许的范围为内尽可能最薄，同时光透过率最大。共通电极：由ITO薄膜组成透过率要最大。一般CF基板的ITO膜厚为1500Å（IPS为金属电极）。33五、TFT-LCD面板电极33五、TFT-LCD面板34六、LCD的应用34六、LCD的应用ThankYou!ThankYou!36一、概述二、LCD的分类三、TFT-LCD显示模组四、模式结构与显示原理五、TFT-LCD面板六、LCD的应用编写：刘静液晶显示屏实物图片TFT-LCD的结构与显示原理1一、概述二、LCD的分类三、TFT-LCD显示37LCD液晶显示器是LiquidCrystalDisplay的简称，LCD的构造是在两片平行的玻璃基板当中放置液晶盒，下基板玻璃上设置TFT（薄膜晶体管），上基板玻璃上设置彩色滤光片，通过TFT上的信号与电压改变来控制液晶分子的转动方向，从而达到控制每个像素点偏振光出射与否而达到显示目的。现在LCD已经替代CRT成为主流，价格也已经下降了很多，并已充分的普及。一、概述2LCD液晶显示器是LiquidCrystalDis38显示方式液晶显示器直视型投影型透射型（有背光源）反射型（无背光源）前投影型背投影型二、LCD的分类3显示方式液晶显示器直视型投影型透射型（有背光源）反射型（无39驱动方式字段方式：用像素电极做成文字或图形的形状，然后在每个像素电极上直接施加驱动电压的方式。矩阵方式：像素电极以矩阵方式排列，图形有多个像素组合形成，并通过多路驱动方式显示。二、LCD的分类4驱动方式二、LCD的分类40矩阵方式无源矩阵显示器：只能用于扫描线行数较少的简单的显示器。有源矩阵显示器：用于高分辨的液晶显示器。每个像素配置一个开关，能够有效地切断次路径，避免发生串扰现象。二、LCD的分类5矩阵方式二、LCD的分类41矩阵方式矩阵方式有源矩阵无源矩阵（如：TN，STN）二端子型（二极管，MIM）三端子型CdSeTFT多晶硅TFT非晶硅TFT二、LCD的分类6矩阵方式矩阵方式有源矩阵无源矩阵（如：TN，STN）二端子42结构组成包括：TFT-LCD面板、驱动电路单元、背光源单元、外框。TFT-LCD模组横截面图三、TFT-LCD显示模组7结构组成TFT-LCD模组横截面图三、TFT-LCD显示模43结构组成TFT-LCD面板

主要由TFT基板、CF基板、偏振片和液晶盒组成；作为显示器实现各种文字、图像及彩色图像的显示。驱动电路单元TFT-LCD面板接受液晶驱动芯片输入的信号电压后，根据施加的电压调整从背光源的入射光的大小。背光源单元

由背光源、反射板、导光板、扩散板、增透膜等构成。是使线光源转变成亮度均匀的面光源的结构。外框

外框通常是有金属材料做成，其作用是固定组成LCD模块的个单元，提高液晶面板的耐冲击能力。三、TFT-LCD显示模组8结构组成三、TFT-LCD显示模组LCD模式主要有TN、IPS、FFS以及VA等显示模式。其中TN模式于20世纪70年代中期成功转化为商品，到90年代时，制造和技术都达到成熟水平。此时，液晶显示器广视角成为需求，IPS与FFS模式由此应运而生，目前与VA的改善模式PVA和MVA一起成为大尺寸电视市场的主流模式。44四、模式结构与显示原理LCD模式主要有TN、IPS、FFS以及VA等显示模式。其中普通显示模式扭曲向列相(TwistedNematic，TN)模式广角显示技术

共面开关（In-PlainSwitching,IPS）模式场边缘开关（Fringe-FieldSwitching,FFS）模式垂直取向（VerticalAlignment,ＶＡ）模式45四、模式结构与显示原理普通显示模式10四、模式结构与显示原理TN模式结构特点上下玻璃基板上有透明电极ＩＴＯ膜

和表面经过处理的数百埃厚的配向膜。

液晶分子在上下基板的排列方向相互

垂直，上下基板外侧贴有偏振片，偏

振片的光轴方向与紧邻的液晶配向方

向相同。46四、模式结构与显示原理TN模式结构特点11四、模式结构与显示原理四、模式结构与显示原理TN模式显示原理断开态：未施加电压时，光从上基板入射，

通过液晶层时光的偏振面沿液晶分子扭曲方向偏转，到达下基板，通过下偏振片，液晶板面呈亮态。导通态：施加电压时，液晶的指向矢量沿电场方向排列，液晶层不存在双折射效应，通过上偏振片的光线通过液晶层后保持原来的偏振方向，到达下偏振片时，由于上下偏振片的光轴方向相互垂直，光不能通过下偏振片，液晶面板呈暗态。47四、模式结构与显示原理TN模式显示原理12四、模式结构与显示原理48IPS模式结构特点下基板为像素电极ITO薄膜，上基板为金属电极。液晶分子均匀平行的排列在两基板间，且与下基板电极成成一定角度。两偏振片正交设置，下偏振片的偏振化方向与下基板表面处液晶分子指向矢平行。

四、模式结构与显示原理13IPS模式结构特点IPS模式显示原理断开态：由于液晶分子均匀平行沿面排列，且其指向矢与下偏振片的偏振轴平行，当入射光经下偏振片射入液晶层时，其偏振状态不会发生变化，并且完全被上偏振片阻隔，这样就可以得到几乎接近纯黑的暗态显示。导通态：施加电压后液晶分子在与基板平行的平面上向电场方向旋转，与上下偏振片的偏光轴呈一定角度，其扭曲角度满足双折射条件，使得入射线偏振光变成椭圆偏振光，这样一部分光就可以从上偏振片射出，得到亮态显示。49四、模式结构与显示原理IPS模式显示原理14四、模式结构与显示原理50FFS模式结构特点

FFS的上下基板都有电极，且电极间距l小于电极宽度w和盒后d；甚至像素电极和共同电极的间距l=0；所以既有垂直基板方向的电场也有平行基板方向的电场。四、模式结构与显示原理电场上偏振片像素电极（ITO）下偏振片共同电极（ITO）存储电容液晶分子15FFS模式结构特点四、模式结构与显示原理电场上偏振片像素51FFS模式显示原理断开态：未加电压时，由于FFS模式中上下偏振片相互垂直，上下基板的摩擦方向也与偏振片平行，但是与电极成一定角度，光线从上偏振片射入，不能通过下偏振片，液晶面板呈暗态。导通态：施加电压时，液晶分子在电场作用下旋转，其指向矢与上下偏振片的偏振轴成一定角度，其扭曲角度满足双折射条件，使得入射线偏振光变成椭圆偏振光，这样一部分光就可以从上偏振片射出，液晶板面呈亮态。四、模式结构与显示原理16FFS模式显示原理四、模式结构与显示原理52VA模式结构特点

上下偏振片相互垂直，液

晶分子在取向膜的定向作

用下竖直排列于液晶层中，

上下基板两侧都贴有ITO薄

膜电极。四、模式结构与显示原理17VA模式结构特点四、模式结构与显示原理53VA模式显示原理断开态：未施加电压时，液晶分子的指向矢都是垂直基板排列。如果上下偏振片的偏振轴相互平行，则入射光通过上下偏光片，显示画面呈亮态，称为常白模式；如果上下偏振片的偏振轴相互垂直，则入射光在出射偏振片处被阻挡，显示画面呈暗态，称为常黑模式。常黑模式的VA阻挡所有波长的光，且与盒厚无关，使得常黑模式的暗态特性好，对比度高、所以一般的VA产品都选用常黑模式。导通态：当施加电压时，液晶分子从垂直配向状态转向水平方向，入射光通过，面板呈亮态。四、模式结构与显示原理18VA模式显示原理四、模式结构与显示原理54不同模式对比：TN<>IPS四、模式结构与显示原理19不同模式对比：TN<>IPS四、模式结构与显示原理55不同模式对比：TN<>VA四、模式结构与显示原理20不同模式对比：TN<>VA四、模式结构与显示原理56不同模式对比：IPS<>FFS四、模式结构与显示原理21不同模式对比：IPS<>FFS四、模式结构与显示原理57模式优点缺点TN结构简单，工艺成熟、制作容易，透过率高响应速度慢，阈值效应不明显，大量显示和视频显示等受到了限制。IPS视角范围广（>160°），图像显示性能佳，色彩无偏移，触摸无水波纹驱动电压高（15V）；透过率低，亮度不足，响应速度慢FFS视角范围广（＞170°），低能耗、高透过率、高亮度、快速响应、高色彩还原性、触摸无水波纹产生灰阶逆转，色差有变化VA响应速度大大高于普通TN模式，无色偏视角范围窄、视角方位不对称四、模式结构与显示原理22模式优点缺点TN结构简单，工艺成熟、制作容易，透过率高响58显示模式改良版TN+Film（TN＋视角扩展膜）优点：视角范围提高到140°，且不改变面板结构，性价比高。用途：常用于笔记本电脑，不适用于液晶电视。AS-IPS（AdvancedSuper-IPS）优点：视角范围提高到170°，响应速度提高，开口率提高，获得更高亮度画面。用途：适用于液晶电视。四、模式结构与显示原理23显示模式改良版四、模式结构与显示原理MVA（Multi-domainVA）优点：视野角度增加达160°以上，并提高了液晶的响应速度。用途：适用于液晶电视，NB和监视器用得不多。PVA(PatternedVA）优点：亮度输出和对比度优于MVA

用途：适用于液晶面板AFFS（AdvancedFFS）优点：宽视角、高亮度、高对比度、高透过率，色彩无偏移。用途：适用于液晶电视59四、模式结构与显示原理MVA（Multi-domainVA）24四、模式结构与显60黑矩阵彩色滤光片矩阵封框胶Ag胶垫料上偏振片共通电极端子像素电极配向膜下偏振片存储电极液晶结构组成五、T