2.1 TFT-LCD的基本构造
TFT-LCD的基本构造如:图1-1所示,TFT-LCD的关键零组件包括玻璃基板、彩色滤光片、偏光片、驱动IC、液晶材料、配向膜、背光模组、ITO导电薄膜,还有其他CELL制程要用到的材料及化学用品等。而在主要构造的用途方面,接下来以主动矩阵驱动方式的液晶显示器来说明,首先有背光源的光线照在偏光板上,光线在穿过偏光板后,会被偏极化,偏极化的光线会穿过液晶,液晶分子的排列方式被电极产生的电压影响,可以改变偏极化的偏光角度,不同的偏光角度造成的光线强度会不同,产生的光线再经由彩色滤光片的红,蓝,绿三个画素就可以组成肉眼看得到的各种影像和图形。
图示面板是TAB制造工艺,既将驱动IC 压合在FPC(软质印刷电路)上,与之相对应的是COG工艺,即将IC压合在GLASS(玻璃基板)上.。
(1)玻璃基板,这是一种表面极其平整的浮法生产薄玻璃片。表面蒸镀有一层In2O3或SnO2透明导电层,即ITO膜层。经光刻加工制成透明导电图形。这些图形由像素图形和外引线图形组成。如果划伤、割断或腐蚀,则会造成器件报废。
(2)液晶,液晶材料是液晶显示器件的主体。不同器件所用液晶材料不同,液晶材料大都是由几种乃至十几种单体液晶材料混合而成。每种液晶材料都有自己固定的清亮点TL和结晶点Ts。因此也要求每种液晶显示器件必须使用和保存在Ts~TL之间的一定温度范围内,如果使用或保存温度过低,结晶会破坏液晶显示器件的定向层;而温度过高,液晶会失去液晶态,也就失去了液晶显示器件的功能。
(3)偏振片,偏振片又称偏光片,由塑料膜材料制成。涂有一层光学压敏胶,可以贴在液晶盒的表面。前偏振片表面还有一保护膜,使用时应揭去,偏振片怕高温、高湿,在高温高湿条件下会使其退偏振或起泡。
对于TFT-LCD而言彩色滤光片(Color filter,CF)是很重要的,在显微镜下观察的显示器如图中所示,利用红,绿,蓝三原色,可混合出各种不同的颜色,很多平面显示器就是利用此原理显示色彩,把RGB三种颜色分成独立的三个点,各自拥有不同的灰阶变化,然后把临近的三RGB显示的点当作一个像素(pixel),一个要求分辨率为800*600的显示画面,即要求有800*600个pixel,图中每一个RGB的点之间的黑色部分叫做黑矩阵(Black Matrix),主要是用来遮住不透光的部分,比如ITO的走线,C/A的走线,或者是TFT的部分。这也是为什么图中每一个RGB的亮点看起来并不是矩形,其左上角也有一块被Black Matrix遮住的部分,这块黑色缺角的部分就是TFT所在的部分。
1.2.2 TFT-LCD的显示原理
LCD技术是把液晶灌入两个列有细槽的平面之间。这两个平面上的槽互相垂直(相交成90度)。TFT-LCD显示原理见图1-2所示。也就是说,若一个平面上的分子南北向排列,则另一平面上的分子东西向排列,而位于两个平面之间的分子被强迫进入一种90度扭转的状态。由于光线顺着分子的排列方向传播,所以光线经过液晶时也被扭转90度。但当液晶上加一个电压时,分子便会重新垂直排列,使光线能直射出去,而不发生任何扭转。LCD是依赖极化滤光器(片)和光线本身。极化滤光器相当于一系列越来越细的平行线。这些线形成一张网,阻断不与这些线平行的所有光线(自然光线是朝四面八方随机发散的)。极化滤光器的线正好与第一个垂直,所以能完全阻断那些已经极化的光线。只有两个滤光器的线完全平行,或者光线本身已扭转到与第二个极化滤光器相匹配,光线才得以穿透。(如图1-3)LCD正是由这样两个相互垂直的极化滤光器构成,所以在正常情况下应该阻断所有试图穿透的光线。但是,由于两个滤光器之间充满了扭曲液晶,所以在光线穿出第一个滤光器后,会被液晶分子扭转90度,最后从第二个滤光器中穿出。另一方面,若为液晶加一个电压,分子又会重新排列并完全平行,使光线不再扭转,所以正好被第二个滤光器挡住。总之,加电将光线阻断,不加电则使光线射出。(如图1-4)然而,可以改变LCD中的液晶排列,使光线在加电时射出,而不加电时被阻断。但由于计算机屏幕几乎总是亮着的,所以只有“加电将光线阻断”的方案才能达到最省电的目的。