什么是TFT液晶屏?
TFT LCD(薄膜晶体管液晶显示器)具有三明治结构,液晶填充在两块玻璃板之间。
图1 TFT LCD结构
TFT 玻璃上有多少个 TFT,就显示多少个像素。彩色滤光玻璃上装有产生颜色的彩色滤光片。液晶会根据彩色滤光玻璃和 TFT 玻璃之间的电压差而移动。背光灯提供的光量由液晶的移动量决定,从而产生颜色。
液晶会根据每个像素上施加的电荷旋转到不同的角度。
为何要将液晶的倾角控制在数百万像素之内呢?因为要利用液晶的旋光性来控制透过液晶面板的光线量。背光模块发出的光线从TFT面板透过ITO电极,经过液晶转向,到达上方的液晶面板。
图2 LCD照明原理
如果像素上没有施加电压,液晶分子会扭曲以与玻璃板的摩擦对齐。进入第一个偏振片的光会扭曲并可以离开第二个偏振片 –> 像素打开。如果像素上施加电压,液晶分子会解开以与电场对齐。进入第一个偏振片的光无法离开第二个偏振片 –> 像素关闭。
图 3 TFT LCD 开启和关闭
TFT基板由像素矩阵和ITO区域(透明导电膜)组成,每个区域都有一个TFT器件,因此称为阵列。数千或数百万个像素共同在显示屏上形成图像。下图显示了像素的简单结构。
图4 TFT LCD单个像素结构
LCD的驱动方式
无源矩阵 (PMLCD)
LCD的第一阶段采用简单矩阵方式。此方式中,透明电极设置在X和Y轴上。没有开关装置。
有源矩阵 (AMLCD)
每个电极交叉点处都集成有一个开关器件和一个存储电容器。
图 5 无源和有源矩阵 TFT LCD
图6 简单矩阵LCD的示意图
图7 AMLCD的基本结构;该结构是典型的透射式彩色TFT-LCD
无源矩阵LCD问题:
显示尺寸受到限制,因为行越多,可施加导通电压的时间越短,导致对比度差、视角窄、灰度级少。
当相邻像素电压相互影响时就会发生串扰,从而降低灰度、对比度和视角。
当响应速度较慢的液晶材料无法足够快地响应时,就会发生沉没现象,图像可能会暂时消失。
一种解决方案:在每个像素上放置一个开关,例如晶体管或二极管–>像素矩阵变为“活跃的”。
图8 基于TFT的有源矩阵LCD(AMLCD)
图 9 TFT-LCD 阵列与控制器、电源和驱动电路的示意图
AMLCD:操作
每个像素都有开关元件。各个像素彼此隔离。最常用的是薄膜晶体管。
水平扫描线寻址 TFT 的栅极。
通过垂直线(漏极)施加数据,改变液晶单元的极化和光学透明度。
消除了许多被动显示问题:
像素隔离消除串扰
与列线的隔离允许像素电容器保持充电状态,以便可以使用响应更快的液晶。
可以实现更大的显示。
有源矩阵(AM)方法的优点:
更大尺寸
更高的对比度
更高的灰度
分辨率更高
更高的视角
响应速度更快。消除“重影”
更好地控制颜色
彩色滤光片 (RGB)
传统彩色显示器采用称为 RGB 的像素排列。在这种排列中,红、绿和蓝像素按相等比例排列。
在高像素密度下,RGB 排列就足够了。
当像素数量有限时,图像可能会显得模糊。为了弥补这一点,可以使用 GRGB 排列。
图 10 TFT LCD RGB 图案
显示模式
透射式TFT LCD:光线从背光源穿过彩色滤光片和LC然后出现在面板上。(亮度高但功耗更大)。
反射型TFT LCD带有反射镜,利用外部光线进行图像显示。省电、重量轻(无背光)。适合使用外部光源观看。
透反射式 TFT LCD 是一种适用于室内外应用的有前途的显示设备。采用透反射技术的好处包括:
省电
阳光下可读性
室内可读性
重量轻
TFT 世代
图 11 TFT LCD 第 1 代
图 12 TFT LCD 第 2 代
图 13 TFT LCD 第 3 代
图 14 发电规模扩大与成本降低
TFT生产流程
请观看下面的视频以了解更多详细信息。