TFT型LCD工作原理简述

TFT型LCD工作原理简述TFT型LCD的工作原理较为复杂，可以从以下5个方面加以理解：1．结构特点TFT型LCD主要由LCD控制模块和LCD面板两部分组成。由于采用TFT（薄膜晶体管），因此又称为薄膜晶体管显示器。TFT的作用是用来主动控制每一个像素的器件，这样就相当于在每一个像素点上设计了一个场效应开关管。多个TFT构成一个TFT液晶板，如下图所示。因此，TFT型LCD容易实现真彩色和高分辨率。TFT型LCD是由两层玻璃基板夹住液晶组成的，形成一个平行板电容器，通过嵌入在下玻璃板上的TFT对这个电容器和内置的存储电容充电，来维持每幅图像所需要的电压直到下一幅图像更新。由于LCD面板本身并不发光，因此还必须增设背光灯作为光源，并加上一个背光板来分布光线，从而提高屏幕亮度。2．电路原理在TFT型LCD中使用的TFT是一个三端器件，其功能就是一个开关管。在TFT型LCD的玻璃基板上制作半导体层，在两端有与之相连接的源极和漏极，并通过栅极绝缘膜与半导体相对应，利用施加于栅极的电压来控制源、漏电极间的电流。显示屏上的每个像素从结构上可以看作为像素电极和公用电极之间夹有一层液晶，从电学的角度可以把它看作电容。其等效电路如下图所示。其工作原理是：要对j行i列的像素点户(i、j)充电，就要把开关K(i，j)导通，对信号线D(i)施加目标电压，使数据线G(j)的数据信号加到像素P点。当像素电极被充分充电后，即使开关断开，电容中的电荷也得到保存，电极间的液晶分子继续有电场作用。数据线的作用是对信号线施加目标电压，而行驱动器的作用是起开关的导通和断开作用。由于加在液晶上的电压可以存储，因此液晶层能稳定的工作。3．彩色形成原理TFT型LCD中的红、绿、蓝三原色是由彩色滤光片产生的。彩色滤光片是由红、绿、蓝三种颜色的滤片，有规律地制作在一块大玻璃基板上，每个像素（点）是由三种颜色的单元或称为子像素所组成。如下图所示为彩色滤光片排列图，每个子像素的左上角（灰色矩形）为不透光的TFT。子像素数量的多少与分辨率有关，一块面板的分辨率为1280×1024像素，则它实际拥有3840×1024个晶体管及子像素。一台15.1in（英寸）的LCD（分辨率为1024×768像素）其点距为0.0118in(约为0.3mm)：而18.1in的LCD（分辨率为1280×1024像素）其点距为0.01in(0.25mm)。所以，显示器的点距越小，分辨率也就越高。但由于显示器的可视面积有限，点距太小势必降低透光率，因此不可无限量地扩展分辨率。4．背光原理因为液晶本身不发光，而显示器又需要高亮度的对比度才能显示出好的画面，这就需要设置强大的背光系统。由于LCD本身具有纯平面、显示精细等特性，所以它需要一个亮度高且均匀的背光源。目前使用的背光源有：发光二极管(LED)、电致发光器件(ELD)、冷阴极荧光灯(CCFL)、阴极发射灯(CLL)等。其中，冷阴极荧光灯由于工艺成熟、亮度高、成本低、性能好，在TFT型LCD上得到了广泛使用。冷阴极荧光灯其实就是霓虹灯，不过它的制造工艺与普通霓虹灯不一样，且管径在6man以下。背光灯系统即背光模组，包括：背光灯、导光板、反射板、棱镜片等。背光灯发出的光是一种线光源，导光板是一种呈锲形的平板，负责把线光源雾化成均匀的面光源。背光模组的作用主要有三点：(1)背光模组里的反射板用于将没有直接散射出去的杂乱光线再次引入导光板以提高光源的利用率。(2)背光模组上面设置有扩散膜，具有把光线形成漫反射并均匀扩散的能力。(3)背光模组中的棱镜片（垂直和水平相间隔）负责把光线聚拢，使其垂直进入液晶模块以提高辉度，所以又称增亮膜。冷阴极荧光灯发出的光经过背光模组作以上处理后，就形成了亮度均匀并能垂直射出的面光源。5．影像产生原理TFT型LCD显示屏的结构与TN型LCD显示屏大致相同，也采用两层玻璃基板之间填充液晶分子的设计，但由于两者结构不完全一样，因此其影像产生原理存在一定的区别。简单地讲，TFT型LCD面板上的像素都是独立的，为了让每一个独立的像素都能产生色彩，必须使用多个冷阴极灯管当作背光源。而要让光通过每一个像素，又必须使用液晶器件来调节屏幕的光线。液晶分子可以改变它的分子结构，因此可以让不同程度的光量通过它本身，也可完全阻断光线。在液晶显示屏里设置有两片偏极片、彩色滤光片阵列及配向膜，它们可以决定光通量与颜色的产生。液晶层位于两片玻璃板之间，由于液晶分子具有扭曲的特点，当施以电压给取向层时，则产生一个电场，使取向层界面的液晶朝某一个方向排列。液晶分子发生偏转使屏幕光线产生变化的原理是：当液晶分子不施加电压时，液晶维持在它的初始状态，会把入射光的方向扭转90°，因此可以让背光源的入射光通过整个结构，呈亮的状态；当液晶层施以某一电压差时，液晶分子会改变它的初始位，使液晶的排列方向不扭转，而不改变光的极化方向，因此经过液晶的光会被第二层偏极片吸收而使整个结构不透光，呈暗的状态。TFT型LCD的前面板设置了一个彩色滤光片，每个像素上制作红、绿、蓝三色。同时，显示器在制作时，对基板内侧进行了取向处理，使液晶分子的排列产生希望的形变来实现不同的显示模式。在电场的作用下，液晶分子产生取向变化，并通过偏振片的配合，使入射光在通过液晶层后强度发生变化，从而实现图像显示。