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TFT液晶屏技術說明

來源:lcd液晶模塊廠家  發布時間:2019-07-31   點擊量:345

TFT液晶屏技術說明

TFT-LCD液晶顯示屏是薄膜晶體管型液晶顯示屏,也就是“真彩”(TFT)。TFT液晶為每個像素都設有一個半導體開關,每個像素都可以通過點脈衝 直接控製,因而每個節點都相對獨立,並可以連續控製,不僅提高了顯示屏的反應速度,同時可以精確控製顯示色階,所以TFT液晶的色彩更真。TFT液晶顯示 屏的特點是亮度好、對比度高、層次感強、顏色鮮豔,但也存在著比較耗電和成本較高的不足。
     TFT(Thin Film Transistor)即薄膜場效應晶體管,屬於有源矩陣液晶顯示器中的一種。它可以“主動地”對屏幕上的各個獨立的像素進行控製,這樣可以大大提高反應 時間。一般TFT的反應時間比較快,約80毫秒,而且可視角度大,一般可達到130度左右。
TFT液晶屏極性變換方式:
     液晶分子的驅動電壓不能固定在某一個值不變,否則,時間久了,液晶分子會發生極化現象,從而逐漸失去旋光特性。因此,為了避免液晶分子的特性 遭到破壞,液晶分子的驅動電壓必須進行極性變換,這就需要將液晶顯示屏內的顯示電壓分成兩種極性,一個是正極性,另一個是負極性。當顯示電極的電壓高於 common(公共電極)電極電壓時,就稱為正極性;當顯示電極的電壓低於common電極電壓時,就稱為負極性。不管是正極性或負極性,都會有一組相同 亮度的灰階,所以當上下兩層玻璃的壓差絕對值是固定時,所表現出來的灰階是一模一樣的。不過這兩種情況下,液晶分子的轉向卻完全相反,也就可以避免上述當 液晶分子轉向一直固定在一個方向時所造成的特性破壞。常見的極性變換方式有四種,即逐幀倒相方式、逐行倒相方式、逐列倒相方式和逐點倒相方式。
     對於逐幀倒相方式,在同一幀中,整個畫麵所有相鄰的點都擁有相同的極性,而相鄰的幀極性則不同;對於逐行倒相方式,在同一行上擁有相同的極 性,而相臨的行極性不同;對於逐列倒相方式,在同一列上擁有相同的極性,而相鄰的列極性不同;對於逐點倒相方式,則是每個點與自己相鄰的上、下、左、右四 個點,極性都是不一樣。
     目前常見的個人計算機液晶顯示屏,所使用的麵板極性變換方式,大部分都是逐點變換方式,為什麽呢?原因是逐點倒相的顯示品質相對於其他的變換方式要好得多。表列出了逐幀倒相、逐行倒相、逐列倒相和逐點倒相四種極性變換方式的性能比較。
所謂Flicker現象,就是畫麵會有閃爍的感覺,但並不是特意做出的視覺效果,而是因為顯示的畫麵灰階在每次更新畫麵時會有些微小的變動,讓人眼感受到 畫麵在閃爍。使用逐幀倒相的極性變換方式最容易發生這種情況。因為逐幀倒相的整個畫麵都是同一極性,當這次畫麵是正極性時,下次就都變成了負極性,假若 common電壓有一點誤差,這時正、負極性的同一灰階電壓便會有差別,當然灰階的感覺也就不一樣,如圖2所示。在不停切換畫麵的情況下,由於正、負極性 畫麵交替出現,就會出現Flicker現象。而其他麵板的極性變換方式,雖然也會有此Flicker的現象,但由於不像逐幀倒相是同時整個畫麵一起變換極 性,隻有一行或一列,甚至於是一個點變化極性而已,以人眼的感覺來說,就會覺得不明顯。
     所謂Crosstalk現象,指的是相鄰的點之間,要顯示的資料會影響到對方,以至於顯示的畫麵會有不正確的狀況。雖然Ctosstalk現象的成因有很多種,隻要相鄰點的極性不一樣,便可以減少此現象的發生。
TFT液晶顯示屏工作原理:
     TFT是如何工作的 TFT就是“Thin Film Transistor”的簡稱,一般代指薄膜液晶顯示器,而實際上指的是薄膜晶體管(矩陣)—— 可以“主動的”對屏幕上的各個獨立的象素進行控製,這也就是所謂的主動矩陣TFT(active matrix TFT)的來曆。那麽圖象究竟是怎麽產生的呢?基本原理很簡單:顯示屏由許多可以發出任意顏色的光線的象素組成,隻要控製各個象素顯示相應的顏色就能達到 目的了。在TFTLCD中一般采用背光技術,為了能精確地控製每一個象素的顏色和亮度就需要在每一個象素之後安裝一個類似百葉窗的開關,當“百葉窗”打開 時光線可以透過來,而“百葉窗”關上後光線就無法透過來。當然,在技術上實際上實現起來就不像剛才說的那麽簡單。
     LCD(Liquid Crystal Display)就是利用了液晶的特性(當加熱時為液態,冷卻時就結晶為固態),一般液晶有三種形態:
     類似粘土的層列(Smectic)液晶
     類似細火柴棒的絲狀(Nematic)液晶
     類似膽固醇狀的(Cholestic)液晶
     液晶顯示器使用的是絲狀,當外界環境變化它的分子結構也會變化,從而具有不同的物理特性——就能夠達到讓光線通過或者阻擋光線的目的——也就是剛才比方的百葉窗。
     大家知道三原色,所以構成顯示屏上的每個象素需上麵介紹的三個類似的基本組件來構成,分別控製紅、綠、藍三種顏色。
     目前使用的最普遍的是扭曲向列TFT液晶顯示器(Twisted Nematic TFT LCD),下圖就是解釋的此類TFT顯示器的工作原理。現存的技術差別很大,中國橋牌網將會在本文的第二部分中詳細介紹。
在上、下兩層上都有溝槽,其中上層的溝槽是縱向排列,而下層是橫向排列的。而下層是橫向排列的。當不加電壓液晶處於自然狀態,從發光圖2a扭曲向列TFT顯示器工作原理圖示意圖層發散過來的光線通過夾層之後,會發生90度的扭曲,從而能在下層順利透過。
     當兩層之間加上電壓之後,就會生成一個電場,這時液晶都會垂直排列,所以光線不會發生扭轉——結果就是光線無法通過下層。
TF:
     彩色濾光鏡依據顏色分為紅、綠、藍三種,依次排列在玻璃基板上組成一組(dot pitch)對應一個象素每一個單色濾光鏡稱之為子象素(sub-pixel)。也就是說,如果一個TFT顯示器最大支持1280×1024分辨率的話, 那麽至少需要1280×3×1024個子象素和晶體管。對於一個15英寸的TFT顯示器(1024×768)那麽一個象素大約是0.0188英寸(相當於 0.30mm),對於18.1英寸的TFT顯示器而言(1280×1024),就是0.011英寸(相當於0.28mm)大家知道,象素對於顯示器是有決 定意義的,每個象素越小顯示器可能達到的最大分辨率就會越大。不過由於晶體管物理特性的限製,目前TFT每個象素的大小基本就是0.0117英寸 (0.297mm),所以對於15英寸的顯示器來說,分辨率最大隻有1280×1024。

TFT液晶屏極性變換方式:
     液晶分子的驅動電壓不能固定在某一個值不變,否則,時間久了,液晶分子會發生極化現象,從而逐漸失去旋光特性。因此,為了避免液晶分子的特性 遭到破壞,液晶分子的驅動電壓必須進行極性變換,這就需要將液晶顯示屏內的顯示電壓分成兩種極性,一個是正極性,另一個是負極性。當顯示電極的電壓高於 common(公共電極)電極電壓時,就稱為正極性;當顯示電極的電壓低於common電極電壓時,就稱為負極性。不管是正極性或負極性,都會有一組相同 亮度的灰階,所以當上下兩層玻璃的壓差絕對值是固定時,所表現出來的灰階是一模一樣的。不過這兩種情況下,液晶分子的轉向卻完全相反,也就可以避免上述當 液晶分子轉向一直固定在一個方向時所造成的特性破壞。常見的極性變換方式有四種,即逐幀倒相方式、逐行倒相方式、逐列倒相方式和逐點倒相方式。
     對於逐幀倒相方式,在同一幀中,整個畫麵所有相鄰的點都擁有相同的極性,而相鄰的幀極性則不同;對於逐行倒相方式,在同一行上擁有相同的極 性,而相臨的行極性不同;對於逐列倒相方式,在同一列上擁有相同的極性,而相鄰的列極性不同;對於逐點倒相方式,則是每個點與自己相鄰的上、下、左、右四 個點,極性都是不一樣。
     目前常見的個人計算機液晶顯示屏,所使用的麵板極性變換方式,大部分都是逐點變換方式,為什麽呢?原因是逐點倒相的顯示品質相對於其他的變換方式要好得多。表列出了逐幀倒相、逐行倒相、逐列倒相和逐點倒相四種極性變換方式的性能比較。

所謂Flicker現象,就是畫麵會有閃爍的感覺,但並不是特意做出的視覺效果,而是因為顯示的畫麵灰階在每次更新畫麵時會有些微小的變動,讓人眼感受到 畫麵在閃爍。使用逐幀倒相的極性變換方式最容易發生這種情況。因為逐幀倒相的整個畫麵都是同一極性,當這次畫麵是正極性時,下次就都變成了負極性,假若 common電壓有一點誤差,這時正、負極性的同一灰階電壓便會有差別,當然灰階的感覺也就不一樣,如圖2所示。在不停切換畫麵的情況下,由於正、負極性 畫麵交替出現,就會出現Flicker現象。而其他麵板的極性變換方式,雖然也會有此Flicker的現象,但由於不像逐幀倒相是同時整個畫麵一起變換極 性,隻有一行或一列,甚至於是一個點變化極性而已,以人眼的感覺來說,就會覺得不明顯。
     所謂Crosstalk現象,指的是相鄰的點之間,要顯示的資料會影響到對方,以至於顯示的畫麵會有不正確的狀況。雖然Ctosstalk現象的成因有很多種,隻要相鄰點的極性不一樣,便可以減少此現象的發生。
TFT液晶顯示屏工作原理:
     TFT是如何工作的 TFT就是“Thin Film Transistor”的簡稱,一般代指薄膜液晶顯示器,而實際上指的是薄膜晶體管(矩陣)—— 可以“主動的”對屏幕上的各個獨立的象素進行控製,這也就是所謂的主動矩陣TFT(active matrix TFT)的來曆。那麽圖象究竟是怎麽產生的呢?基本原理很簡單:顯示屏由許多可以發出任意顏色的光線的象素組成,隻要控製各個象素顯示相應的顏色就能達到 目的了。在TFTLCD中一般采用背光技術,為了能精確地控製每一個象素的顏色和亮度就需要在每一個象素之後安裝一個類似百葉窗的開關,當“百葉窗”打開 時光線可以透過來,而“百葉窗”關上後光線就無法透過來。當然,在技術上實際上實現起來就不像剛才說的那麽簡單。
     LCD(Liquid Crystal Display)就是利用了液晶的特性(當加熱時為液態,冷卻時就結晶為固態),一般液晶有三種形態:
     類似膽固醇狀的(Cholestic)液晶
     類似細火柴棒的絲狀(Nematic)液晶
     類似粘土的層列(Smectic)液晶
     液晶顯示器使用的是絲狀,當外界環境變化它的分子結構也會變化,從而具有不同的物理特性——就能夠達到讓光線通過或者阻擋光線的目的——也就是剛才比方的百葉窗。
     大家知道三原色,所以構成顯示屏上的每個象素需上麵介紹的三個類似的基本組件來構成,分別控製紅、綠、藍三種顏色。
     目前使用的最普遍的是扭曲向列TFT液晶顯示器(Twisted Nematic TFT LCD),下圖就是解釋的此類TFT顯示器的工作原理。現存的技術差別很大,中國橋牌網將會在本文的第二部分中詳細介紹。
在上、下兩層上都有溝槽,其中上層的溝槽是縱向排列,而下層是橫向排列的。而下層是橫向排列的。當不加電壓液晶處於自然狀態,從發光圖2a扭曲向列TFT顯示器工作原理圖示意圖層發散過來的光線通過夾層之後,會發生90度的扭曲,從而能在下層順利透過。
     當兩層之間加上電壓之後,就會生成一個電場,這時液晶都會垂直排列,所以光線不會發生扭轉——結果就是光線無法通過下層。
TF:
     彩色濾光鏡依據顏色分為紅、綠、藍三種,依次排列在玻璃基板上組成一組(dot pitch)對應一個象素每一個單色濾光鏡稱之為子象素(sub-pixel)。也就是說,如果一個TFT顯示器最大支持1280×1024分辨率的話, 那麽至少需要1280×3×1024個子象素和晶體管。對於一個15英寸的TFT顯示器(1024×768)那麽一個象素大約是0.0188英寸(相當於 0.30mm),對於18.1英寸的TFT顯示器而言(1280×1024),就是0.011英寸(相當於0.28mm)大家知道,象素對於顯示器是有決 定意義的,每個象素越小顯示器可能達到的最大分辨率就會越大。不過由於晶體管物理特性的限製,目前TFT每個象素的大小基本就是0.0117英寸 (0.297mm),所以對於15英寸的顯示器來說,分辨率最大隻有1280×1024。

1、GF液晶屏

     GF是“Glass Fine Color”的縮寫,或許大家對GF液晶屏較為陌生,因為現在市麵上采用GF液晶屏數碼產品非常少,其實GF屬於STN的一種,GF的主要特點是:在保證功耗較小的前提下亮度有所提高,但GF液晶屏有些偏色。

2、STN液晶屏
     STN是“Super Teisted Nematic”的縮寫,它屬於無源被動矩陣式LCD,幾乎所有黑白屏手機的液晶屏都是這種材料。彩色STN液晶屏就是在單色的STN液晶屏基礎上加個彩 色濾光片,並將單色顯示矩陣中的每個像素分成三個子像素,分別通過彩色濾光片顯示紅、綠、藍三種顏色,從而實現彩色畫麵。由於技術的限製,目前STN液晶 屏最高隻有65536種色彩,市場上見到的大多數都是4096色的STN產品,所以STN也被稱為“偽彩”。

3、TFT液晶屏
     TFT是“Thin Film Transistor”的縮寫,又稱為“真彩”,它屬於有源矩陣液晶屏,它是由薄膜晶體管組成的屏幕,它的每個液晶像素點都是由薄膜晶體管來驅動,每個像 素點後麵都有四個相互獨立的薄膜晶體管驅動像素點發出彩色光,可顯示24bit色深的真彩色。在分辨率上,TFT液晶屏最大可以達到 UXGA(1600×1200)。
     TFT的排列方式具有記憶性,所以電流消失後不會馬上恢複原狀,從而改善了STN液晶屏閃爍和模糊的缺點,有效地提高了液晶屏顯示動態畫麵的 效果,在顯示靜態畫麵方麵的能力也更加突出,TFT液晶屏的龍點是響應時間比效短,並且色彩豔麗,所以它被廣泛使用於筆記本電腦和DV、DC上。而TFT 液晶屏的缺點就是比較耗電,並且成本也比較高。

4、OLED液晶屏
     OLED是“Organic Light Emitting Display”的縮寫,也稱有機發光顯示屏,它采用了有機發光技術,這是目前最新的顯示技術,OLED顯示技術與傳統的液晶顯示方式不同,它不需要背光 燈,而是采用非常薄的有機材料塗層和玻璃基板,當有電流通過時,這些有機材料就會發光,所以它的視角很大,從各個方向都可以看清楚屏幕上的內容,並且可以 做得很薄,而且OLED顯示屏能夠顯著節省電能,被譽為“夢幻顯示器”。
     但是OLED也並非沒有缺點,由於它還屬於一種未成熟的技術,所以現階段它的使用壽命還比較短,屏幕麵積也比較小。
TFT液晶屏的主要特點:

5、TFD液晶屏
     TFD是“Thin Film Diode”的縮寫,由於TFT液晶屏耗電量較高,而且成本較高,從而大大增加了產品的成本,所以EPSON專門為手機屏幕開發出了TFD技術,它同樣屬 於有源矩陣液晶屏,LCD上的每一個像素都配備了一顆單獨的二極管,可以對每個像素進行單獨控製,使每個像素之間不會互相影響,這樣可以明顯提高分辨率, 可以無拖尾地顯示動態畫麵和絢麗的色彩。
     在性能方麵,TFD液晶屏兼顧了TFT液晶屏和STN液晶屏的優點,TFD液晶屏比STN液晶屏的亮度更高,並且色彩也更鮮豔,同時比TFT液晶屏更省電,不過在色彩和亮度上還是比TFT液晶遜色一些。
     隨著九十年代初TFT技術的成熟,彩色液晶平板顯示器迅速發展,不到10年的時間,TFT-LCD迅速成長為主流顯示器,這與它具有的優點是分不開的。主要特點是:

(1)使用特性好:低壓應用,低驅動電壓,固體化使用安全性和可靠性提高;平板化,又輕薄,節省了大量原材料和使用空間;低功耗,它的功耗約為CRT顯示 器的十分之一,反射式TFT-LCD甚至隻有CRT的百分之一左右,節省了大量的能源;TFT-LCD產品還有規格型號、尺寸係列化,品種多樣,使用方便 靈活、維修、更新、升級容易,使用壽命長等許多特點。顯示範圍覆蓋了從1英寸至40英寸範圍內的所有顯示器的應用範圍以及投影大平麵,是全尺寸顯示終端; 顯示質量從最簡單的單色字符圖形到高分辨率,高彩色保真度,高亮度,高對比度,高響應速度的各種規格型號的視頻顯示器;顯示方式有直視型,投影型,透視 式,也有反射式。

(2)製造技術的自動化程度高,大規模工業化生產特性好。TFT-LCD產業技術成熟,大規模生產的成品率達到90[%]以上。

(3)適用範圍寬,從-20℃到+50℃的溫度範圍內都可以正常使用,經過溫度加固處理的TFT-LCD低溫工作溫度可達到零下80℃。既可作為移動終端顯示,台式終端顯示,又可以作大屏幕投影電視,是性能優良的全尺寸視頻顯示終端。

(4)環保特性好:無輻射、無閃爍,對使用者的健康無損害。特別是TFT-LCD電子書刊的出現,將把人類帶入無紙辦公、無紙印刷時代,引發人類學習、傳播和記栽文明方式的革命。
(5)TFT-LCD易於集成化和更新換代,是大規模半導體集成電路技術和光源技術的完美結合,繼續發展潛力很大。目前有非晶、多晶和單晶矽TFT-LCD,將來會有其它材料的TFT,既有玻璃基板的又有塑料基板。
TFT液晶顯示屏的特點是亮度好、對比度高、層次感強、顏色鮮豔,但也存在著比較耗電和成本過高的不足。TFT液晶技術加快了手機彩屏的發展。新一代的彩屏手機中很多都支持65536色顯示,有的甚至支持16萬色顯示,這時TFT的高對比度,色彩豐富的優勢就非常重要了。

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