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LCD架構簡介(cell部分)DESIGNER:TERRYDATE:2005/10/25ContentsTFT-LCD的基本架構液晶cell的結構偏光板(Polarizer)彩色濾光片(CF)液晶配向層(PI)液晶層(LiquidCrystal)空間裝置(spacer)非晶矽薄膜電晶體(a-Si:HTFT)TFT基板驅動ICTFT-LCD結構簡圖偏光板Polarizer了解偏振光:光是一種橫向電磁波,即光的振動方向與其傳播方向互相垂直.自然光是各種特性在各個方向都完全相同的均勻的光,自然光的電振動方向在振動平面的各個方向也都是完全均勻的.如果光波的電振動只限於某個確定的方向上,就成為偏振光.甚麼是偏光板?偏光板具有方向性,其有一個特別的方向指向,稱之為透過軸:與這個方向垂直的電振動被阻擋,與這個方向一致的電振動則可以自由通過.自然光通過偏光板就成為偏振光.偏光板動作原理首先光線從上偏光板射入,經上偏光板吸收後產生直線偏光.在未加入電場時,上下偏光板之間液晶分子沿配向膜溝槽扭轉90度,因此直線偏光受液晶分子影響也扭轉90度,偏振方向恰與下偏光板透過軸平行,因此光纖可以透過.加入電場後,液晶分子配列發生變化,由上偏光板射入之直線偏光會維持原方向透過液晶分子的空隙,此時光線會受到下偏光板的遮蔽而被吸收.此時光線則無法透過.偏光板的結構偏光板各部分之功能表面處理AG/AR:AG曾具有抗炫光之功能,即能將外來光源散射出去.因此我們看到的偏光板表面是呈現霧狀的.而不是像玻璃表面呈反光狀態.AR即Anti-Reflect,抗反射,讓光線透過.PVA聚乙烯醇:PVA的延伸特性具有偏光的作用,因此被普遍應用為偏光基質.TAC三醋纖維:由於PVA在延伸之後,通常機械性質會降低,變得容易碎裂.因此當PVA延展成膜後兩側通常會鍍上一曾TAC,起保護和防止PVA膜回縮的作用.離型層及保護膜:方便與液晶玻璃槽貼合.彩色濾光片ColorFilter由於LCD是利用液晶分子有受電場影響而改變排列方向的特性,進而控制光通過區的強弱以達到顯示不同亮暗訊號的目的.也就是說,它只能單純的控制光的穿透與否.要想得到彩色多媒體影像,則需要加上彩色濾光片,使每一画素所透出之光分別為不同亮度之紅,綠,藍三原色光,再進一步混成為人眼所能分辨的各種色彩.ColorFilter的基本結構及功能Glass透明導電電極ITOOC層BM層RGB層透明導電電極ITO:用於連接液晶及開關元件,以提供液晶分子旋轉所需的電壓.同時又可讓光透過.OC(OverCoat)層:主要是為了平坦化目的所增加的.(TFT-LCD用CF不需要OC層)RGB層:提供RED,GREEN,BULE三原色的色製層.BM層:1.由於外界光照會造成TFTchannel漏電,因此需要BM對TFT進行遮光.2.液晶在某些區域可能因為一些原因造成不正常排列.這些區域可能形成漏光,造成對比度下降,這些漏光區域也要用BM遮蓋住.液晶配向層(PI)液晶配向層液晶盒內上下片ITO透明電極層上貼附的有機薄膜.液晶分子有好的配向層未配向的液晶分子功能:提供液晶分子穩定的配向,使液晶分子能按照設計所需排列材料:聚亞酰胺(PI),PVA,二氧化硅等.液晶層(LC)功能:外加電壓於液晶層的兩側時,液晶分子開始旋轉,反轉的量由電壓控制,用來決定光的通過方向及總量.液晶層之所以具有旋光功能,是由於液晶分子所具有的特殊物理性質.甚麼是液晶?具有一定有序性的流體稱為液晶.液晶是界於液體餘晶體之間的一種物質型態.液晶與液體,晶體的比較液體分子排列雜亂無章液晶具有共同的平均分子軸向晶體嚴格整齊的分子排列目前TFT-LCD採用的液晶分子為TN型,液晶分子呈橢圓狀:液晶的重要物理特性─非等向介電性介電係數表示材料被外部電場誘發極化率的大小.介電係數越大,則極化率越大當介電係數變化量大於零時,液晶分子的對稱軸方向會傾向於和外加電場方向平行.當介電係數變化量小於零時,液晶分子的對稱軸方向會傾向於垂直外加電場方向.間隙物Spacer間隙物(spacer)功能:提供支撐液晶cell所需的間隙(cellgap),並使整塊面板具有均勻的間隙.可能是球狀,棒狀,或突起物.材料:特殊塑膠,樹脂,或玻璃,陶瓷等.Spacer之實物圖由於球狀spacer在cell中有可能移動,且分布很難達到均一,容易造成cellgap不均,MP聚集等不良現象.目前採用柱狀或突起物spacer通過照相平板印刷技術固定在BM等不透光區來取代之.非晶矽薄膜電晶體(a-Si:HTFT)源極Source非晶矽層a-Si汲極Drain介電絕緣層閘極Gate保護層功能:作為一電壓控制開關,達到控制顯示器上像素電壓的寫入與保持.TFT動作原理:金屬閘極與半導體通道(a-Si)之間被介電絕緣層隔開,當於閘極施加很大正電壓時,半導體中會產生感應電荷,電子於源極產生經非矽晶層流向汲極.(電流方向則由汲極流向源極)使TFT導通,變為“閉合”狀態.當閘極外加負電壓時,半導體中無感應電荷產生,故也無電流從源極流向汲極.所以這時TFT呈“開路”狀態.因此,TFT可視為一固態的三端子開關.TFT基板功能:通過驅動IC控制TFT基板上每個定址的電壓,進而控制液晶分子的旋轉程度,以控制通過液晶層的偏振光,改變其偏振方向.TFT基板動作原理:GateIC輸出電壓信號給薄膜電晶體TFT,控制其閉合於斷開,若TFT閉合,則a-Si導通,反之則不導通.SourceIC輸出信號到TFT汲極,若a-Si處於導通狀態,則該信號可傳至ITO.在TFT與ITO之間形成電壓差,此電壓差可使液晶分子發生旋轉,產生旋光作用.若a-Si未導通,則電壓信號無法傳至ITO,液晶分子不會發生變化.TFT基板Y-TABX-TAB驅動ICDriverICSourceICGateIC功能:接受PCB傳來的輸入信號,然後處理信號,並將信號輸入到TFT基板的電路上.SourceIC:接受X-PCB傳來的電壓信號,數據信號及控制信號,處理後產生新的電壓信號並定址輸入到每個Dot所對應的汲極.GateIC:接受Y-PCB傳來的電壓信號及控制信號,經處理後逐行加到橫列所對應的TFT開關上,以控制a-Si的導通與否.