第05章有源矩阵液晶显示器的结构

第5章有源矩阵液晶显示器的结构主讲人：王丽娟长春工业大学2013年02月10日平板显示技术基础，2013年，北京大学出版社本章主要内容5.1有源矩阵液晶显示器的结构5.2CCFL背光源5.3LED背光源5.4玻璃基板5.5彩膜5.6阵列的单元像素5.7液晶显示器的驱动原理保护膜彩膜偏振片黑矩阵玻璃基板存储电容液晶取向层共用电极像素电极偏振片背光源边框胶隔垫物扩散板导光板反射板分光板TFT驱动ICPCBTCPACF连接处驱动LSI5.1有源矩阵液晶显示器的结构液晶屏TCP背光源模块TFT阵列彩膜玻璃基板玻璃基板5.2CCFL背光源棱镜组扩散板反射板灯管反射罩棱镜组导光板入射光源扩散板可见光反射器CCFL光导二层反射器反射器漫射板直下式背光源侧置式背光源5.3LED背光源概念的区分LED电视：常见的LED电视是一种采用了LED背光源的液晶电视。LED显示：是一种将数个小LED点阵拼接排列组合起来的显示系统。真LED电视：每个像素都由RGB三种颜色的LED自发光体组成的LED点阵式电视。索尼55英寸的600万个LED发光颗粒的点阵式真LED电视5.3LED背光源LED背光源结构液晶屏驱动器LED光源橡胶连接器PCBLEDPCB镶边扩散板导光板灯架光学膜片RGB-LED结构LCD屏是高阻器件，如有离子性污染，很容易产生TFTLCD等的性能的下降。不同种类的LCD使用不同种类的玻璃。玻璃的种类有：碱玻璃、低碱玻璃、无碱玻璃。碱玻璃低碱玻璃无碱玻璃化学成分（碱含量）13.57.00软化点（℃）510535593~667热膨胀率（×10-7/k）2.492.362.49~2.78生产方法浮法浮法、拉伸法熔融法、对辊压延法、拉伸法、浮法用途无源矩阵（主要是TN）无源矩阵（主要是STN）有源矩阵（主要是TFT）5.4玻璃基板混色的方法00.20.40.60.811.2350400450500550600650700750Wavelength(nm)Convolutedtransmission00.10.20.30.40.50.60.70.80.91350400450500550600650700750Wavelength(nm)ConvolutedtransmissionBLUEGREENRED00.10.20.30.40.50.60.70.80.91350400450500550600650700750Wavelength(nm)ConvolutedtransmissionBLUEGREENRED00.20.40.60.811.2350400450500550600650700750Wavelength(nm)ColorfiltertransmissionBLUEGREENRED00.20.40.60.811.2350400450500550600650700750Wavelength(nm)ColorfiltertransmissionBLUEGREENRED5.5彩膜加法混色减法混色LCD彩色显示原理5.5彩膜彩膜阵列液晶TFT阵列背光源紅藍綠黃白紫青DATADRIVERICSCANDRIVERICTFTRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBRGBLCD彩色显示原理5.5彩膜LCD彩色显示原理5.5彩膜条型三角型马赛克型ITO保护层彩色层玻璃基板黑色矩阵彩膜的基本结构5.5彩膜彩膜的工艺流程5.5彩膜Cr溅射黑矩阵①②Rsub-pixel③Gsub-pixel④Bsub-pixel⑤PassivationandthenITO⑥⑦形成共用电极ITO彩膜的工艺流程5.5彩膜5.6阵列单元像素玻璃基底绝缘层A-Si:HTFT垂直电极数据线漏电极玻璃基板绝缘层a-Si:HTFT引线电极信号线漏极背光源栅极及扫描线导光板偏振片像素电极源极共用电极彩膜偏振片5.6阵列单元像素n+a-Si源极绝缘层栅线栅极信号线a-Si:H漏极TFT像素电极绝缘层邻栅线存储电容ClcCs彩膜基板TFT阵列基板液晶层液晶层电容GatelineSourcelinePixelTFTin3D5.6阵列单元像素5.7液晶显示器的驱动原理段码式七段式下电极和共用电极1011011开态共用电极段码电极T0+V0段码电极共用电极液晶像素段+V+V-V0开态关态静态驱动的典型波形要实现n段显示，就需要有n+1个引线电极5.7液晶显示器的驱动原理无源矩阵Y1Y2Y3Y4Y5Y6X1X2X3X4X5X6X7一个基板的电极光刻成N行，另一基板的电极光刻成M列；形成了N×M的矩阵点阵开态T/N（N-1）T/NC1C2R1R2R3关态像素点阵驱动电压当行电极的扫描信号和列电极的数据信号在某一时刻同相时，行列交叉的像素为关态，显示白色；反相时，像素为开态，显示黑色。5.7液晶显示器的驱动原理无源矩阵无源矩阵液晶显示器的等效电路扫描电极信号电极X1﹕Xi﹕XnY1…Yj…Ym5.7液晶显示器的驱动原理交叉串扰5.7液晶显示器的驱动原理交叉串扰不完全关态不完全开态实际驱动电压理想驱动电压（a）（b）时间延迟引起的交叉串扰（a）理想的显示状态（b）实际的显示状态5.7液晶显示器的驱动原理有源矩阵液晶显示器的驱动X1﹕Xi﹕Xn扫描电极信号电极ClcCsY1…Yj…Ym行电极逐行选通列电极同时施加时序信号信号电压对液晶像素电容和存储电容充电存储电容放电维持画面显示完成一帧后，重复上述过程。5.7液晶显示器的驱动原理驱动波形VoffsetVsig.c△VpVpVcomVg△VpVsig写入特性保持特性0第n帧第n+1帧1.写入特性2.保持特性3.馈入特性pgpslcgsgsPVCCCCV5.7液晶显示器的驱动原理~有源矩阵驱动就是采用薄膜晶体管Thin-Film-Transistor驱动的液晶显示器。~显示的每一个像素可以用薄膜晶体管单独控制，避免了交叉串扰。薄膜晶体管驱动的特点TFT：开关器件，当栅极加电，源漏加电，沟道之间有电流流过。5.7液晶显示器的驱动原理等效电路TFTClcCs彩膜基板TFT阵列基板液晶层液晶层电容液晶层ClcTFTCs电开关和光开关5.7液晶显示器的驱动原理电开关：TFT光开关：液晶LC像素电极ITOa-Si:HTFT漏极源极栅极绝缘层栅线栅线共用电极+-+电开关和光开关5.7液晶显示器的驱动原理有了薄膜晶体管的电开关，可以很好地避免交叉串绕，可以实现高对比度、高分辨率的显示。栅线信号线drain电流流通像素背光源透光LC+-+5.7液晶显示器的驱动原理高对比度和快速开关响应该行选通信号5.7液晶显示器的驱动原理~低功耗~高对比度~高分辨率有源矩阵驱动5.7液晶显示器的驱动原理无源驱动法有源驱动法ScanDriverDataDriverClcCsCsCsClcClcClcCsCsCsClcClcClcCsCsCsClcClc…像素像素像素像素像素像素像素像素像素C1C2CMR1R2RN…本章小结有源矩阵液晶显示器的结构:由阵列基板、彩膜基板、液晶屏部分、驱动IC和周边组件部分，以及背光源组成。背光源：主要有CCFL背光源和LED背光源。玻璃基板：碱玻璃、低碱玻璃、无碱玻璃。阵列基板：最常用的是非晶硅薄膜晶体管阵列，每一个像素都由栅极、绝缘层、a-Si:H有源层、n+a-Si欧姆接触层、源极、漏极、像素电极、扫描线、信号线、引线电极、存储电容组成。彩膜基板：由玻璃基板、彩色层、黑矩阵、保护层、及ITO共用电极组成。利用红、绿、蓝三色彩膜层的加法混色法获得到需要的各种色彩。液晶显示器的驱动原理：无源矩阵和有源矩阵