TFT液晶顯示屏

TFT液晶顯示屏的寫法

TFT液晶顯示屏介紹

TFT（ThinFilmTransistor）即薄膜場(chǎng)效應(yīng)晶體管。所謂薄膜晶體管，是指液晶顯示器上的每一液晶象素點(diǎn)都是由集成在其后的薄膜晶體管來(lái)驅(qū)動(dòng)。從而可以做到高速度、高亮度、高對(duì)比度顯示屏幕信息。TFT屬于有源矩陣液晶顯示器。

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(gè)像素都設(shè)有一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)，每個(gè)像素都可以通過(guò)點(diǎn)脈沖直接控制，因而每個(gè)節(jié)點(diǎn)都相對(duì)獨(dú)立，并可以連續(xù)控制，不僅提高了顯示屏的反應(yīng)速度，同時(shí)可以精確控制顯示色階，所以TFT液晶的色彩更真。

原理

1、TFT工作原理

（1）TFT是如何工作的TFT就是“ThinFilmTransistor”的簡(jiǎn)稱，一般代指薄膜液晶顯示器，而實(shí)際上指的是薄膜晶體管（矩陣）——可以“主動(dòng)的”對(duì)屏幕上的各個(gè)獨(dú)立的象素進(jìn)行控制，這也就是所謂的主動(dòng)矩陣TFT（activematrixTFT）的來(lái)歷。那么圖象究竟是怎么產(chǎn)生的呢？基本原理很簡(jiǎn)單：顯示屏由許多可以發(fā)出任意顏色的光線的象素組成，只要控制各個(gè)象素顯示相應(yīng)的顏色就能達(dá)到目的了。在TFTLCD中一般采用背光技術(shù)，為了能精確地控制每一個(gè)象素的顏色和亮度就需要在每一個(gè)象素之后安裝一個(gè)類似百葉窗的開關(guān)，當(dāng)“百葉窗”打開時(shí)光線可以透過(guò)來(lái)，而“百葉窗”關(guān)上后光線就無(wú)法透過(guò)來(lái)。當(dāng)然，在技術(shù)上實(shí)際上實(shí)現(xiàn)起來(lái)就不像剛才說(shuō)的那么簡(jiǎn)單。LCD（LiquidCrystalDisplay）就是利用了液晶的特性（當(dāng)加熱時(shí)為液態(tài)，冷卻時(shí)就結(jié)晶為固態(tài)），一般液晶有三種形態(tài)：

類似粘土的層列（Smectic）液晶

類似細(xì)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(dāng)外界環(huán)境變化它的分子結(jié)構(gòu)也會(huì)變化，從而具有不同的物理特性——就能夠達(dá)到讓光線通過(guò)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(gòu)成顯示屏上的每個(gè)象素需上面介紹的三個(gè)類似的基本組件來(lái)構(gòu)成，分別控制紅、綠、藍(lán)三種顏色。

目前使用的最普遍的是扭曲向列TFT液晶顯示器（TwistedNematicTFTLCD），下圖就是解釋的此類TFT顯示器的工作原理。現(xiàn)存的技術(shù)差別很大，我們將會(huì)在本文的第二部分中詳細(xì)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(dāng)不加電壓液晶處于自然狀態(tài)，從發(fā)光圖2a扭曲向列TFT顯示器工作原理圖示意圖層發(fā)散過(guò)來(lái)的光線通過(guò)夾層之后，會(huì)發(fā)生90度的扭曲，從而能在下層順利透過(guò)。

當(dāng)兩層之間加上電壓之后，就會(huì)生成一個(gè)電場(chǎng)，這時(shí)液晶都會(huì)垂直排列，所以光線不會(huì)發(fā)生扭轉(zhuǎn)——結(jié)果就是光線無(wú)法通過(guò)下層。

（2）TF

T象素架構(gòu)如圖4示，彩色濾光鏡依據(jù)顏色分為紅、綠、藍(lán)三種，依次排列在玻璃基板上組成一組（dotpitch）對(duì)應(yīng)一個(gè)象素每一個(gè)單色濾光鏡稱之為子象素（sub-pixel）。也就是說(shuō)，如果一個(gè)TFT顯示器支持1280×1024分辨率的話，那么至少需要1280×3×1024個(gè)子象素和晶體管。對(duì)于一個(gè)15英寸的TFT顯示器（1024×768）那么一個(gè)象素大約是0.0188英寸（相當(dāng)于0.30mm），對(duì)于18.1英寸的TFT顯示器而言（1280×1024），就是0.011英寸（相當(dāng)于0.28mm）

大家知道，象素對(duì)于顯示器是有決定意義的，每個(gè)象素越小顯示器可能達(dá)到的分辨率就會(huì)越大。不過(guò)由于晶體管物理特性的限制，目前TFT每個(gè)象素的大小基本就是0.0117英寸（0.297mm），所以對(duì)于15英寸的顯示器來(lái)說(shuō)，分辨率只有1280×1024。

特點(diǎn)

TFT液晶顯示屏的特點(diǎn)是亮度好、對(duì)比度高、層次感強(qiáng)、顏色鮮艷，但也存在著比較耗電和成本過(guò)高的不足。TFT液晶技術(shù)加快了手機(jī)彩屏的發(fā)展。新一代的彩屏手機(jī)中很多都支持65536色顯示，有的甚至支持16萬(wàn)色顯示，這時(shí)TFT的高對(duì)比度，色彩豐富的優(yōu)勢(shì)就非常重要了。

優(yōu)點(diǎn)

隨著九十年代初TFT技術(shù)的成熟，彩色液晶平板顯示器迅速發(fā)展，不到10年的時(shí)間，TFT-LCD迅速成長(zhǎng)為主流顯示器，這與它具有的優(yōu)點(diǎn)是分不開的。主要特點(diǎn)是：

（1）使用特性好：低壓應(yīng)用，低驅(qū)動(dòng)電壓，固體化使用安全性和可靠性提高；平板化，又輕薄，節(jié)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甚至只有CRT的百分之一左右，節(jié)省了大量的能源；TFT-LCD產(chǎn)品還有規(guī)格型號(hào)、尺寸系列化，品種多樣，使用方便靈活、維修、更新、升級(jí)容易，使用壽命長(zhǎng)等許多特點(diǎn)。顯示范圍覆蓋了從1英寸至40英寸范圍內(nèi)的所有顯示器的應(yīng)用范圍以及投影大平面，是全尺寸顯示終端；顯示質(zhì)量從最簡(jiǎn)單的單色字符圖形到高分辨率，高彩色保真度，高亮度，高對(duì)比度，高響應(yīng)速度的各種規(guī)格型號(hào)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）環(huán)保特性好：無(wú)輻射、無(wú)閃爍，對(duì)使用者的健康無(wú)損害。特別是TFT-LCD電子書刊的出現(xiàn)，將把人類帶入無(wú)紙辦公、無(wú)紙印刷時(shí)代，引發(fā)人類學(xué)習(xí)、傳播和記栽文明方式的革命。

（3）適用范圍寬，從-20℃到+50℃的溫度范圍內(nèi)都可以正常使用，經(jīng)過(guò)溫度加固處理的TFT-LCD低溫工作溫度可達(dá)到零下80℃。既可作為移動(dòng)終端顯示，臺(tái)式終端顯示，又可以作大屏幕投影電視，是性能優(yōu)良的全尺寸視頻顯示終端。

（4）制造技術(shù)的自動(dòng)化程度高，大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)特性好。TFT-LCD產(chǎn)業(yè)技術(shù)成熟，大規(guī)模生產(chǎn)的成品率達(dá)到90[%]以上。

（5）TFT-LCD易于集成化和更新?lián)Q代，是大規(guī)模半導(dǎo)體集成電路技術(shù)和光源技術(shù)的完美結(jié)合，繼續(xù)發(fā)展?jié)摿艽?。目前有非晶、多晶和單晶硅TFT-LCD，將來(lái)會(huì)有其它材料的TFT，既有玻璃基板的又有塑料基板。

極性變換方式

液晶分子的驅(qū)動(dòng)電壓不能固定在某一個(gè)值不變，否則，時(shí)間久了，液晶分子會(huì)發(fā)生極化現(xiàn)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(qū)動(dòng)電壓必須進(jìn)行極性變換，這就需要將液晶顯示屏內(nèi)的顯示電壓分成兩種極性，一個(gè)是正極性，另一個(gè)是負(fù)極性。當(dāng)顯示電極的電壓高于common（公共電極）電極電壓時(shí)，就稱為正極性；當(dāng)顯示電極的電壓低于common電極電壓時(shí)，就稱為負(fù)極性。不管是正極性或負(fù)極性，都會(huì)有一組相同亮度的灰階，所以當(dāng)上下兩層玻璃的壓差值是固定時(shí)，所表現(xiàn)出來(lái)的灰階是一模一樣的。不過(guò)這兩種情況下，液晶分子的轉(zhuǎn)向卻完全相反，也就可以避免上述當(dāng)液晶分子轉(zhuǎn)向一直固定在一個(gè)方向時(shí)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(diǎn)倒相方式，如圖1所示。

從圖1中可以看出，對(duì)于逐幀倒相方式，在同一幀中，整個(gè)畫面所有相鄰的點(diǎn)都擁有相同的極性，而相鄰的幀極性則不同；對(duì)于逐行倒相方式，在同一行上擁有相同的極性，而相臨的行極性不同；對(duì)于逐列倒相方式，在同一列上擁有相同的極性，而相鄰的列極性不同；對(duì)于逐點(diǎn)倒相方式，則是每個(gè)點(diǎn)與自己相鄰的上、下、左、右四個(gè)點(diǎn)，極性都是不一樣。

目前常見的個(gè)人計(jì)算機(jī)液晶顯示屏，所使用的面板極性變換方式，大部分都是逐點(diǎn)變換方式，為什么呢？原因是逐點(diǎn)倒相的顯示品質(zhì)相對(duì)于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(diǎn)倒相四種極性變換方式的性能比較。

所謂Flicker現(xiàn)象，就是畫面會(huì)有閃爍的感覺，但并不是特意做出的視覺效果，而是因?yàn)轱@示的畫面灰階在每次更新畫面時(shí)會(huì)有些微小的變動(dòng)，讓人眼感受到畫面在閃爍。使用逐幀倒相的極性變換方式最容易發(fā)生這種情況。因?yàn)橹饚瓜嗟恼麄€(gè)畫面都是同一極性，當(dāng)這次畫面是正極性時(shí)，下次就都變成了負(fù)極性，假若common電壓有一點(diǎn)誤差，這時(shí)正、負(fù)極性的同一灰階電壓便會(huì)有差別，當(dāng)然灰階的感覺也就不一樣，如圖2所示。在不停切換畫面的情況下，由于正、負(fù)極性畫面交替出現(xiàn)，就會(huì)出現(xiàn)Flicker現(xiàn)象。而其他面板的極性變換方式，雖然也會(huì)有此Flicker的現(xiàn)象，但由于不像逐幀倒相是同時(shí)整個(gè)畫面一起變換極性，只有一行或一列，甚至于是一個(gè)點(diǎn)變化極性而已，以人眼的感覺來(lái)說(shuō)，就會(huì)覺得不明顯。

所謂Crosstalk現(xiàn)象，指的是相鄰的點(diǎn)之間，要顯示的資料會(huì)影響到對(duì)方，以至于顯示的畫面會(huì)有不正確的狀況。雖然Ctosstalk現(xiàn)象的成因有很多種，只要相鄰點(diǎn)的極性不一樣，便可以減少此現(xiàn)象的發(fā)生。