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1、液晶模组工作原理介绍,背光板,螺丝,Source IC,铁框,液晶面板,Source PWB,模組材料分解圖,LCD面板构造图,液 晶,我们一般都认为物质像水一样都有三态, 分别是固态液态跟气态. 其实物质的三态是针对水而言, 对于不同的物质, 可能有其它不同的状态存在. 以我们要谈到的液晶态而言, 它是介于固体跟液体之间的一种状态, 其实这种状态仅是材料的一种相变化的过程, 只要材料具有上述的过程, 即在固态及液态间有此一状态存在, 物理学家便称之为液态晶体.,介电系数(dielectric permittivity) 折射系数(refractive index) 弹性常数(elastic
2、constant :11 , 22 , 33 ) 黏性系数(viscosity coefficients , ) 液晶特性中,最重要的就是液晶的介电系数与折射系数. 介电系数是液晶受电场的影响决定液晶分子转向的特性, 而 折射系数则是光线穿透液晶时影响光线行进路线的重要参数. 而液晶显示器就是利用液晶本身的这些特性, 适当的利用电 压, 来控制液晶分子的转动, 进而影响光线的行进方向, 来 形成不同的灰阶, 作为显示影像的工具.,液晶材料参数,如果你有机会, 拿着放大镜, 靠近液晶显示器的话. 你会发现彩色滤光片的样子. 我们知道红色, 蓝色以及绿色, 是所谓的三原色. 也就是说利用这三种颜色
3、, 便可以混合出各种不同的颜色. 很多平面显示器就是利用这个原理来显示出色彩. 我们把RGB三种颜色, 分成独立的三个点, 各自拥有不同的灰阶变化, 然后把邻近的三个RGB显示的点, 当作一个显示的基本单位, 也就是pixel. 那这一个pixel,就可以拥有不同的色彩变化了. 然后对于一个需要分辨率为1024*768的显示画面, 我们只要让这个平面显示器的组成有1024*768个pixel, 便可以正确的显示这一个画面. 在图中,每一个RGB的点之间的黑色部分, 就叫做Black matrix. 我们可以发现, black matrix主要是用来遮住不打算透光的部分. 比如像是一些ITO的走
4、线, 或是Cr/Al的走线, 或者是TFT的部分. 这也就是为什么每一个RGB的亮点看起来, 并不是矩形, 在其左上角也有一块被black matrix遮住的部分, 这一块黑色缺角的部份就是TFT的所在位置.,彩色滤光片(color filter, CF),C/F Introduce and Process,彩色滤光片基本结构是由玻璃基板（Glass Substrate），黑色矩阵（Black Matrix），彩色层（Color Layer），保护层（Over Coat），ITO导电膜组成。一般穿透式TFT用彩色光片结构如下图。,C/F 的结构,C/F Pixel Array,马赛克式:：显示
5、AV动态画面 直条式：较常显示文字画面,(Note Book)。,在一般的CRT屏幕, 是利用高速的电子枪发射出电子, 打击在银光幕上的荧光粉, 藉以产生亮光, 来显示出画面. 然而液晶显示器本身, 仅能控制光线通过的亮度, 本身并无发光的功能. 因此,液晶显示器就必须加上一个背光板, 来提供一个高亮度,而且亮度分布均匀的光源. 组成背光板的主要零件有灯管(冷阴极管or led), 反射板, 导光板, prism sheet, 扩散板等等. 灯管是主要的发光零件, 藉由导光板, 将光线分布到各处. 而反射板则将光线限制住都只往TFT LCD的方向前进. 最后藉由prism sheet及扩散板的
6、帮忙, 将光线均匀的分布到各个区域去, 提供给TFT LCD一个明亮的光源. 而TFT LCD则藉由电压控制液晶的转动, 控制通过光线的亮度, 藉以形成不同的灰阶.,背光板工作原理,背光源的分类与构造,Backlight,Side Light,Direct Light,楔形板,(WEDGE PLATE),平板,(FLAT PLATE),NB,MT,TV,TV,MT,背光源的分类与构造,背光源的构造 侧入光式,背光源的分类与构造,背光源的构造 直下式,反射片(Reflector),功能：反射CCFL之光线,使其进入导光板或扩散片,灯管反射膜的种类 金属反射 金属的导电系数愈高，穿透深度愈浅，反射
7、率(Reflectivity)愈高。因此金属反射膜材料大都使用高导电度的金(Gold, Au)、银(Silver,Ag)、铝(Aluminum, Al)与铜(Copper, Cu)等 白色塑料材料反射 一般为PET+TiO2(折射率2.71),导光板（LGP）,功能：将CCFL所发出的线光源转化成面光源 原理：利用全反射的原理将光源光线传导到导光板的远端，再导光板的底面印刷图案破坏全反射(形成漫反射)， 将光线引至导光板正面。 全反射:光线由光密介质入射到光疏介质，对导光板折射率有一定要求,如n(PMMA)=1.49, 当入射角大于 42.2 就会发生全反射)。,网点的材质是由UV胶、二氧化钛
8、、硫化钡混合黏稠液所构成,利用导光板低面Pattern（网点设计）控制光量分布，使导光板均匀发光。,42.2,47.8,印刷网点面积与出射光强度成正比关故可调制网点面积和分布调节亮度分布。 一般网点排列方式（一端CCFL)：呈由疏而密由小到大排列。,扩散板(Diffuser),扩散片功能： 将光线均勻化（会使光辐射面积增大，但是降低了单位面积的光强度） 掩饰导光板的不良与Pattern 保护作用,分类: 上扩散片与下扩散片 上扩: 以保护为主要功能, 穿透度高,Haze值比下扩低。 下扩: Haze值高(光源扩散性),主要功能是将LGP出射光线均勻化。,原理：,扩散片,平行光,扩散透过率(%)
9、 (以Haze测定器测定）,平行透过滤率(%),全光透过率(%)=平行透过率+扩散透过率 Haze(%)扩散透过率/全光透过率,Haze选择： 高Haze：要求视野角大, 亮度要求不高时，可选用Haze较高之扩散片, 以提升亮度均匀性。 低Haze：要求视野角窄，亮度要求高时, 用Haze较低之扩散片。,小的透明PMMA顆粒,棱镜片(BEF Sheet),BEF (Brightness Enhancement Film )，将光线往中央视角集中达到增光作用 主要为3M的专利,其系列有BEFII, BEFIII, R-BEF, N-BEF,DBEF等等,偏光板的作用就像是栅栏一般，会阻隔掉与栅栏
10、垂直的分量，只准许与栅栏平行的分量通过。所以如果我们拿起一片偏光板对着光源看，会感觉像是戴了太阳眼睛一般，光线变的较暗，如果把两片偏光板迭在一起，那就不一样了，当你旋转两片平行的偏光板的相对角度，会发现随着相对角度的不同，光线的亮度就会越来越暗，当两片偏光板的栅栏角度互相垂直时，光线就完全无法通过了。而液晶电视就是利用这个特性完成的。利用上下两片栅栏互相垂直的偏光板之间，充满液晶，再利用电场控制液晶的转动，来改变光的行进方向，这样就形成了不同的灰阶亮度。,偏光板工作原理,将不具偏极性的自然光产生偏极化，使进入液晶显示器的光为偏极光(Polarized Light),偏光板的光透过图,偏光板的工
11、作原理,偏光板(一),偏光板(二),液晶,光行进方向,X,Y,Z,暗,*施加电场，液晶 Tilt,光线直进不偏转,光行进方向,X,Y,Z,亮,液晶,*不施加电场，液晶 Twist,偏光板(一),偏光板(二),光线沿液晶光轴偏转,液晶显示原理,TN（Twist Nematic）型LCD的工作原理,开口率(Aperture ratio) 液晶显示器中有一个很重要的规格就是亮度, 而决定亮度最重要的因素就是开口率. 开口率是什么呢? 简单的来说就是光线能透过的有效区域比例. 我们来看看图17, 图17的左边是一个液晶显示器从正上方或是正下方看过去的结构图. 当光线经由背光板发射出来时, 并不是所有的
12、光线都能穿过面板, 像是给LCD source驱动芯片及gate驱动芯片用的信号走线, 以及TFT本身, 还有储存电压用的储存电容等等. 这些地方除了不完全透光外, 也由于经过这些地方的光线 并不受到电压的控制,而无法显示正确的灰阶, 所以都需利用black matrix加以遮蔽, 以免干扰到其它透光区域的正确亮度. 所以有效的透光区域, 就只剩下如同图17右边所显示的区域而已. 这一块有效的透光区域, 与全部面积的比例就称之为开口率. 当光线从背光板发射出来, 会依序穿过偏光板, 玻璃, 液晶, 彩色滤光片等等. 假设各个零件的穿透率如以下所示: 偏光板: 50%(因为其只准许单方向的极化光
13、波通过) 玻璃:95%(需要计算上下两片) 液晶:95% 开口率:50%(有效透光区域只有一半) 彩色滤光片:27%(假设材质本身的穿透率为80%,但由于滤光片本身涂有色彩, 只能容许该色彩的光波通过. 以RGB三原色来说, 只能容许三种其中一种通过. 所以仅剩下三分之一的亮度. 所以总共只能通过80%*33%=27%.) 以上述的穿透率来计算, 从背光板出发的光线只会剩下6%, 实在是少的可怜. 这也是为什么在TFT LCD的设计中, 要尽量提高开口率的原因. 只要提高开口率, 便可以增加亮度, 而同时背光板的亮度也不用那么高, 可以节省耗电及花费.,TFT LCD(Thin film tr
14、ansistor liquid crystal display) TFT LCD的中文翻译名称就叫做薄膜晶体管液晶显示器, 我们从一开始就提到 液晶显示器需要电压控制来产生灰阶. 而利用薄膜晶体管来产生电压,以控制液晶转向的显示器, 就叫做TFT LCD. 在上下两层玻璃间, 夹着液晶, 便会形成平行板电容器, 我们称之为CLC(capacitor of liquid crystal). 它的大小约为0.1pF, 但是实际应用上, 这个电容并无法将电压保持到下一次再更新画面数据的时候. 也就是说当TFT对这个电容充好电时, 它并无法将电压保持住, 直到下一次TFT再对此点充电的时候.(以一般60Hz的画面更新频率, 需要保持约16ms的时间.) 这样一来, 电压有了变化, 所显示的灰阶就会不正确. 因此一般在面板的设计上, 会再加一个储存电容CS(storage capacitor 大约为0.5pF), 以便让充好电的电压能保持到下一次更新画面的时候. 不过正确的来说, 长在玻璃上的TFT本身,只是一个使用晶体管制作的开关. 它主要的工作是决定LCD source driver上的电压是不是要充到这个点来. 至于这个点要充到多高的电压, 以便显示出怎样的灰阶. 都是由外面的LCD source driver来
