TFT-LCM基础知识培训

1、TFT-LCM基础知识培训,报告人： 日  期：,目录,一、TFT-LCD的显示原理 二、TFT-LCD的技术参数 三、TFT-LCM的组成 四、BL，TP，FPC的简介 五、TFT-LCM的生产流程 六、TFT-LCM的测试简介,一、LCD的显示原理,什么是液晶 物质有三态：固态、液态和气态 有些物质、它们在从固态转变成液态的过程中，不是直接从固态变为液态，而是一种中间状态。这些能在一定的温度范围内兼有液体和晶体的特性的物质叫做液晶（Liquid Crystal），又称为物质的第四态。 液晶最早是奥地利植物学家莱尼茨尔（F.Reinitzer）于1888 年发现的。 1889 年，德国物理学家莱曼（O.Lehmann）将正式它命名为“液态晶体”。,LC之三态： a. 固态 (低于 -50)：   LC 分子结合性强,无法动作 ！ b. 液晶态 (介于两者之间)： LC 具有旋光之作用，可改变光行进的方向。 c. 液态 (高于 100)：   LC 活动力大，外加电场无法控制！,固体结晶,液晶,液体,加热,加热,冷却,冷却,液晶分子的种类,液晶分子的排列并

2、不象晶体结构那样牢固，容易受到电场，磁场、温度应力以及吸附杂质等外部影响。因而容易使其各项光学特性发生变化。 在施加电场的作用下，液晶分子轴会发生移动，液晶分子的排列也随之发生改变。从而改变其光学性质来达到显示的效果。这是液晶做为显示器的基本原理。,TN型LCD的显示原理,液晶分子,未加电,加电,利用液晶的旋光特性 调变穿透光线,液晶的旋光特性消失,光 光是一种电磁波，人眼可见的光的波长范围大致在380 纳米至780 纳米之间。,偏振光与偏振方向 通常光是沿直线方式传播的，光波的振动方向垂直于光的传播方向。对自然光（如太阳光）来说在垂直光传播方向的各平面内，光波的振动方向随机均匀分布的。如果光波振动的方向是沿一个方向，这样的光线称为偏振光，这个振动方向称为偏振方向。 偏光片的作用 只允许振动方向与其偏光轴方向一致的光通过。而振动方向与偏光轴垂直的光将被其吸收。偏振光经过液晶盒后再经过偏光片（称为检偏器）射出。,TFT-LCD的构造示意图（1）,TFT-LCD的构造示意图（2）,二、TFT-LCD的技术参数,分辨率（解析度） 在TFTLCD中，每一个像素点的显示，都分为R，G，B三个子像

3、素。一个LCD中像素的总数，就是这个LCD的分辨率。 VGA最早指的是显示器640X480这种显示模式。 QQVGA：128160      QCIF：144176      QCIF+：176220 QVGA：240320    WQVGA: 240400       HVGA: 320480 WVGA: 480800    FWVGA: 480854       QHD: 540960 DVGA: 640960 目前iPhone4用到的就是一块IPS的DVGA屏幕。 国内第一个用到DVGA屏幕的就是魅族的M9。,亮度 单位面积上的发光强度，单位Cd/m2 LCD工作在正常工作电压下，垂直入射测量亮态（白色）画面几点的亮度，其平均值定义为LCD的亮度值 透过率 光通过LCD后前的亮度比值，就是LCD的透过率。,对比度 液晶显示器工作在正常工作电压下测量的亮态亮度与暗态亮度比值。,视角 LCD的对比度跟视角（即人眼观察角度）有关

4、。对比度随观察角度变化的特性称之为视角特性。视角特性是由液晶分子的双折射率特性所决定的，因为LC呈椭圆状，具有长轴及短轴不等长的关系。因此，当光进入到LC后，便会因为这样的关系而造成不同的折射率，进而造成不同的视角。 有效视角 以时钟钟点方位为参考。从观测角度为3点，6点，9点，12点方向视角的对比度值在标准（最低可接受值）之上的角度，称为有效视角，分别也称为右，下，左，上视角 灰阶反转方向 灰阶反转方向即为画面发黑的观测方向。也即我们公司的视角定义方向。,液晶分子,反射光,入射光,响应时间 响应时间包括上升时间和下降时间，从非选电压跳变到选择电压时，显示器亮度变化到从最大变化量的10变化到90的时间间隔为上升时间tr。从选择电压变化到非选择电压时，显示器亮度从最大变化量的10跳变到最大变化量的90的时间间隔为下降时间tf。,功耗 功耗是LCD工作所消耗的能量，一般在微瓦/平方厘米量级，功耗低是LCD最大的优点之一。LCD功耗的大小取决于显示面积，驱动电压及频率、液晶的电阻率、介电常数和盒厚等。其中液晶的正电阻率很容易随液晶被污染而急剧下降。故液晶的妥善保存至关重要。 3.2”以下的L

5、CD，正常工作时消耗的功耗一般在10mA以下，在待机状态时，不到0.5mA。,AA区，VA区 AA区是TFT-LCD上的像素点所组成的区域，也即可视区域，Active Area VA区是指组装至客户产品后。可观测到的LCD区域。,TFT-LCD的生产商,日韩： 夏普（SHARP），日立，三洋，三星（SAMSUNG），Lg.philips LCD（LGL） 中国台湾： 友达光电（AUO），奇美电（CMI），中华映管（CPT），瀚宇彩晶 （HANNSTAR)，元太（PVI） 中国大陆： 京东方（BOE），天马（TMO）,TFT-LCD驱动IC厂商,日韩 瑞萨（RENESAS），三星（SAMSUNG），爱普生（EPSON） 中国台湾 奕力（ILITEK），矽创（ST），奇景（HIMAX）， 旭耀（ORISE），所罗门（SOLOMON ）， 晶宏（ULTRACHIP），联咏（NOVATEK）,三、TFT-LCM的组成,TFT-LCM是薄膜晶体管液晶显示模组的英文Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display Module的缩写。其典型结构如下:,Liqu

6、id Crystal Display Module,TFT-LCD是有源矩阵LCD，由其上的IC及FPC组成的电路驱动 背光源(BackLight,简称BL)是提供光源的部件。 触摸屏(Touch Panel,简称TP)是一种多层复合薄膜，能够接收点触信号，并反馈至处理器做出相应处理。 FPC:柔性线路板（Flexible Printed Circuit ）是以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的一种具有高度可靠性，绝佳的可挠性印刷电路板。具有配线密度高、重量轻、厚度薄的特点.,主要组成部件,（一）背光(BL) 为LCD提供面光源，分为串联，并联。,四、BL，TP，FPC的简介,背光组成部分,胶壳： 也叫胶框(housing)，一般较多使用材料为PC，目前大多数注塑厂使用出光UZ2501，其柔韧性、注塑性及强度均比较合适。有些低成本方案，像TN、STN、FSTN的有些背光，会使用到成本低廉的帝人PC1125Y。 另外在使用背光时候，有些供应商为了控制成本，采用水口料(即二次料)来制作背光胶框，此种胶框成型后，柔韧性不足，易折断，所以如果发现背光胶框的柔韧性不足，可以再此方向上着手。,导光板：

7、 Light Guide，主要作用是把侧面LED发出的光线引导到发光区域，它通过光学网点来使LED点光源有效地分布成背光视窗区域的面光源。它的好坏直接影响到整个背光模块的均匀性及亮度。光学网点的设计是整个背光模块中最为关键的技术。 导光板对原材料也有较高的要求，原材料必须具有透光性高、流动性好、耐一定高温、强度韧性好等特性，一般较多使用材料为PC、PMMA等。 PMMA材质较脆，流动性较PC料差，不适合成型薄壁的导光板。所以像TFT项目一般要求导光板很薄，不适宜使用PMMA。另外PMMA材料耐高温性能较差，在高温高湿的条件下易翘曲变形，所以对手持设备尽量避免选取此类材料做导光板。,导光板主要需要了解其入光结构和出光结构： 1、入光结构： 入光结构一般指与LED灯口接触的位置，为导光板接受入射光的位置，它一般在中高端中分为两种结构，V-Cut结构和弧形结构：,V-Cut形入光结构,弧形入光结构,不管是V-Cut形或者弧形入光结构，都是为了保证入射光尽可能多的进入导光板，而避免光损。,2、出光结构： 作用是保证光线从导光板出来以后在发光区域分布均匀。一般是指背光上的网点设计。 网点设计分为

8、印刷式和非印刷式。 印刷式：指导光板完成外形加工后，以印刷方式将网点印刷在导光板的反射面上。常见的是IR和UV。 非印刷式：网点在导光板注塑成型时直接成型的方式，常见的是化学蚀刻、镭射和V-Cut。 目前小尺寸模组背光用导光板主要的方法是蚀刻法。,反射片： 即 Reflector，主要作用是把从导光板背面出射的光线再反射回导光板，使光线都从正面也就是背光模块的视窗区域射出来。反射膜应该覆盖整个导光板的底部以防止光线泄漏。 一般选择材料都会尽量使用反射率高的材料，反射面为银面，常用的有75W05，37W01和ESR等。 最好也是最常用的反射膜是3M公司的ESR反射膜。与其他普通反射膜比较，使用这种反射膜能使亮度比平均值高出10。这种膜反射系数高达98，同时也非常薄，厚度只有65um。 但是与75W05，37W01相比的话存在明显的价格劣势，在优先考虑成本的时候，尽量不要使用ESR。,小尺寸模组常用反射片：,扩散片： 即Diffuser，具有扩散光的作用，使光线在其表面会发生散射，减少导光板(或者棱镜)出射光的方向性，使出射光均匀化。其一般为表面呈雾状半透明。目前小模组应用得最多的背光是来

9、自Kimoto的50 LSE和50 TL2。 扩散片的主要关注参数是：厚度、光透过率、Haze率。Haze值越高，光线越均匀，透过率也越低。 扩散膜分上下两面，上面为雾面，下面为光面。,增光膜： 即 BEF(brightness enhance film)，主要作用是将发散的光线汇聚起来，增加屏幕正面亮度。 导光板出来的光的发散角很大，特别是当加了一层扩散膜之后更是如此。与表面成70度角的范围内的光都很强。因为光以一个很大的角度发散，因此模块的亮度并不高。 模块的亮度是从与发光面垂直的方向测量的。在扩散膜上面增加了一层增光膜（BEF）之后，可以起到收敛光线的作用，从而提高模块的亮度。 BEF表面结构是锯齿型，这种结构直接关系到BEF的功能，因此不允许对BEF施加任何垂直方向的压力。在锯齿型表面施加压力会破坏其结构，从而造成可见的光学缺陷(亮点、光斑)。此外，在操作过程中造成的划伤也会造成光学缺陷。,重复反射-大约50%的入射光 会被反射回去而重新再利用,折射-可利用的折射光增加40%70%,再反射/再折射 低比例损失,重新进入 下一个棱镜,扩散片,70,BEF,TIR,光线在BEF棱镜中折射的三种形式：,使用一层BEF只能收敛X方向或Y方向的光线，要收敛两个方向的光线需要两层BEF，两层重叠放置。第二层BEF在切片的时候其锯齿方向要和第一层的垂直，只有这样两层膜才能达到最佳的效果。 DBEF：它的原理是在偏光方向有极高的穿透率，而在非偏光方向有着极高的反射率。所以当背光需要使用此DBEF时，需要将其角度与偏光片角度搭配。 因为现在的模组背光要求轻薄化，而由于DBEF的厚度(132um)限制，而且其使用时，一般需要搭配下BEF，所以主要以替代型产品BEF-RP2& BEF-RP3为主。,另外，因为3M公司的膜片均价格比较昂贵，如果在亮度要求不是很高的情况下，也会使用到其他公司的低成本BEF膜片，如友辉的UB-H402；光耀的KL系列等等。,黑白胶： 即Shading tape，主要作用是将膜片固定，并将边缘处的光线反射回导光区以循环利用光线。 此类胶选择需要注意其可重工性，即白面的粘性要强于黑面，这样在有需要返工将LCD从背光中拆除的时候，就不会扯坏黑白胶造成背光LOSS。 目前使用较多的是#550R6BWFX和LSRW-60XN，需要注意的是，如果

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