TFTLCD用背光源的结构与工艺.docVIP

题目： 微电子工艺课程报告 姓名： 刘诗雨 学号： 3072406082 班级：电子科学与技术0703班 TFT LCD用背光源的结构与工艺 TFT（Thin Film Transistor 薄膜晶体管）LCD（Liquid Crystal Display 液晶显示器），广泛应用于笔记本、电视机、手机等的显示设备中。液晶显示器发光原理不同于自发光型的CRT（Cathode Ray Tube 阴极射线管）、PDP（Plasma Display Panel 等离子显示屏）等，由于液晶本身并不发光，为进行显示，作为外部光源的背光源不可或缺。 一、TFT LCD结构及显示原理 TFT LCD技术是用薄膜晶体管驱动液晶材料进行显示的技术；液晶材料是在某一特定温度范围内，会同时具有液体和晶体特性的材料，其所具备的光学各向异性使外部电场可以改变液晶材料的通光特性，从而进行显示。 典型的TFT LCD结构如图1所示，类似三明治结构，在两片玻璃基板中间夹有液晶材料，从上到下依次包括上偏振片、彩色滤光片、液晶层、TFT阵列基板、下偏振片和背光模组，其中在TFT阵列基板上连接有驱动IC。 TFT LCD主要利用光的偏振性能实现图像和文字的显示。以不加电情况下为亮态（即常白状态）为例，图1中的上下两片偏振片的光学偏振方向互相垂直，即相位差为90度。来自背光源的非偏振光，经过下偏振片成为线偏振光，在某个像素位置如果没有电压，由于液晶的旋光特性，该线偏振光的偏振方向将旋转90度，正好与上偏振片的偏振方向相同，则该像素显示状态为亮。如果某个像素位置有电压，该像素区域的液晶旋光特性将消失，通过的光线的偏振状态不变，因此光线无法通过上面的偏振片，则该像素显示状态为暗。这就是薄膜晶体管液晶显示器的基本显示原理。 图1 下面仅就上述结构中的背光源部分进行介绍。 二、TFT LCD用背光源的种类 位于显示屏背面的光源称为背光源。作为背光源的光源，通常有以下三种： （1）CCFL（Cold Cathode Fluorescent Lamp 冷阴极管灯荧光灯） （2）LED（Light Emitting Diode 发光二极管） （3）EL（electroluminescence 电致发光板），OLED（Organic Light Emitting Diode 有机发光二极管，又称有机EL），无机EL 从大尺寸、高亮度、低价格考虑，目前多采用（1），从便携性和发光效率考虑，越来越采用（2）和（3）。 按光源与导光板的位置关系，背光源有下置式、侧置式（侧光式）之分，此外还有不设导光板的平面光源式。各类背光源在液晶显示器中的应用及分类如图2。 图2 图3 下置式冷阴极管背光源（见图3）的优点是光利用率高，容易实现大面积，通过调节灯管数量和功率便于控制光源的亮度，广泛应用在20in以上的大尺寸液晶显示器中。而在笔记本、台式PC监视器（显示器）等中型显示器领域（10-20in），为适应薄型化轻量化的要求，多采用如图4的侧光式冷阴极管背光源。而对于便携设备（10in以下），如手机、数码相机、PDA（Personal Digital Assistant 掌上电脑）、游戏机等，为满足高亮度低功耗的要求，多采用侧光式LED背光源。 图4 下置式、侧置式、平面光源式背光源的构造如图5所示。下置式如图中a所示，在LCD屏的正下方，设置光源（多根日光灯管）和反射膜及光幕（lighting curtain），作为面光源使用。侧置式如图中b所示，将线光源的荧光灯管置于丙烯酸树脂做成的导光板的侧面，由线光源变换为平面光源。平面光源式如图中c所示，光源自身为平面而被应用。 图5 在各种背光源中，下置式和平面光源式为面光源，因此光的利用率高；而侧置式是将线光源灯置于屏的侧面，因此光的利用率低。图6所示为提高侧置式背光源光利用率所采取的各种措施。如在导光板的底面形成使光发生散射的白色点状图案以及使光再利用的反射膜，为降低亮度不均插入扩散膜片，以及为提高亮度而设置棱镜片及偏振光分离片。 图6 最近，在侧置式背光源中已成功地采用LED，而且设置于液晶屏幕前方侧面的前置式光源也已制品化。此外，室外使用将外部光收入背光源内、室内使用切换为背光源的采光型背光源也已问世，见图7。 图7 在平面光源式背光源中，也开始使用EL及平面型荧光灯做发光光源。EL采用有机分散型EL，但由于低亮度短寿命，只能在小型LCD屏中使用。对于大型电视用LCD屏来说，从高亮度考虑，适合采用下置式背光源。 三、TFT LCD用背光源结构之CCFL CCFL（Cold Cathode Fluorescent Lamp 冷阴极管灯荧光灯）的发光原理如图8所示，被电场加速的电子同氩原子碰撞使其