1.1　TFT-LCD的功能结构

1. TFT-LCD的基本结构

TFT-LCD模组分拆后的基本结构如图1-1所示，包括前钣金、显示屏、驱动电路和背光源。显示屏和驱动电路的组合体称为开路显示屏（Open Cell）。前钣金是一种带有卡扣的金属件结构，用于固定开路显示屏和背光源，以保护显示屏的玻璃边缘。显示屏是由灌好液晶的TFT阵列基板与彩膜（Color Filter，CF）基板贴合而成的液晶盒，负责以像素为单位调制光源的亮度等级，用于显示各种画面。驱动电路与显示屏相连，包括柔性印刷电路板（Flexible Printed Circuit，FPC），印刷电路板（Printed Circuit Board，PCB），以及电源、时序控制、驱动等芯片，作用是加电后向显示屏提供各种图像数据。背光源是由发光体、光学膜片、胶框等组成的结构，作用是给显示屏提供亮度均匀的面光源。

因为人的双眼视野的范围在水平方向上大于垂直方向，相应地，显示屏的长度一般处于水平方向，宽度处于垂直方向，所以显示屏在长度方向上的驱动芯片称为H侧驱动IC，宽度方向上的芯片称为V侧驱动IC。FPC具有配线密度高、重量轻、厚度薄的特点。在FPC上会形成许多印刷线路图案，并搭载驱动IC，经卷带自动封装（Tape Automatic Bonding，TAB）处理形成的TAB结构是连接显示屏、PCB或接续基板的元件。连接H侧的PCB上集成着接口电路、电源电路、信号处理电路等功能块，连接V侧的接续基板只是一些导电连线，大部分产品不使用接续基板。

图1-1　TFT-LCD模组分拆后的基本结构

2. 显示屏的功能结构

显示屏是TFT-LCD的核心结构。TFT-LCD采用不同的液晶显示模式和不同的工艺路线，与其对应的显示屏具体结构不同。图1-2给出了一种普通TFT-LCD显示屏的断面结构。在CF基板和TFT基板上均涂覆了一层配向膜，作用是赋予液晶分子方向性，使液晶分子能按同一方向排列，形成预倾角，并且在电场消失后，使液晶能恢复到最初的状态。在CF基板和TFT基板之间有规律地密集分布着柱状间隙子（Photo Spacer，PS），用于支撑CF基板和TFT基板，提高显示屏整体的厚度均匀性。在CF基板和TFT基板之间充满液晶，并被封框胶封闭在显示屏内。在封框胶内掺入垫料可以提高封框胶的支撑力。在显示屏中，驱动电路的电压信号只输入到TFT基板一侧，为了往CF基板一侧供电，早期的做法是在显示屏的四个角上用银浆作为转移电极，把TFT基板的电压引到CF基板上，同时使银浆上下直接接触ITO导电薄膜。随着显示屏尺寸越来越大，一般是在封框胶内掺入导电的金球间隙子，以增加从TFT基板向CF基板传导电压的通道面积。

显示屏局部区域的横截面结构如图1-3所示，从上到下依次为CF侧偏光板、CF基板、液晶、TFT基板、TFT侧偏光板。TFT侧偏光板的作用是控制背光源的光，只允许特定方向的光线通过，并过滤掉其他方向的光线。透过TFT侧偏光板的光线，经过不同排列状态的液晶分子后，光线的偏振状态被改变，最后透过CF侧偏光板后，可以控制射出显示屏的光线亮度，从而控制TFT-LCD画面的暗亮程度。控制液晶排列状态的是加在液晶上的像素电压，TFT基板上集成着TFT开关阵列，这一侧的像素电压可以通过TFT开关矩阵进行精确控制。在CF基板上，把一个像素分割成红色（R）、绿色（G）、蓝色（B）三个子像素，起光阀作用的液晶对透过CF基板的RGB三原色的光线亮度进行调节，最终实现彩色显示。

图1-2　一种普通TFT-LCD显示屏的断面结构

图1-3　显示屏局部区域的横截面结构

CF基板上的最小重复单元是R、G、B三个子像素合成后的一个完整像素，TFT基板上的最小重复单元是分别对应R、G、B的子像素。单独介绍TFT基板时，一般把作为最小重复单元的子像素简称为像素。CF基板和TFT基板的像素结构如图1-4所示。在CF基板上除分布了RGB色层外，每个子像素的色层之间还要用黑色矩阵（Black Matrix，BM）隔开。根据显示模式的不同，色层上还需要进行不同结构的设计。在TFT基板上的每个子像素都包含一根扫描线、一根数据线、一个像素电极，三者之间由TFT开关进行连接。

图1-4　CF基板和TFT基板的像素结构

3. 背光源的功能结构

背光源的作用是为显示屏提供一个亮度均匀分布的面光源。根据光源分布位置的不同，背光源分为侧光式和直下式两种结构。

侧光式背光源的结构如图1-5所示，侧光式的光源位于背光源的边缘，发出的光进入导光板（Light Guide Plate，LGP）后被吸收，借由网点再扩散，以破坏全反射造成的内部传播，使光从背光源的正面均匀分布后射出。目前，发光二极管（Lighting Emitting Diode，LED）点光源已经取代冷阴极管荧光灯（Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL）线光源，成为主流的背光源发光体。如果采用CCFL作为发光体，则需要在CCFL后面罩上一层反射片，把CCFL照射过来的光反射到LGP里面。从LGP网点边上漏出的LGP的光可以通过背面的反射片反射回LGP。

图1-5　侧光式背光源的结构

直下式背光源的结构如图1-6所示，直下式背光源的发光体直接放在显示屏的下面。直下式背光源需要发光体在整个背光平面上大量均匀分布，并在发光体的上方采用一张硬度较强的扩散片进行发光体的模糊化处理，同时支撑扩散片上方的光学膜片。如果采用CCFL作为发光体，则需要在背光源的底部设计一张反射片，用于把CCFL照射过来的光反射出去。

图1-6　直下式背光源的结构

无论是侧光式还是直下式，在背光源的上方都需要设计扩散片、棱镜片、扩散片的三明治结构。最下方的扩散片叫作下扩散片（简称“下扩”），作用是将下方出射的光线进行均匀化处理。棱镜片的作用是利用全反射和折射定律，将分散的光集中在一定角度范围内出射，从而提高这个角度范围内的亮度。最上方的扩散片称为上扩散片（简称“上扩”），作用是保护背光源不被外界物体弄脏或剐伤。