【TFT-LCD 基礎入門】面板小白站起來 – 想瞭解它就先拆了它。

生活中是否常聽到 LCD、LED、 MiniLED、AMOLED……琳琅滿目的顯示器相關詞彙,似懂非懂,他們到底又有什麼不同? 選購時又該如何下手呢?本篇就來聊聊面板(顯示元件) 入門。

日常中充斥著各類顯示器,靈魂之窗最佳伙伴,從時刻不離手的手機,上班使用的筆記型電腦、平板、桌機螢幕,下班後舒服賴在沙發上看著八十吋大電視,運動時帶上智慧手錶,各類生活家電上的顯示屏幕……凡眼睛所見幾乎已離不開電子顯示器,本篇不深談技術,以概念方式跟大家分享顯示器的構造、組成、及應用。現年四、五十歲的朋友,應該記得曾為台灣驕傲的兩兆雙星產業之一 LCD液晶面板吧,本篇就從這裡介紹起。

談及LCD,再多認識個字TFT正式學名為TFT – LCD,全名為 Thin Film Transistor (薄膜電晶體)- Liquid Crystal Display (液晶顯示器),也就是我們熟悉的液晶螢幕,更明確的說,為螢幕中的那片顯示元件,生活中隨處可見,例如:桌上螢幕(monitor)、筆記型電腦螢幕(laptop)、工控類顯示如百貨商場的告示、廣告螢幕(Kiosk)、7-11 ibon、POS 主客顯、各種機械設備上的顯示或控制螢幕(HMI – Human Machine Interaction)等,皆為TFT – LCD 之應用範疇,其基本架構可分解為三大塊

一、Cell : 不是細胞哦,這裡指的是眼睛看到的那塊玻璃,內含電路走線、彩色濾光片,以及灌注其中的液晶,製作這對玻璃(為何是,請待下段說明)為 TFT – LCD 核心所在,不論技術研發、廠房建造、及生產設備皆為重點投資。簡單粗爆的說,真正面板原廠(如:AUO、Innolux、BOE、Tianma、CSOT、LG、Samsung……等公司),即使如下兩部份都外包給其他廠商做,但 Cell 仍為自行研發製造。

二、PCBA (or Tcon board) : 簡單概念就是趨動 Cell (再次強調不是細胞)的電路版,為各類IC(如 Tcon、PWM、LED driver) 及諸多的電子週邊元件(電阻、電感、電容……等等)組成,功能除了趨動 Cell 外,有時也兼具控制背光模組、橋接外來的訊號與面板溝通的能力。

三、Backlight Unit:即上面提到的背光模組,因為 TFT – LCD 並不會自體發光,需要有一套背光光源,如同暗室打燈才能看見。背光模組常跟顯示表現(performance)或品質(quality)強相關,不論亮度、均勻度、平整度,甚至背光模組的潔淨度(若背光有 particle,常造成面板顯示時產生亮點),皆十分重要。

簡單正視圖,想像組樂高,三大部件為液晶面板的根基,組裝後即為一片顯示被動元件

 

如同組樂高,將上述三種東西組裝起來,再美化、客製外觀機構,即構成一片具備顯示功能的液晶面板(或稱顯示元件);然面板為被動元件(你不教他動,他不會自己動起來),仍需上電、給訊號(如連接桌機主機板,筆電、手機主板、各類系統板……等)方能顯示。閱讀至此先打住,如上段文句看起來不吃力,有興趣進一步瞭解的朋友或顯示器相關工作者(專業研發人員或產品 PM 請走開~)再往下著墨更多細節。如為素人小白,給你個簡單正面示意圖如上,腦裡有個概念即可。

第二階段,我們深入一層,用側視剖面來瞧瞧面板疊構。

眼睛看到的那片薄薄LCD,其實是層層組合而來

 

將正視圖轉九十度,開始解剖,腦裡想像一塊玻璃夾心餅乾或大漢堡,這片直接會映入眼簾的玻璃含蓋幾個部份,由外(眼睛最先看到的那層) 至內層分別為 Polarizer (上偏光片)/ Color Filter  Glass (彩色濾光片,縮寫為CF) Liquid Crystal (液晶層,縮寫為 LC)→  TFT Glass (薄膜電晶體層)/ Polarizer (下偏光片) 背光模組,結束(中間複雜的製程疊構不談),是不是有像夾心餅乾,參考上圖更容易想像!

我們先取圖中的TFT、 LC、CF,三者合成即為上段提到的 Cell;簡單理解, CF 層提供了顯色功能,由三原色(R、G、B)色阻塗佈而成(想像將紅、綠、藍的廣告顏料規律的塗滿玻璃),TFT 則為密密麻麻的電極閘口(想像為成千上萬個可通電的小格子佈滿玻璃)構成,每個閘口都能獨立控制充放電,充放電要做什麼呢?為的就是控制中間那層液晶(液晶不導電,但對電磁場敏感,想瞭解更多可去 google 液晶的特性),透過控制液晶的方向,達到光的穿透與遮蔽,進而完成影像呈現。三者合併,便為了成千上萬個有顏色的小方格,每個小方格都有一個明確的位置及單一顏色,此即我們常聽到的「像素」(pixel);講到這,也解釋了為何上面稱 Cell 是「對」玻璃,因之構造即為兩片玻璃中間夾液晶至於上偏光片(貼附於 CF)及下偏光片(貼附於 TFT),功能為控制散射的光源,導出光的特定方向及途逕,雖偏光片肉眼看來為一片透明膜, 其實膜內佈滿 Pattern,可讓光行成偏向性 (或理解成「只允許特定方向的光通過」)。最後那層為背光模組,該模組又是另一組漢堡來著,本篇先將之當成一個光源即可,原因如前提及,TFT – LCD 並不會自體發光,需要有個背光源(開燈才看得到),之後我們再另闢他章來介紹背光模組。

LCD 基礎拆解篇告一段落,講到這如果你眼皮還撐著,恭喜你,面板基本知識大概習得五、六成,已脫離面板小白了!如有興趣,後續再來認識顯示器的重點規格,並由規格面會會不同的成像技術,讓你對週遭觸(視)及的顯示產品們更有感,進而掌握自己的消費選擇。

YB.Hsu
YB.Hsu
文章: 4