和TN技術(shù)不同的是,TFT的顯示采用“背透式”照射方式——假想的光源路徑不是像TN液晶那樣從上至下,而是從下向上。這樣的作法是在液晶的背部設(shè)置特殊光管,光源照射時通過下偏光板向上透出。由于上下夾層的電極改成FET電極和共通電極,在FET電極導(dǎo)通時,液晶分子的表現(xiàn)也會發(fā)生改變,可以通過遮光和透光來達到顯示的目的,響應(yīng)時間大大提高到80ms左右。因其具有比TN-LCD更高的對比度和更豐富的色彩,熒屏更新頻率也更快,故TFT俗稱“真彩”。
相對于DSTN而言,TFT-LCD的主要特點是為每個像素配置一個半導(dǎo)體開關(guān)器件。由于每個像素都可以通過點脈沖直接控制。因而每個節(jié)點都相對獨立,并可以進行連續(xù)控制。這樣的設(shè)計方法不僅提高了顯示屏的反應(yīng)速度,同時也可以精確控制顯示灰度,這就是TFT色彩較DSTN更為逼真的原因。
在TFT-LCD中,TFT的功能就是相當于一個開關(guān)管。常用的TFT是三端器件。一般在玻璃基板上制作半導(dǎo)體層,在其兩端有與之相連接的源極和漏極。并通過柵極絕緣膜,與半導(dǎo)體相對置,設(shè)有柵極。利用施加于柵極的電壓來控制源、漏電極間的電流。
對于顯示屏來說,每個像素從結(jié)構(gòu)上可以簡化看作為像素電極和共同電極之間夾一層液晶。更重要的是從電的角度可以把它看作電容。其等效電路為圖1所示。要對j行i列的像素P(i,j)充電,就要把開關(guān)T(i,j)導(dǎo)通,對信號線D(i)施加目標電壓。當像素電極被充分充電后,即使開關(guān)斷開,電容中的電荷也得到保存,電極間的液晶層分子繼續(xù)有電壓施加場作用。數(shù)據(jù)(列)驅(qū)動器的作用是對信號線施加目標電壓,而柵極(行)驅(qū)動器的作用是起開關(guān)的導(dǎo)通和斷開。由于加在液晶層上的顯示電壓可存儲于各像素的存儲電容,可以使液晶層能穩(wěn)定地工作。這個顯示電壓通過TFT也可在短時間內(nèi)可以重新寫入,因此,即使在對高清晰度LCD中,也能滿足不降低圖像品質(zhì)要求。
顯示圖像的關(guān)鍵還在于液晶在電場作用下的分子取向。一般通過對基板內(nèi)側(cè)的取向處理,使液晶分子的排列產(chǎn)生希望的結(jié)構(gòu)變形來實現(xiàn)不同的顯示模式。選擇一定的顯示模式,在電場作用下,液晶分子產(chǎn)生取向變化,并通過與偏振片的相配合,使入射光在通過液晶層后的強度隨之發(fā)生變化。從而實現(xiàn)圖像顯示。
總而言之,TFT-LCD與無源TN-LCD、STN-LCD的簡單矩陣不同,它在液晶顯示屏的每一個象素上都設(shè)置有一個薄膜晶體管(TFT),可有效地克服非選通時的串擾,使顯示液晶屏的靜態(tài)特性與掃描線數(shù)無關(guān),因此大大提高了圖像質(zhì)量。而開關(guān)單元(即TFT)的特性,則要滿足通態(tài)電阻低,閉態(tài)電阻非常大這一要求。