液晶显示器的工作原理_信息与通信_工程技术_信息

TFT液晶显示器的工作原理（TFT-LCD液晶显示器的工作原理（下）发表于：2009-05-23 20:57:00 TFT液晶显示器的工作原理（其工作原理） TFT-LCD液晶显示器的原理（下）谢重凯偏光片（polarizer）我记得在高中的物理课上，当我教光的物理性质时，我做了很多物理实验，以证明光也是一种波，以及光波的传播，其方向垂直于电场和磁场，同时，光波本身的电场和磁场分量也彼此垂直。也就是说，行进方向与电场和磁场分量彼此平行。 ss。因此，如果我们拿起偏光镜并观察光源，就会感觉就像戴着它。太阳镜通常较黑。但是，如果将两个偏振器堆叠在一起，则将有所不同。当旋转两个偏振器的相对角度时，您会发现光线会随着相对角度而变化。亮度将越来越暗。当两个偏振片的栅角彼此垂直时，光根本无法通过。 （请参见图8)。LCD监视器使用此功能完成操作。上下栅栏相互使用。垂直偏振器中装有液晶，然后使用电场控制液晶的旋转改变光的方向，这样，不同的电场大小将导致不同的灰度亮度。

（参见图9)玻璃的上，下层和取向膜（取向膜）玻璃的上，下层主要用于夹持液晶。在玻璃的下层（TFT）上，然后在玻璃的上层粘贴滤。如果您注意到（请参阅图片3)，则两块玻璃在接触液晶的那一侧不光滑。相反，有锯齿形凹槽。此凹槽的主要目的是希望长条形的液体液晶分子将沿着凹槽排列，这样液晶分子的排列将变得整齐，因为如果它是一个光滑的平面，液晶分子的排列将是不规则的，从而导致光散射和漏光。实际上，这仅仅是理论上的解释，告诉我们需要处理玻璃与液晶的接触面，以使液晶的排列具有一定的顺序，但是，在实际的制造过程中，玻璃通常不能在玻璃表面涂一层PI（聚酰亚胺），然后再用布擦拭，使PI的表面分子不再散布，它们将以固定且统一的方向排列。 PI的这一层称为取向膜，其功能类似于图3中的玻璃凹槽，提供液晶分子。界面条件的均匀排列允许液晶以预定顺序排列。 TN（扭曲向列）LCD从图10中可以知道，当上下玻璃之间没有施加电压时，液晶的排列将遵循上下玻璃的顺序。这取决于取向膜。

对于TN型液晶，上下取向膜之间的角度差恰好为90度。 （请参见图9)，因此液晶分子的排列将自动从上到下旋转90度。当入射光通过时，使用上偏振器时，将仅保留单向偏振光波。液晶分子，因为液晶分子总共旋转90度，所以当光波到达下偏振器时，光的偏振方向正好旋转了90度。下偏振器和上偏振器之间的角度正好是90度度（请参见图9)，因此光可以平稳地通过，但是如果在TN和上下玻璃之间施加电压，则为TN型）液晶大部分是具有正介电各向异性的液晶（ε//>ε⊥ ，这意味着平行方向的介电常数大于垂直方向的介电常数，因此，当液晶分子受到电学影响时图1d，它们的排列方向趋向于平行于电场方向。）因此，从图10中我们可以看到液晶分子的排列变得固定。此时，穿过上偏振器的单向偏振光波穿过液晶分子。它不会改变偏振方向，因此它无法穿过下偏振器。通常为白色，通常为黑色所谓的NW（通常为白色）是指当我们不向液晶面板施加电压时，我们看到的面板是透明的。该图片（即明亮的图片）称为通常的白色。

相反，当我们不向LCD面板施加电压时，如果面板不能透射光并且看起来是黑色，则称为NB（通常为黑色）。我们刚刚提到的图9和图10属于NW配置，从图11中我们可以知道，对于TN型LCD，上下玻璃上的取向膜彼此垂直，而NB和NW唯一的区别位于偏振器的相对位置。对于NB，上下偏振器的极性彼此平行。因此，当没有电压施加到NB时，由于液晶将极性旋转90度，因此光将不会透射光。为什么NW和NB有两种不同的偏振器配置？主要用于不同的应用环境。通常用在台式计算机或笔记本计算机中，其中大多数是NW配置。这是因为，如果您注意通用计算机软件的使用环境，您会发现整个屏幕大部分都是明亮的，也就是说，计算机软件大部分是在白色背景上带有黑色字母的应用程序。由于亮点占大多数，因此使用NW当然更方便。另外，由于不需要向NW的亮点施加电压，因此平均可以节省电力。相反，NB的应用程序环境主要是显示器为黑色的应用程序。 STN（超扭曲向列）LCD STN LCD和TN LCD在结构上非常相似。主要区别在于TN LCD，液晶分子的排列，从上到下的旋转角度总共为90度。

排列STN LCD的液晶分子，并且旋转角度将大于180度，通常为270度。 （请参见图1 2)。因为旋转角度不同，所以其特性也不同。从图13中的TN型和STN型LCD的电压与透射率曲线可以知道，当电压相对较高时，低，透光率很高；电压高时，透光率很低，所以是普通白光的偏光板配置；电压处于中间位置时，TN型液晶显示器的变化曲线为相对而言，STN型LCD的变化曲线比较陡峭，因此，在TN型LCD中，当透射率从90％变为10％时，相应的电压差会比STN LCD大。前面提到，在液晶显示器中，电压是用来控制灰度的变化，而TN与STN的不同之处在于TN LCD，其固有的灰度变化要比STN LCD多，因此，普通的TN LCD具有变化 6至8位，即64至256。灰度的变化。 STN LCD的变化最多为4位，这意味着灰度变化只有16个。此外，STN和TN LCD之间的另一个区别是响应时间（响应时间）。 ）通常，STN型LCD的响应时间超过100ms，而TN型LCD的响应时间为30-50ms。当显示的图像快速变化时，STN型LCD容易残留图像。

TFT LCD（薄膜晶体管液晶显示器）TFT LCD的中文翻译名称是薄膜晶体管液晶显示器。我们从一开始就提到液晶显示器需要电压控制才能产生灰度。使用薄膜晶体管产生电压以控制液晶旋转的显示器称为TFT LCD。从图8的横截面结构看，液晶夹在玻璃的上层和下层之间，以形成平行板电容器，我们称其为CLC（液晶电容器）。它的大小约为0. 1pF，但在实际应用中，该电容器无法保持电压，直到下一次更新屏幕数据为止。也就是说，当TFT给电容器充电时，直到下一次TFT给该点充电时，它才能保持电压。 （在一般的图像更新频率为60Hz时，需要将其维持约16ms。）结果，如果电压发生变化，则显示的灰度将不正确。因此，在面板设计中，添加了一个存储电容器CS（大约0. 5pF的存储电容器），以便可以保持充电电压直到下一次屏幕更新。但是正确的是，生长在玻璃上的TFT本身只是由晶体管制成的开关。

它的主要工作是确定LCD源驱动器上的电压是否应该充电到这一点。至于此时应将多高的电压充电，以显示出什么样的灰度。所有这些都由外部LCD源驱动器决定。彩色滤光片（CF）如果有机会，请拿着放大镜并靠近LCD监视器。您将在图9中找到它的外观。我们知道红色，蓝色和绿色是所谓的三种原色。换句话说，使用这三种颜色，您可以混合使用各种不同的颜色。许多平板显示器使用此原理来显示颜色。我们将RGB的三种颜色分为三个独立的点，每个点具有不同的灰度变化，然后将三个相邻的RGB显示点作为显示的基本单位，即像素。然后，该像素可以具有不同的颜色变化。然后，对于分辨率为1024 * 768的显示屏，我们只需要使此平板显示器由1024 * 768像素组成即可正确显示此屏幕。在图9中，每个RGB点之间的黑色部分称为黑色矩阵。回顾图8，我们发现黑矩阵主要用于覆盖不打算透射光的部分。

例如，某些ITO迹线或Cr / Al迹线或TFT部件。这就是为什么我们在图9中，每个RGB高光看起来都不像矩形。左上角也有一个被黑矩阵覆盖的部分。黑色缺少的角落部分是TFT所在的位置。位置。图10是滤色器的常见布置。 Stripe最常用于OA产品，即我们常见的笔记本计算机，台式计算机等。为什么应将此申请安排成条状？原因是当前大多数软件都是窗口界面。换句话说，我们看到的屏幕内容由大量大小不同的盒子组成。条纹排列可以使这些盒子的边缘看起来更直，而不是一条直线，它们看起来像毛刺或锯齿状。但是，如果将其应用于影音产品，则有所不同。因为电视信号主要是字符，所以字符的线不是直的，并且它们的大部分轮廓是不规则的曲线。因此，一开始，视音频产品使用马赛克排列（马赛克或称为对角线排列）。但是，最近的AV产品已得到改进，可以使用三角形排列（或三角形排列）。除了上述布置之外，还有另一种布置称为正方形布置。

它与以前的不同之处在于它不使用三个点作为像素，而是使用四个点作为像素。四个点的组合仅形成一个正方形。背光（BL）在普通的CRT屏幕中，高速电子用于发射电子，以撞击银幕上的磷光体，以产生明亮的光来显示图像。但是，液晶显示器本身只能控制通过的光的亮度，而没有发光功能。因此，必须将背光添加到LCD以提供具有高亮度和均匀亮度分布的光源。如图14所示，构成背光面板的主要部件是灯（冷阴极管），反射镜，导光板，棱镜片，扩散板等。灯管是主要的发光部分，光通过导光板散布到各处。反射器将光限制在TFT LCD的方向上。最后，借助棱镜片和扩散片，光均匀地分布到每个区域，为TFT LCD提供明亮的光源。 TFT LCD通过电压控制液晶的旋转，并控制通过的光的亮度以形成不同的灰度。密封剂和隔离物在图14中，还有两个结构部件：密封剂和隔离物。密封剂的目的是使液晶面板中的玻璃的上层和下层紧密地粘附，并在面板中的液晶分子与外部之间提供屏障。分子框架仅限于面板。

间隔物主要为玻璃的上层和下层提供支撑。它必须均匀地分布在玻璃基板上。否则，分布不均将导致一些间隔物聚集在一起，这将阻碍光线的通过，并且无法保持上下两张纸。玻璃的适当间隙将导致电场分布不均匀，从而影响液晶的灰度性能。孔径比液晶显示器中一个非常重要的指标是亮度，亮度是决定亮度的最重要因素。这是开门率。开口率是多少？简而言之，它是光可以通过的有效面积的比率。让我们看一下图17。图17的左侧是从正上方或正下方观看的液晶显示器的。当光通过背光板发射时，并不是所有的光都可以通过面板，例如LCD源驱动器芯片和栅极驱动器芯片的信号走线，TFT本身以及用于存储电压的存储电容器。等待。除了这些区域中不完全的光透射之外，通过这些区域的光不受电压的控制，因此无法显示正确的灰度。因此，必须使用黑矩阵来屏蔽它们，以免干扰其他透光区域的正确亮度。 。因此，有效透光面积仅是图17右侧所示的面积。该有效透光面积与总面积之比称为开口率。从背光源发出的光依次穿过偏振片，玻璃，液晶，彩色滤光片等。

假设每个部分的透射率如下：偏振器：50％（因为它只允许一个方向的偏振光通过）玻璃：95％（需要计算上下两片）液晶： 95％的开口率：50％（有效的透光面积只有一半）彩色滤光片：27％（假设材料本身的透射率为80％，但是由于滤色器本身涂有颜色，因此只有对于RGB的三种原色，只能允许三种中的一种通过，因此只剩下三分之一的亮度，因此总数只能通过80％* 33％= 27％。 ）根据以上透射率计算，仅剩下6％的背光板光，这真是可怜。这就是为什么在TFT LCD设计中应尽可能增加开口率的原因。只要增加开口率，就可以增加亮度，而背光板的亮度不如背光板高，可以节省功率和成本。

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