tft-lcd液晶显示器的工作原理
TFT-LCD液晶显示器的工作原理
我一直记得，当初刚开始从事有关液晶显示器相关的工作时，常常遇到的困扰，就是不知道怎么跟人家解释，液晶显示器是什么？只好随着不同的应用环境，来解释给人家听。在
最早的时候是告诉人家，就是掌上型电动玩具上所用的显示屏，随着笔记型计算机开始普及，
就可以告诉人家说，就是使用在笔记型计算机上的显示器。随着手机的流行，又可以告诉人家说，是使用在手机上的显示板
。时至今日，液晶显示器，对于一般普罗大众，已经不再是生涩的名词。而它更是继半导体后另一种可以再创造大量营业额的新兴科技产品，更由于其轻薄的特性，因此它的应用范围比起原先使用阴极射线管(CRT，cathode-ray tube) 所作成的显示器更多更广。
如同我前面所提到的，液晶显示器泛指一大堆利用液晶所制作出来的显示器。而今日对液晶显示器这个名称，大多是指使用于笔记型计算机，或是桌上型计算机应用方面的显示
器。也就是薄膜晶体管液晶显示器。其英文名称为Thin-film transistor liquid crystal
display ，简称之TFT LCD。从它的英文名称中我们可以知道，这一种显示器它的构成主要有
两个特征，一个是薄膜晶体管，另一个就是液晶本身。我们先谈谈液晶本身。
液晶(LC，liquid crystal) 的分类
我们一般都认为物质像水一样都有三态，分别是固态液态跟气态。其实物质的三态是
针对水而言，对于不同的物质，可能有其它不同的状态存在。以我们要谈到的液晶态而言，它是介于固体跟液体之间的一种状态，其实这种状态仅是材料的一种相变化的过程，只要材料具有上述的过程，即在固态及液态间有此一状态存在，物理学家便称之为液态晶体。
这种液态晶体的首次发现，距今已经度过一百多个年头了。在公元1888年，被奥地利
的植物学家Friedrich Reinitzer 所发现，其在观察从植物中分离精制出的安息香酸胆固醇
(cholesteryl benzoate) 的融解行为时发现，此化合物加热至145.5度C时，固体会熔化，
呈现一种介于固相和液相间之半熔融流动白浊状液体。这种状况会一直维持温度升高到178.
5度C,才形成清澈的等方性液态(isotropic liquid) 。隔年，在1889年，研究相转移及热
力学平衡的德国物理学家O.Lehmann,对此化合物作更详细的分析。他在偏光显微镜下发现，
此粘稠之半流动性白浊液体化合物，具有异方性结晶所特有的双折射率(birefri ngence) 之
光学性质，即光学异相性(optical an isotropic) 。故将这种似晶体的液体命名为液晶。此
后，科学家将此一新发现的性质，称为物质的第四态-液晶(liquid crystal) 。它在某一特
定温度的范围内，会具有同时液体及固体的特性。
一般以水而言，固体中的晶格因为加热，开始吸热而破坏晶格，当温度超过熔点时便会溶解变成液体。而热致型液晶则不一样，当其固态受热后，并不会直接变成液态，会先溶解形成液晶态。当您持续加热时，才会再溶解成液态(等方性液态)。这就是所谓二次溶解的
现象。而液晶态顾名思义，它会有固态的晶格，及液态的流动性。当液态晶体刚发现时，因为种类很多，所以不同研究领域的人对液晶会有不同的分类方法。在1922年由G。Friedel
利用偏光显微镜所观察到的结果，将液晶大致分为Nematic Smectic及Cholesteric 三类。
但是如果是依分子排列的有序性来分，则可以分成以下四类：
1. 层状液晶(Sematic):
其结构是由液晶棒状分子聚集一起，形成一层一层的结构。其每一层的分子的长轴方向相互平行。且此长轴的方向对于每一层平面是垂直或有一倾斜角。由于其结构非常近似于
晶体，所以又称做近晶相。其秩序参数S(order parameter) 趋近于1。在层状型液晶层与层
间的键结会因为温度而断裂，所以层与层间较易滑动。但是每一层内的分子键结较强，所以不易被打断。因此就单层来看，其排列不仅有序且粘性较大。如果我们利用巨观的现象来描述液晶的物理特性的话，我们可以把一群区域性液晶分子的平均指向定为指向矢(direct。r)，这就是这一群区域性的液晶分子平均方向。而以层状液晶来说，由于其液晶分子会形成层状的结构，因此又可就其指向矢的不同再分类出不同的层状液晶。当其液晶分子的长轴都
是垂直站立的话，就称之为"Sematic A phase"。如果液晶分子的长轴站立方向有某种的倾
斜(tilt) 角度，就称之为"Sematic C phase"。以A, C等字母来命名，这是依照发现的先后
顺序来称呼，依此类推，应该会存在有一个"Sematic B phase"才是。不过后来发觉 B phas
e其实是C phase的一种变形而已，原因是C phase如果带chiral的结构就是 B phase。也
就是说Chiral sematic C phase 就是Sematic B phase。而其结构中的一层一层液晶分子，除了每一层的液晶分子都具有倾斜角度之外，一层一层之间的倾斜角度还会形成像螺旋的结
构。
2008-11-11 01:37
回复218482.* 2楼
2.线状液晶(Nematic):
Nematic 这个字是希腊字，代表的意思与英文的thread是一样的。主要是因为用肉眼观察这种液晶时，看起来会有像丝线一般的图样。这种液晶分子在
空间上具有一维的规则性排列，所有棒状液晶分子长轴会选择某一特
定方向(也就是指向矢)作为主轴并相互平行排列。而且不像层状液晶一样具
有分层结构。与层列型液晶比较其排列比较无秩序，也就是其秩序参数S较
层状型液晶较小。另外其粘度较小，所以较易流动(它的流动性主要来自对
于分子长轴方向较易自由运动)。线状液晶就是现在的TFT液晶显示器常用
的TN(Twisted nematic)型液晶。
3.胆固醇液晶(cholesteric) :
这个名字的来源，是因为它们大部份是由胆固醇的衍生物所生成的。但有些没有胆固醇结构的液晶也会具有此液晶相。如果把它的一层一层分开来看，会很像线状
液晶。但是在Z轴方向来看，会发现它的指向矢会随着一层
一层的不同而像螺旋状一样分布，而当其指向矢旋转360度所需的
分子层厚度就称为pitch。正因为它每一层跟线状液晶很像，所以也叫做Ch
iral nematic phase 。以胆固醇液晶而言，与指向矢的垂直方向分布的液晶
分子，由于其指向矢的不同，就会有不同的光学或是电学的差异，也因此造就了不
同的特性。
4.碟状液晶(disk):
也称为柱状液晶，以一个个的液晶来说，它是长的像碟状(disk)，但
是其排列就像是柱状(discoid)。
如果我们是依分子量的高低来分的话则可以分成高分子液晶(polyme r liquid crystal ，聚合许多液晶分子而成)与低分子液晶两种。就此种分
类来说TFT液晶显示器是属于低分子液晶的应用。倘若就液晶态的形成原因，
则可以分成因为温度形成液晶态的热致型液晶(thermotropic)，与因为浓度
而形成液晶态的溶致型液晶(lyotropic)。以之前所提过的分类来说，层状
液晶与线状液晶一般多为热致型的液晶，是随着温度变化而形成液晶态。而对于溶
致型的液晶，需要考虑分子溶于溶剂中的情形。当浓度很低时，分子便杂乱的分布
于溶剂中而形成等方性的溶液，不过当浓度升高大于某一临界
浓度时，由于分子已没有足够的空间来形成杂乱的分布，部份分子开始聚集形成较
规则的排列，以减少空间的阻碍。因此形成异方性(an isotropic) 之
溶液。所以溶致型液晶的产生就是液晶分子在适当溶剂中达到某一临界浓
度时，便会形成液晶态。溶致型的液晶有一个最好的例子，就是肥皂。当肥皂泡在
水中并不会立刻便成液态，而其在水中泡久了之后，所形成的乳白状物质，就是它
的液晶态。
液晶的光电特性
由于液晶分子的结构为异方性(An isotropic)，所以所引起的光电效
应就会因为方向不同而有所差异，简单的说也就是液晶分子在介电系数及折
射系数等等光电特性都具有异方性，因而我们可以利用这些性质来改变入射
光的强度，以便形成灰阶，来应用于显示器组件上。以下我们要讨论的，是液晶属
于光学跟电学相关的特性，大约有以下几项：
1. 介电系数e (dielectric permittivity) :
我们可以将介电系数分开成两个方向的分量，分别是e // (与指向矢平行的分量)与e丄(与指向矢垂直的分量)。当e // > e丄便称之为介电系数异方
性为正型的液晶，可以用在平行配位。而 e // < e丄则称之为介
电系数异方性为负型的液晶，只可用在垂直配位才能有所需要的光电效应。当有外
加电场时，液晶分子会因介电系数异方性为正或是负值，来决定液晶分子的转向是
平行或是垂直于电场，来决定光的穿透与否。现在TFT LCD上
常用的TN型液晶大多是属于介电系数正型的液晶。当介电系数异方性△ e
(=e //- e丄)越大的时候，则液晶的临界电压(threshold voltage) 就会越
小。这样一来液晶便可以在较低的电压操作。
2.折射系数(refractive index) :
由于液晶分子大多由棒状或是碟状分子所形成，因此跟分子长轴平行或垂直
方向上的物理特性会有一些差异，所以液晶分子也被称做是异方性晶
体。与介电系数一样，折射系数也依照跟指向矢垂直与平行的方向，分成两个方向
的向量。分别为n //与n丄。
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此外对单光轴(uniaxial) 的晶体来说，原本就有两个不同折射系数的
定义。一个为no,它是指对于ordinary ray 的折射系数，所以才简写成no。而ordinary ray 是指其光波的电场分量是垂直于光轴的称之。另一个则是n
e，它是指对于extraord inary ray 的折射系数，而extraord inary ray 是指其光波的电场分量是平行于光轴的。同时也定义了双折射率(birefrige nc
e) △ n = ne-no为上述的两个折射率的差值。
依照上面所述，对层状液晶、线状液晶及胆固醇液晶而言，由于其液晶分子的长的像棒状，所以其指向矢的方向与分子长轴平行。再参照单光轴晶体的折射系数定义，它会有两个折射率，分别为垂直于液晶长轴方向n丄(= ne)及平行液晶长轴方向n //(= no) 两种，所以当光入射液晶时，便会受到两个折射率的影响，造成在垂直液晶长轴与平行液晶长轴方向上的光速会有所不同。
若光的行进方向与分子长轴平行时的速度，小于垂直于分子长轴方向
的速度时，这意味着平行分子长轴方向的折射率大于垂直方向的折射率(因
为折射率与光速成反比)，也就是ne-no > 0。所以双折射率△ n > 0，我们把它称做是光学正型的液晶，而层状液晶与线状液晶几乎都是属于光学正型的液晶。倘使光的行进方向平行于长轴时的速度较快的话，代表平行长轴方向的折射率小于垂直方向的折射率，所以双折射率△ n < 0.我们称它做是光
学负型的液晶。而胆固醇液晶多为光学负型的液晶。
3. 其它特性：
对于液晶的光电特性来说，除了上述的两个重要特性之外，还有许多
不同的特性。比如说像弹性常数(elastic constant : K 11 , K 22 , K 33
)，它包含了三个主要的常数，分别是，K 11指的是斜展(splay)的弹性常
数，K 22指的是扭曲(twist)的弹性常数，K 33指的是弯曲(bend)的弹性常数。另外像粘性系数(viscosity coefficients , n )，则会影响液晶分
子的转动速度与反应时间(respo nse time)，其值越小越好。但是此特性受温度的影响最大。另外还有磁化率(mag netic susceptibility) ，也因为液
晶的异方性关系，分成c // 与c丄。而磁化率异方性则定义成△ c = c //
-c丄。此外还有电导系数(con ductivity) 等等光电特性
液晶特性中最重要的就是液晶的介电系数与折射系数。介电系数是液晶受电
场的影响决定液晶分子
转向的特性，而折射系数则是光线穿透液晶时影响光线行进路线的重要参数。而液晶显示器就是利用液晶本身的这些特性，适当的利用电压，来控制液晶分子的转动，进而影响光线的行进方向，来形成不同的灰阶，作为显示影像的工具。当然啦，单靠液晶本身是无法当作显示器的，还需要其它的材料来帮忙，以下我们要来介绍有关液晶显示器的各项材料组成与其操作原理。
偏光板(polarizer)
我记得在高中时的物理课，当教到跟光有关的物理特性时，做了好多的物理实验，目的是为了要证明光也是一种波动。而光波的行进方向，是与电场及磁场互相垂直的。同时光波本身的电场与磁场分量，彼此也是互相垂
直的。也就是说行进方向与电场及磁场分量，彼此是两两互相平行的而偏光板的作用就像是栅栏一般，会阻隔掉与栅栏垂直的分量，只准许与栅栏平行的分量通过。所以如果我们拿起一片偏光板对着光源看，会感觉像是戴了太阳眼镜一般，光线变得较暗。但是如果把两片偏光板迭在一起，那就不一样了。当您旋转两片的偏光板的相对角度，会发现随着相对角度的不同，光线的亮度会越来越暗。当两片偏光板的栅栏角度互相垂直时，光线就完全无法通过了.而液晶显示器就是利用这个特性来完成的。利用上下两片栅栏互相垂直的偏光板之间，充满液晶，再利用电场控制液晶
转动，来改变光的行进方向，如此一来，不同的电场大小，就会形成不同灰阶亮度了。
上下两层玻璃与配向膜(alig nment film)
这上下两层玻璃主要是来夹住液晶用的。在下面的那层玻璃长有薄膜晶体管(Thin film transistor ，TFT)，而上面的那层玻璃则贴有彩色滤光
片(Color filter) 。如果您注意到的话这两片玻璃在接触液晶的那一面，并
不是光滑的，而是有锯齿状的沟槽。这个沟槽的主要目的是希望长棒状的液晶分
子，会沿着沟槽排列。如此一来，液晶分子的排列才会整齐。因为如果是光滑的平
面，液晶分子的排列便会不整齐，造成光线的散射，形成漏光的现象。其实这只是
理论的说明，告诉我们需要把玻璃与液晶的接触面，做好处理，以便让液晶的排列
有一定的顺序。但在实际的制造过程中，并无法将玻璃作成有如此的槽状的分布，
一般会在玻璃的表面上涂布一层Pl(polyim
ide)，然后再用布去做磨擦(rubbing)的动作，好让PI的表面分子不再是杂散分布，会
依照固定而均一的方向排列。而这一层PI就叫做配向膜，它的
功用就像图3中玻璃的凹槽一样，提供液晶分子呈均匀排列的接口条件，让液晶依
照预定的顺序排列。
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TN(Twisted Nematic) LCD
我们可以知道，当上下两块玻璃之间没有施加电压时，液晶的排列会依照上下两块玻璃的配向膜而定。对于TN型的液晶来说，上下的配向膜的
角度差恰为90度.所以液晶分子的排列由上而下会自动旋转90度，当入射的
光线经过上面的偏光板时，会只剩下单方向极化的光波。通过液晶分子时，由于液
晶分子总共旋转了90度，所以当光波到达下层偏光板时，光波的极化方向恰好转了
90度。而下层的偏光板与上层偏光板，角度也是恰好差异90度. 所以光线便可以顺利
的通过，但是如果我们对上下两块玻璃之间施加电压时，由于TN型液晶多为介电系
数异方性为正型的液晶(￡// > ￡丄，代表着
平行方向的介电系数比垂直方向的介电系数大，因此当液晶分子受电场影响
时，其排列方向会倾向平行于电场方向.)，所以液晶分子的排列都变成站立着
的。此时通过上层偏光板的单方向的极化光波，经过液晶分子时便不会改变极化方
向，因此就无法通过下层偏光板。
Normally white 及normally black
所谓的NW(Normally white)，是指当我们对液晶面板不施加电压时，我们所看到的面板是透光的画面，也就是亮的画面，所以才叫做n ormally
white。而反过来，当我们对液晶面板不施加电压时，如果面板无法透光，看起来是
黑色的话，就称之为NB(Normally black)。对TN型的LCD而言,
位于上下玻璃的配向膜都是互相垂直的，而NB与NW勺差别就只在于偏光板
的相对位置不同而已。对NB来说，其上下偏光板的极性是互相平行的。所
TFT-LCD液晶显示器的工作原理
TFT-LCD液晶显示器的工作原理 我一直记得，当初刚开始从事有关液晶显示器相关的工作时，常常遇到的困扰，就是不知道怎么跟人家解释，液晶显示器是什么? 只好随着不同的应用环境，来解释给人家听。在最早的时候是告诉人家，就是掌上型电动玩具上所用的显示屏，随着笔记型计算机开始普及，就可以告诉人家说，就是使用在笔记型计算机上的显示器。随着手机的流行，又可以告诉人家说，是使用在手机上的显示板。时至今日，液晶显示器，对于一般普罗大众，已经不再是生涩的名词。而它更是继半导体后另一种可以再创造大量营业额的新兴科技产品，更由于其轻薄的特性，因此它的应用范围比起原先使用阴极射线管(CRT，cathode-ray tube)所作成的显示器更多更广。 如同我前面所提到的，液晶显示器泛指一大堆利用液晶所制作出来的显示器。而今日对液晶显示器这个名称，大多是指使用于笔记型计算机，或是桌上型计算机应用方面的显示器。也就是薄膜晶体管液晶显示器。其英文名称为Thin-film transistor liquid crystal display，简称之TFT LCD。从它的英文名称中我们可以知道，这一种显示器它的构成主要有两个特征，一个是薄膜晶体管，另一个就是液晶本身。我们先谈谈液晶本身。 液晶(LC，liquid crystal)的分类 我们一般都认为物质像水一样都有三态，分别是固态液态跟气态。其实物质的三态是针对水而言，对于不同的物质，可能有其它不同的状态存在。以我们要谈到的液晶态而言，它是介于固体跟液体之间的一种状态，其实这种状态仅是材料的一种相变化的过程，只要材料具有上述的过程，即在固态及液态间有此一状态存在，物理学家便称之为液态晶体。
液晶显示器的工作原理
液晶显示器的工作原理 我们很早就知道物质有固态、液态、气态三种型态。液体分子质心的排列虽然不具有任何规律性，但是如果这些分子是长形的(或扁形的)，它们的分子指向就可能有规律性。于是我们就可将液态又细分为许多型态。分子方向没有规律性的液体我们直接称为液体，而分子具有方向性的液体则称之为“液态晶体”，又简称“液晶”。液晶产品其实对我们来说并不陌生，我们常见到的手机、计算器都是属于液晶产品。液晶是在1888年，由奥地利植物学家Reinitzer发现的，是一种介于固体与液体之间，具有规则性分子排列的有机化合物。一般最常用的液晶型态为向列型液晶，分子形状为细长棒形，长宽约1nm～10nm，在不同电流电场作用下，液晶分子会做规则旋转90度排列，产生透光度的差别，如此在电源ON/OFF下产生明暗的区别，依此原理控制每个像素，便可构成所需图像。 1. 被动矩阵式LCD工作原理 TN-LCD、STN-LCD和DSTN-LCD之间的显示原理基本相同，不同之处是液晶分子的扭曲角度有些差别。下面以典型的TN-LCD为例，向大家介绍其结构及工作原理。 在厚度不到1厘米的TN-LCD液晶显示屏面板中，通常是由两片大玻璃基板，内夹着彩色滤光片、配向膜等制成的夹板? 外面再包裹着两片偏光板，它们可决定光通量的最大值与颜色的产生。彩色滤光片是由红、绿、蓝三种颜色构成的滤片，有规律地制作在一块大玻璃基
板上。每一个像素是由三种颜色的单元(或称为子像素)所组成。假如有一块面板的分辨率为1280×1024，则它实际拥有3840×1024个晶体管及子像素。每个子像素的左上角(灰色矩形)为不透光的薄膜晶体管，彩色滤光片能产生RGB三原色。每个夹层都包含电极和配向膜上形成的沟槽，上下夹层中填充了多层液晶分子(液晶空间不到5×10-6m)。在同一层内，液晶分子的位置虽不规则，但长轴取向都是平行于偏光板的。另一方面，在不同层之间，液晶分子的长轴沿偏光板平行平面连续扭转90度。其中，邻接偏光板的两层液晶分子长轴的取向，与所邻接的偏光板的偏振光方向一致。在接近上部夹层的液晶分子按照上部沟槽的方向来排列，而下部夹层的液晶分子按照下部沟槽的方向排列。最后再封装成一个液晶盒，并与驱动IC、控制IC 与印刷电路板相连接。 在正常情况下光线从上向下照射时，通常只有一个角度的光线能够穿透下来，通过上偏光板导入上部夹层的沟槽中，再通过液晶分子扭转排列的通路从下偏光板穿出，形成一个完整的光线穿透途径。而液晶显示器的夹层贴附了两块偏光板，这两块偏光板的排列和透光角度与上下夹层的沟槽排列相同。当液晶层施加某一电压时，由于受到外界电压的影响，液晶会改变它的初始状态，不再按照正常的方式排列，而变成竖立的状态。因此经过液晶的光会被第二层偏光板吸收而整个结构呈现不透光的状态，结果在显示屏上出现黑色。当液晶层不施任何电压时，液晶是在它的初始状态，会把入射光的方向扭转90度，因此让背光源的入射光能够通过整个结构，结果在显示屏上出现白
TFT LCD显示原理详解
TFT LCD显示原理详解 <什么是液晶> 我们一般认为物体有三态：固态、液态、气态，其实这只是针对水而言，有一些有机化和物还有介于固态和液态中间的状态就是液晶态，如下图（一）: 图（一）
图（七） b-1:当在不加上电极的时候，当入射的光线经过下面的偏光板(起偏器)时, 会剩下单方向的光波,通过液晶分子时, 由于液晶分子总共旋转了90度, 所以当光波到达上层偏光板时, 光波的极化方向恰好转了90度。下层的偏光板与上层偏光板, 角度也是恰好差异90度。所以光线便可以顺利的通过，如果光打在红色的滤光片上就显示为红色。效果如图（七）中前两个图所示。 b-2:当在加上电极后(最大电极)，液晶分子在受到电场的影响下，都站立着，光路没有改变，光就无法通过上偏光板，也就无法显示，如图（七）蓝色滤光片下面的液晶。 c:TFT-LCD驱动电路。 为了显示任意图形，TFT-LCD用m×n点排列的逐行扫描矩阵显示。在设计驱动电路时，首先要考虑液晶电解会使液晶材料变质，为确保寿命一般都采用交流驱动方式。已经形成的驱动方式有：电压选择方式、斜坡方式、DAC方式和模拟方式等。由于TFT-LCD主要用于笔记本计算机，所以驱动电路大致分成：信号控制电路、电源电路、灰度电压电路、公用电极驱动电路、数据线驱动电路和寻址线驱动电路（栅极驱动IC）。上述驱动电路的主要功能是：信号控制电路将数字信号、控制信号以及时钟信号供给数字IC，并把控制信号和时钟信号供给栅极驱动IC；电源电路将需要的电源电压供给数字IC和栅极驱动IC；灰度电压电路将数字驱动电路产生的10个灰度电压各自供给数据驱动；公用电极驱动电路将公用电压供给相对于象素电极的共享电极；数据线驱动电路将信号控制电路送来的RGB信号的各6个比特显示数据以及时钟信号，定时顺序锁存并续进内部，然后此显示数据以6比特DA变换器转换成模拟信号，再由输出电路变换成阻抗，供给液晶屏的资料线；栅极驱动电路将信号控制电路送来的时钟信号，通过移位寄存器转换动作，将输出电路切换成ON／OFF电压，并顺次加到液晶屏上。最后，将驱动电路装配在TAB （自动焊接柔性线路板）上，用ACF（各向异性导电胶膜）、TCP（驱动电路柔性引带）与液晶显示屏相连接。 d:TFT-LCD工作原理 首先介绍显示原理。液晶显示的原理基于液晶的透光率随其所施电压大小而变化的特性。当光通过上偏振片后，变成线性偏振光，偏振方向与偏振片振动方向一致，与上下玻璃基板上面液晶分子排列顺序一致。当光通过液晶层时，由于受液晶折射，线性偏振光被分解为两束光。又由于这两束光传播速度不同（相位相同），因而当两束光合成后，必然使振光的振动方向发生变化。通过液晶层的光，则被逐渐扭曲。当光达到下偏振片时，其光轴振动方向被扭曲了90度，且与下偏振片的振动方向保持一致。这样，光线通过下偏振片形成亮场。加上电压以后，液晶在电场作用下取向，扭曲消失。这时，通过上偏振片的线性偏振光，在液晶层不再旋转，无法通过下偏振片而形成暗场。可见液晶本身不发光，在外光源的调制下，才能显示，在整个显示过程中，液晶起到一个电压控制的光阀作用。TFT-LCD的工作原理则可简述为：当栅极正向电压大于施加电压时，漏源电极导通，当栅极正向电压等于0或负电压时，漏源电极断开。漏电极与ITO象素电极连结，源电极与源线（列电极）连结，栅极与栅线（行电极）连结。这就是TFT-LCD的简单工作原理
TFT LCD液晶显示器的驱动原理
TFT LCD液晶显示器的驱动原理 我们针对feed through电压,以及二阶驱动的原理来做介绍.简单来说Feed through电压主要是由于面板上的寄生电容而产生的,而所谓三阶驱动的原理就是为了解决此一问题而发展出来的解决方式,不过我们这次只介绍二阶驱动,至于三阶驱动甚至是四阶驱动则留到下一次再介绍.在介绍feed through电压之前,我们先解释驱动系统中gate driver所送出波形的timing图. SVGA分辨率的二阶驱动波形 我们常见的1024*768分辨率的屏幕,就是我们通常称之为SVGA分辨率的屏幕.它的组成顾名思义就是以1024*768=786432个pixel来组成一个画面的数据.以液晶显示器来说,共需要1024*768*3个点(乘3是因为一个pixel需要蓝色,绿色,红色三个点来组成.)来显示一个画面.通常在面板的规划,把一个平面分成X-Y轴来说,在X轴上会有1024*3=3072列.这3072列就由8颗384输出channel的source driver 来负责推动.而在Y轴上,会有768行.这768行,就由3颗256输出channel的gate driver来负责驱动.图1就是SVGA分辨率的gate driver输出波形的timing图.图中gate 1 ~ 768分别代表着768个gate
driver的输出.以SVGA的分辨率,60Hz的画面更新频率来计算,一个frame的周期约为16.67 ms.对gate 1来说,它的启动时间周期一样为16.67ms.而在这16.67 ms之间,分别需要让gate 1 ~ 768共768条输出线,依序打开再关闭.所以分配到每条线打开的时间仅有16.67ms/768=21.7us而已.所以每一条gate d river打开的时间相对于整个frame是很短的,而在这短短的打开时间之内,source driver再将相对应的显示电极充电到所需的电压. 而所谓的二阶驱动就是指gate driver的输出电压仅有两种数值,一为打开电压,一为关闭电压.而对于common电压不变的驱动方式,不管何时何地,电压都是固定不动的.但是对于common电压变动的驱动方式,在每一个frame开始的第一条gate 1打开之前,就必须把电压改变一次.为什么要将这些输出电压的t iming介绍过一次呢?因为我们接下来要讨论的feed through电压,它的成因主要是因为面板上其它电压的变化,经由寄生电容或是储存电容,影响到显示电极电压的正确性.在LCD面板上主要的电压变化来源有3个,分别是gate driver电压变化,source driver电压变化,以及common电压变化.而这其中影响最大的就是gate driver电压变化(经由Cgd或是Cs),以及common电压变化(经由Clc或是Cs+Clc). Cs on common架构且common电压固定不动的feed through电压 我们刚才提到,造成有feed through电压的主因有两个.而在common电压固定不动的架构下,造成f eed through电压的主因就只有gate driver的电压变化了.在图2中,就是显示电极电压因为feed thro ugh电压影响,而造成电压变化的波形图.在图中,请注意到gate driver打开的时间,相对于每个frame 的时间比例是不正确的.在此我们是为了能仔细解释每个frame的动作,所以将gate driver打开的时间画的比较大.请记住,正确的gate driver打开时间是如同图1所示,需要在一个frame的时间内,依序将7
液晶显示器电源工作原理及维修
液晶显示器电源工作原理及维修 详细介绍液晶显示器电源的作用、工作原理、维修及代换， 一、电源的作用 1、电源的基本知识 液晶电源的作用是为整机提供能量，常见的电源适配器外观如图所示 它的输入是220V交流电，输出为12V、4A直流电。电源适配器的内部电路结构如图所示
2、液晶电源的常见存在形式 常见的液晶电源有内置式和外置式两种。内置式电源一般是和高压板做在一起，形成二合一电源板，驱动板需要的各路电压均有电源板产生。外置式电源也就是通常所说的电源适配器，它一般是220V交流电输入，12V直流电输出，驱动板需要的其他电原在驱动板上进行变换。 二、电源的工作原理 由于LCD采用低电压工作，而一般市电提供提是110V或220V的交流电压，因此显示器需要配备电源。电源的作用是将市电的220V交流电压转变成12V或其它低压直流电，以向液晶显示器供电。 LCD显示器中的电源部分均采用开关电源。由于开关电源具有体积小、重量轻、变换效率高等优点，因此被广泛应用于各种电子产品中，特别是脉宽调制（PWM）型的开关电源。PW M型开关电源的特点是固定开关频率、通过改变脉冲宽度的占空比来调节电压。 PWM开关电源的基本工作原理是：交流电220V输入电源经整流滤波是路变成300V直流电压，再由开关功率管控制和高频变压器降压，得到高频矩形波电压，经整流滤波后获得显示器所需要的各种直流输出电压。脉宽调制器是这类开关电源的核心，它能产生频率固定具脉冲宽度可调的驱动信号，控制开关功率管的导通与截止的占空比，用来调节输出电压的高低，从而达到稳压的目的。 以下将要介绍的电源适配器就是此类开关电源，我们以采用UC3842脉宽调制集成控制器的电源为例讲解相关电路。 1、UC3842的性能特点 （1）它属于电流型单端PWM调制器，具有管脚数量少，外围是路简单、安装调试方便、性能优良、价格低廉等优点。而且通过高频变压器与电网隔离，适合构成无工频变压器的20-50W小功率开关电源。 （2）最高开关频率为500KHZ，频率稳定度高达0.2%。电源效率高，输出电流大，能直接驱动双极型功率晶体管或VMOS管、DMOS管、TMOS管工作。 （3）内部有高稳定的基准电压源，档准值为5V，允许有+0.1%的偏差，温度系数为
TFT LCD 原理详解
TFT LCD液晶显示器的驱动原理 TFT LCD液晶显示器的驱动原理（一） 我们针对TFT LCD的整体系统面来做介绍, 也就是对其驱动原理来做介绍, 而其驱动原理仍然因为一些架构上差异的关系, 而有所不同. 首先我们来介绍由于Cs(storage capacitor)储存电容架构不同, 所形成不同驱动系统架构的原理. Cs(storage capacitor)储存电容的架构 一般最常见的储存电容架构有两种, 分别是Cs on gate与Cs on common这两种. 这两种顾名思义就可以知道, 它的主要差别就在于储存电容是利用gate走线或是common走线来完成的. 在上一篇文章中, 我曾提到, 储存电容主要是为了让充好电的电压,能保持到下一次更新画面的时候之用. 所以我们就必须像在CMOS的制程之中, 利用不同层的走线, 来形成平行板电容. 而在TFT LCD的制程之中, 则是利用显示电极与gate走线或是common走线,所形成的平行板电容,来制作出储存电容Cs.
图1就是这两种储存电容架构, 从图中我们可以很明显的知道, Cs on gate由于不必像Cs on common一样, 需要增加一条额外的common走线, 所以它的开口率(Aperture ratio)会比较大. 而开口率的大小, 是影响面板的亮度与设计的重要因素. 所以现今面板的设计大多使用Cs on gate的方式. 但是由于Cs on gate的方式, 它的储存电容是由下一条的gate走线与显示电极之间形成的.(请见图2的Cs on gate与Cs on common的等效电路) 而gate走线, 顾名思义就是接到每一个TFT的gate端的走线, 主要就是作为gate driver送出信号, 来打开TFT, 好让TFT对显示电极作充放电的动作. 所以当下一条gate走线, 送出电压要打开下一个TFT时 ,便会影响到储存电容上储存电压的大小. 不过由于下一条gate走线打开到关闭的时间很短,(以1024*768分辨率, 60Hz更新频率的面板来说. 一条gate走线打开的时间约为20us, 而显示画面更新的时间约为16ms, 所以相对而言, 影响有限.) 所以当下一条gate走线关闭, 回复到原先的电压, 则Cs储存电容的电压, 也会随之恢复到正常. 这也是为什么, 大多数的储存电容设计都是采用Cs on gate 的方式的原因. 至于common走线, 我们在这边也需要顺便介绍一下. 从图2中我们可以发现, 不管您采用怎样的储存电容架构, Clc的两端都是分别接到显示电极与common. 既然液晶是充满在上下两片玻璃之间, 而显示电极与TFT都是位在同一片玻璃上, 则common电极很明显
显示屏工作原理
2 显示扫描原理 各个企业制造的LED显示屏的控制结构有所不同，但是，显示屏的显示扫描电路基本相同。双基色LED显示屏的显示扫描电路如图1所示。在图1中，IC1、IC2是数据锁存器电路74HC595，分别锁存红色、绿色数据，它们的性能是：①串行输入8位并行输出；②数据锁存、数据清除功能；③输出具有比较强的驱动能力。电阻RPB1、RPB2是限流电阻，根据颜色和模块的亮度来选择他们的数值。ML1是双色LED显示模块，共有8行×8列＝64个LED，其中，8个引脚是红色信号输入端，8个引脚是绿色信号输入端，8个引脚是行控制输入端，共有24个引脚。三极管 Q0，Q2，…Q7是行选通、驱动作用。IC3是3－8地址译码电路74HC138，8个选通输出端分别控制相应的行。图中电路是显示屏的原理电路，其数据传送方式是数据传送与行信号异步进行：首先，同时传送8位红、绿颜色数据到电路IC1、IC2并将数据锁存，然后再传送行控制信号点亮一行LED，接下来重复上述操作，只是行信号移至下一行，依次到第八行为止，即是一次完整的扫描过程。 显示扫描电路板的设计要求具有比较低的生产成本，因此，许多企业都设计成双面电路板，这样可以节省约三分之一的电路板成本。在显示模块的相应尺寸范围内，要安放上图中的全部元器件，其对应的双层印刷电路板编制具有较大难度，所以IC1电路特别适合点阵扫描原理的LED显示模块的驱动。显示扫描电路都是采用串行方式传送数据，这样既可以节省电路板的位置，又适合显示屏与计算机之间的数据传送。 3 工作状态分析 显示扫描电路的原理是动态扫描方式，不能静态测量其工作电流，因此，要计算出工作电流，就要分析动态参数。图２是一个LED的工作电路图。电路中Q8是驱动电路，正端接电源，控制端接74HC138的输出，输出端接LED发光二极管Ｄ，与限流电阻连接，电阻接74HC595的数据输出端。LED的点亮方式是：控制74HC138的片选信号无效，为不选通，之后74HC595输出电平，低电平为点亮信号，再选通74HC138，控制输出选通信号，此时，有电流I0从Q8输出，流过D、R1后，进入74HC595的数据输出端。 在图中，V ab是加在LED上的电压，红、绿色高亮度发光二极管的压降均约2～3V，Vbc是加在限流电阻两端上的电压，通过调节限流电阻的数值，就可以改变电路的工作电流I0，当电阻R1＝0时，电路依靠74HC595的输出有源电阻作为限流电阻。 在扫描电路中可以看出，电路结构比较简单，合理地调整各个部分工作参数就能够使电路工作在最佳状态。在选择电路时，还要准确掌握各个公司电路的性能，以及之间的技术参数的差别。不同型号的器件技术参数也有所区别，表1是74H C595的技术参数，表中给出了Texas Instru-ments,ST,Philips公司的74HC595的技术参数。在表中可以看出不同的公司生产的电路略有不同，因此，一块显示屏尽量要使用同一公司的电路器件，以免由于参数的差别影响显示屏的显示效果。 在表1中，Iik为输入尖峰脉冲电流，Iok为输出尖峰脉冲电流，I0为连续输出电流，Vcc为最高供电电压，f max表示在25℃时的最大工作频率（随着负载电容的不同，工作频率也不同），ta为工作温度。表中元件SN74HC595、M74HC595、74HC595对应公司是Texas Instryments，ST，Philips。 4 亮度和颜色的调整 4.1 亮度和颜色的调整 制造大屏幕时，首先要按照亮度指标选择LED或者显示模块，其次是根据选择的产品红、绿、蓝颜色的亮度比来确定哪一种颜色为基准，一般是将亮度比例低的一种作为亮度基准，当基准的一种已经达到最大亮度时，调整另外一种（双色）或两种（全彩）。显示屏幕是双色时，大多数情况下以绿色为基准，调整红色二极管的工作电流。一般是降低工作电流，以平衡颜色黄色为调整标准，这样就要减小整个显示屏幕的亮度。显示屏的颜色调整至最佳平衡状态，则会使屏的亮度降低。如果显示屏幕为了
TFT-LCD液晶显示器的工作原理(上)
TFT-LCD液晶显示器的工作原理(上) 谢崇凯 我一直记得，当初刚开始从事有关液晶显示器相关的工作时，常常遇到的困扰，就是不知道怎么跟人家解释，液晶显示器是什么? 只好随着不同的应用环境，来解释给人家听。在最早的时候是告诉人家，就是掌上型电动玩具上所用的显示屏，随着笔记型计算机开始普及，就可以告诉人家说，就是使用在笔记型计算机上的显示器。随着手机的流行，又可以告诉人家说，是使用在手机上的显示板。时至今日，液晶显示器，对于一般普罗大众，已经不再是生涩的名词。而它更是继半导体后另一种可以再创造大量营业额的新兴科技产品，更由于其轻薄的特性，因此它的应用范围比起原先使用阴极射线管(CRT，cathode-ray tube)所作成的显示器更多更广。 如同我前面所提到的，液晶显示器泛指一大堆利用液晶所制作出来的显示器。而今日对液晶显示器这个名称，大多是指使用于笔记型计算机，或是桌上型计算机应用方面的显示器。也就是薄膜晶体管液晶显示器。其英文名称为Thin-film transistor liquid crystal display，简称之TFT LCD。从它的英文名称中我们可以知道，这一种显示器它的构成主要有两个特征，一个是薄膜晶体管，另一个就是液晶本身。我们先谈谈液晶本身。 液晶(LC，liquid crystal)的分类 我们一般都认为物质像水一样都有三态，分别是固态液态跟气态。其实物质的三态是针对水而言，对于不同的物质，可能有其它不同的状态存在。以我们要谈到的液晶态而言，它是介于固体跟液体之间的一种状态，其实这种状态仅是材料的一种相变化的过程(请见图1)，只要材料具有上述的过程，即在固态及液态间有此一状态存在，物理学家便称之为液态晶体。
TFT液晶显示屏原理
传统电视机采用CRT作为图像的显示器件，它体积大、重量重、屏幕尺寸受限制等缺点，目前在电视机上的应用已经逐步被薄而轻的液晶和等离子显示屏取代，这样我们从事电视维修的技术人员就必须尽快的掌握被称为平板电视的液晶、等离子电视的维修技术。 目前在家庭中；液晶电视和CRT电视一样；一般是用来接收电视台播放的模拟电视节目；把接收下来的模拟电视节目，经过处理；由显示器重现图像。但是作为液晶电视机和CRT电视机的本身，两者则有巨大的区别： 首先图像显示器件：CRT电视采用的是一个体积较大、厚度大的显像管；液晶电视则采用的是一块显示面积较大，厚度很薄的液晶显示屏，厚度小于10公分；可以悬挂在墙上所以也成为平板电视。 在电视机的信号处理电路上：除高频头电路、中频放大电路、视频检波电路以外；视频小信号处理电路已经完全不同了，普通的CRT电视机一般采用的是模拟电路来处模拟信号（高清CRT除外）；液晶电视是采用数字的方式来处理模拟信号。并且计算机软件技术、总线技术及大规模数字集成电路的大量应用等，电视机的电原理图越来越计算机化，我们原来的维修人员基本上缺乏数字电路的知识，对图纸也越来越看不懂。也无法去分析故障。 在开关电源电路上；为了克服CRT电视机开关电源电流波形的畸变而引起的电磁干扰（EMC）和电磁兼容（EMI）问题，目前生产的液晶电视均采用了PFC 技术，这样具有PFC功能的开关电源其电路原理及结构异常复杂。而且对于属于被动发光的液晶显示屏，还要有一个对液晶显示屏背光灯供电的背光高压板，这两项也是我们维修人员必须要过的一道门槛。 在所用的元器件上：比较突出的是在开关电源等大功率电路中采用了性能优秀的MOS管，取代过去常用的大功率晶体三极管作为开关管应用，电源部分的故障率大大降低，但是由于MOS管和普通大功率晶体三极管特性的不同，激励及周边电路也完全不同。对我们维修人员也是一个新的课题。 从上述看；要掌握液晶电视的维修除了要了解液晶屏成像的简单道理外，最主要的还是要掌握CRT电视机原来没有应用过的新技术、新电路、新元器件的知识，看懂电路并能分析电路原理，并掌握新型元器件的结构、性能、正确的应用方法，了解一下数字电路的基本知识，这样，修理液晶电视和原来修理显像管电视机一样得心应手，甚至还要简单。 本文重点就是前期CRT电视没有的新技术、新知识入手入以通俗语言全面详细介绍，最后以典型液晶电视进行整机电路分析及故障检查、故障分析乃至故障排除方法及典型案例。引导大家逐步掌握液晶电视机的维修技能。本书的目的是；从原理的讲解为主；以提高维修人员分析问题及处理问题的能力为目的，认识到基层知识的重要性，逐步改善，不按原理分析故障、盲目修机的现象。本书的特点是；复杂的原理均配以大量的图片；以“看图识字”的方式学习新知识、新技术。 在介绍液晶显示屏的工作原理之前，先把液晶究竟是什么，液晶控制光线的道理是什么简单的介绍一下 1、液晶是什么？ 液晶是一种有机化合物，是液体；但是其分子具有固体水晶（水晶石）分子的特性，水晶石的分子对光具有优秀的投射和折射性能（用水晶石制造的镜片、镜头都是性能优秀、昂贵的）。 液晶的分子除了对光有优秀的特性以外；并且对电场有极其敏感的特性；把
液晶屏的工作原理
液晶屏的工作原理 （资料来源：中国联保网） 简单的来说，屏幕能显示的基本原理就是在两块平行板之间填充液晶材料，通过电压来改变液晶材料内部分子的排列状况，以达到遮光和透光的目的来显示深浅不一，错落有致的图象，而且只要在两块平板间再加上三元色的滤光层，就可实现显示彩色图象。 认识了它的结构和原理，了解了它的技术和工艺特点，才能在选购时有的放矢，在应用和维护时更加科学合理。液晶是一种有机复合物，由长棒状的分子构成。在自然状态下，这些棒状分子的长轴大致平行。 LCD第一个特点是必须将液晶灌入两个列有细槽的平面之间才能正常工作。这两个平面上的槽互相垂直(90度相交)，也就是说，若一个平面上的分子南北向排列，则另一平面上的分子东西向排列，而位于两个平面之间的分子被强迫进入一种90度扭转的状态。由于光线顺着分子的排列方向传播，所以光线经过液晶时也被扭转90度。但当液晶上加一个电压时，分子便会重新垂直排列，使光线能直射出去，而不发生任何扭转。 LCD的第二个特点是它依赖极化滤光片和光线本身，自然光线是朝四面八方随机发散的，极化滤光片实际是一系列越来越细的平行线。这些线形成一张网，阻断不与这些线平行的所有光线，极化滤光片的线正好与第一个垂直，所以能完全阻断那些已经极化的光线。 只有两个滤光片的线完全平行，或者光线本身已扭转到与第二个极化滤光片相匹配，光线才得以穿透。一方面，LCD正是由这样两个相互垂直的极化滤光片构成，所以在正常情况下应该阻断所有试图穿透的光线。但是，由于两个滤光片之间充满了扭曲液晶，所以在光线穿出第一个滤光片后，会被液晶分子扭转90度，最后从第二个滤光片中穿出。另一方面，若为液晶加一个电压，分子又会重新排列并完全平行，使光线不再扭转，所以正好被第二个滤光片挡住。总之，加电将光线阻断，不加电则使光线射出。当然，也可以改变LCD 中的液晶排列，使光线在加电时射出，而不加电时被阻断。但由于液晶屏幕几乎总是亮着的，所以只有“加电将光线阻断”的方案才能达到最省电的目的。 主动矩阵式液晶屏 TFT-LCD液晶显示器的结构与TN-LCD液晶显示器基本相同，只不过将TN- LCD上夹层的电极改为FET晶体管，而下夹层改为共通电极。 TFT-LCD液晶显示器的工作原理与TN-LCD却有许多不同之处。TFT- LCD液晶显示器的显像原理是采用“背透式”照射方式。当光源照射时，先通过下偏光板向上透出，借助液晶分子来传导光线。由于上下夹层的电极改成FET电极和共通电极，在FE T电极导通时，液晶分子的排列状态同样会发生改变，也通过遮光和透光来达到显示的目
液晶显示器高压板电路基本工作原理
液晶显示器高压板电路基本工作原理2010-06-11 10:21
高压板电路是一种DC/AC(直流/交流)变换器，它的工作过程就是开关电源工作的逆变过程。开关电源是将市电电网的交流电压转变为稳定的12V直流电压，而高压板电路正好相反，将开关电源输出的12V直流电压转变为高频(40～80kHz)的高压(600～800V)交流电。 电路主要由驱动电路(振荡电路、调制电路)、直流变换电路、Royer结构的驱动电路、保护检测电路、谐振电容、输出电流取样、CCFL等组成。在实际的高压板中，常将振荡器、调制器、保护电路集成在一起，组成一块小型集成电路，一般称为PWM控制IC。 驱动电路采用Royer结构形式。Royer结构的驱动电路也称为自激式推挽多谐振荡器，主要由功率输出管及升压变压器等组成， 、 组成一个具有亮度调整和保护功能的高压板电路。 图中的ON/OFF为振荡器启动/停止控制信号输入端，该控制信号来自驱动板(主板)微控制器(MCU)。当液晶显示器由待机状态转为正常工作状态后，MCU向振荡器送出启动工作信号(高/低电平变化信号)，振荡器接收到信号后开始工作，产生频率40～80kHz的振荡信号送入调制器，在调制器内部与PWM激励脉冲信号，送往直流变换电路，使直流变 Royer L1(相当于电感)组成自激振荡电路，产生的振荡信号经功率放大和升压变压器升压耦合，输出高频交流高压，点亮背光灯管。 为了保护灯管，需要设置过电流和过电压保护电路。过电流保护检测信号从串联在背光灯管上的取样电阻R上取得，输送到驱动控制IC IC。当输出电压及背光灯管工作电流出现异常时，驱动控制IC控制调制器停止输出，从而起到保护的作用。 调节亮度时，亮度控制信号加到驱动控制IC，通过改变驱动控制IC输出的PWM脉冲的占空比，进而改变直流变换器输出的直流电压大小，也就改变了加在驱动输出管上的电压大小，即改变了自激振荡的振荡幅度，从而使升压变压器输出的信号幅度、CCFL两端的电压幅度发生变化，达到调节亮度的目的。 该电路只能驱动一只背光灯管。由于背光灯管不能并联或串联应用，所以，若需要驱动多只背光灯管，必须由相应的多个升压变压器输出电路及相适配的激励电路来驱动。
TFT显示原理
我们针对TFT LCD的整体系统面来做介绍, 也就是对其驱动原理来做介绍, 而其驱动原理仍然因为一些架构上差异的关系, 而有所不同. 首先我们来介绍由于Cs(storage capacitor)储存电容架构不同, 所形成不同驱动系统架构的原理. Cs(storage capacitor)储存电容的架构 一般最常见的储存电容架构有两种, 分别是Cs on gate与Cs on common这两种. 这两种顾名思义就可以知道, 它的主要差别就在于储存电容是利用gate走线或是common走线来完成的. 在上一篇文章中, 我曾提到, 储存电容主要是为了让充好电的电压,能保持到下一次更新画面的时候之用. 所以我们就必须像在CMOS的制程之中, 利用不同层的走线, 来形成平行板电容. 而在TFT LCD的制程之中, 则是利用显示电极与gate走线或是common走线,所形成的平行板电容,来制作出储存电容Cs. 图1就是这两种储存电容架构, 从图中我们可以很明显的知道, Cs on gate由于不必像Cs on common一样, 需要增加一条额外的common走线, 所以它的开口率(Aperture ratio)会比较大. 而开口率的大小, 是影响面板的亮度与设计的重要因素. 所以现今面板的设计大多使用Cs on gate的方式. 但是由于Cs on gate的方式, 它的储存电容是由下一条的gate走线与显示电极之间形成的.(请见图2的Cs on gate与Cs on common的等效电路) 而gate走线, 顾名思义就是接到每一个TFT的gate端的走线, 主要就是作为gate driver送出信号, 来打开TFT, 好让TFT对显示电极作充放电的动作. 所以当下一条gate走线, 送出电压要打开下一个TFT时 ,便会影响到储存电容上储存电压的大小. 不过由
LCD液晶显示屏工作原理
LCD 液晶显示屏工作原理 一、工作原理和概念术语 1、液晶显示屏的工作原理 液晶（Liquid Crystal ）：是一种介于固态和液态之间的具有规则性分子排列，及晶体的光学各向异性的有机化合物，液晶在受热到一定温度的时候会呈现透明状的液体状态，而冷却则会出现结晶颗粒的混浊固体状态，因为物理上具有液体与晶体的特性，故称之为“液晶”。 液晶显示器LCD （Liquid Crystal Display ）：是新型平板显示器件。显示器中的液晶体并不发光，而是控制外部光的通过量。当外部光线通过液晶分子时，液晶分子的排列扭曲状态不同，使光线通过的多少就不同，实现了亮暗变化，可重现图像。液晶分子扭曲的大小由加在液晶分子两边的电压差的大小决定。因而可以实现电到光的转换。即用电压的高低控制光的通过量，从而把电信号转换成光像。 （1）、液晶分子的电－光特性（如图2-1所示） （2）、液晶的电光控制特性（如图2-2所示） (a) （光 光控制电压010 9050%液晶显示器的电光特性（常暗模式） 101009050%b ）液晶显示器的电光特性（常亮模式） 液晶显示器的电光控制特性 图中Uth —阈值电压（临界电压）；Usat —饱和电压 透过率透过率控制电压 图2-1液晶的电－光特性图 图2-2 旋光性
（3）、 液晶分子排列状态的改变可实现对光的控制 液晶分子在偏光板间排列成多层，在不同层间， 液晶分子的长轴沿偏光板平行平面连续扭转90°，与偏光板的偏振光方向一致的偏振光，垂直射向无外加电场的液晶分子时，入射光将因其偏振方向随液晶分子轴的扭曲而旋转射出。故称为扭曲向列型液晶显示器。 当给液晶层施以某一电压差时，液晶分子会改变它的初始排列状态而不扭转，不改变光的极化方向，因此经过液晶的光会被第二层偏光片吸收而整个结构呈现不透光的状态。 2、概念和术语 （1）、光学的各向异性 液晶的特有性质，改变液晶两端电压，可改变液晶某一方向折射出的光的大小 （2）、偏振片（器） 只能在特定方向上透过光线的器件 （3）、像素、子像素、节距、分辨率(如图2-3所示) （4）、视角 当背光源的入射光通过偏极片、液晶后，输出光便具备了特定的方向特性，假如从一个非常斜的角度观看一个全白的画面，我们可能会看到黑色或是色彩失真。这个效应在某些场合有用，但在大部分的应用上是我们不希望要的。制造商们已经花了很多时间来试图改善液晶显示器的视角特性，有数种广视角技术被提出：IPS(IN-PLANE -SWITCHING 、MVA(MULTI-DOMAIN VERTICAL ALIGNMENT)、TN+FILM 。 这些技术都能把液晶显示器的视角增加到160度，甚至更多，就如同CRT 屏幕的视角特性一样。最大视角的定义是对比值至少能达到10:1的视角(通常有四个方向，上/下/左/右)，如图2-4。 平板显示器的象素结构 绿、蓝三个组成一个像1024 列） 图2-3 平板显示器的像素结构 水平视角 显示器件的视角 图2-4 显示器件的视角
液晶显示器工作原理
液晶显示器工作原理
液晶显示器工作原理 现在市场上的液晶显示器都采用了TFT液晶面板，这种液晶面板的是目前最先进的液晶显示器技术，从结构上看，液晶屏由两片线性偏光器和一层液晶所构成。其中，两片线性偏光器分别位于液晶显示器的内外层，每片只允许透过一个方向的光线，它们放置的方向成90度交叉（水平、垂直），也就是说，如果光线保持一个方向射入，必定只能通过某一片线性偏光器，而无法透过另一片，默认状态下，两片线性偏光器间会维持一定的电压差，滤光片上的薄膜晶体管就会变成一个个的小开关，液晶分子排列方向发生变化，不对射入的光线产生任何影响，液晶显示屏会保持黑色。一旦取消线性偏光器间的电压差，液晶分子会保持其初始状态，将射入光线扭转90度，顺利透过第二片线性偏光器，液晶屏幕就亮起来了。当然这是一个很简单的原理模型，真正的液晶显示器内还有更复杂的电路结构。 红绿蓝三原色大家都知道，当这三种颜色同时混合时就会产生白色，这当然实在三原色强度一样的情况下才能够显示器纯正的白色，这样，从图中我们可以看见液晶面板的每一个像素中都有三种原色，这三种原色如果强度不同变化就可以产生不同的混色效果，这样全屏就有1024×768这样的像素，所以真实分辨率就是1024×768。低端的液晶显示板,各个基色只能表现6位色,即2的6次方=64种颜色.可以很简单的得出,每个独立像素可以表现的最大颜色数是64×64×64=262144种颜色,高端液晶显示板利用FRC技术使得每个基色则可以表现8位色,即2的8次方=256种颜色,则像素能表现的最大颜色数为
256×256×256=16777216种颜色.这种显示板显示的画面色彩更丰富,层次感也好.现在基本上显示器都拥有FRC技术，可以显示器16777216种颜色 什么是TFT-LCD 其中彩色LCD又分为STN和TFT两种屏,其中TFT-LCD是英文Thin Film T ransistor-Liquid Crystal Display的缩写,即薄膜晶体管液晶显示器,也就是大家常说的真彩液晶显示屏,显示效果较好;而DSTN-LCD,即双扫瞄液晶显示器,则是STN-LCD的一种显示 液晶是一种介于液体和固体之间的特殊物质，它具有液体的流态性质和固体的光学性质。当液晶受到电压的影响时，就会改变它的物理性质而发生形变，此时通过它的光的折射角度就会发生变化，而产生色彩。 液晶屏幕后面有一个背光，这个光源先穿过第一层偏光板，再来到液晶体上，而当光线透过液晶体时，就会产生光线的色泽改变，从液晶体射出来的光线，还得必须经过一块彩色滤光片以及第二块偏光板。由于两块偏光板的偏振方向成90度，再加上电压的变化和一些其它的装置，液晶显示器就能显示我们想要的颜色了。 液晶显示有主动式和被动式两种，其实这两种的成像原理大同小异，只是背光源和偏光板的设计和方向有所不同。主动式液晶显示器又使用了fet场效晶体管以及共通电极，这样可以让液晶体在下一次的电压改变前一直保持电位状态。这样主动式液晶显示器就不会产生在被动式液晶显示器中常见的鬼影、或是画面延迟的残像等。现在最流行的主动式液晶屏幕是tft(thin film transistor薄膜晶体管)，被动式液晶屏幕有stn(super tn超扭曲向列lcd)和dstn(double
液晶显示器工作原理
液晶显示器工作原理 现在市场上的液晶显示器都采用了TFT液晶面板，这种液晶面板的是目前最先进的液晶显示器技术，从结构上看，液晶屏由两片线性偏光器和一层液晶所构成。其中，两片线性偏光器分别位于液晶显示器的内外层，每片只允许透过一个方向的光线，它们放臵的方向成90度交叉（水平、垂直），也就是说，如果光线保持一个方向射入，必定只能通过某一片线性偏光器，而无法透过另一片，默认状态下，两片线性偏光器间会维持一定的电压差，滤光片上的薄膜晶体管就会变成一个个的小开关，液晶分子排列方向发生变化，不对射入的光线产生任何影响，液晶显示屏会保持黑色。一旦取消线性偏光器间的电压差，液晶分子会保持其初始状态，将射入光线扭转90度，顺利透过第二片线性偏光器，液晶屏幕就亮起来了。当然这是一个很简单的原理模型，真正的液晶显示器内还有更复杂的电路结构。 红绿蓝三原色大家都知道，当这三种颜色同时混合时就会产生白色，这当然实在三原色强度一样的情况下才能够显示器纯正的白色，这样，从图中我们可以看见液晶面板的每一个像素中都有三种原色，这三种原色如果强度不同变化就可以产生不同的混色效果，这样全屏就有1024×768这样的像素，所以真实分辨率就是1024×768。低端的液晶显示板,各个基色只能表现6位色,即2的6次方=64种颜色.可以很简单的得出,每个独立像素可以表现的最大颜色数是64×64× 64=262144种颜色,高端液晶显示板利用FRC技术使得每个基色则可以表现8位色,即2的8次方=256种颜色,则像素能表现的最大颜色数为 256×256×256=16777216种颜色.这种显示板显示的画面色彩更丰富,层次感也好.现在基本上显示器都拥有FRC技术，可以显示器16777216种颜色 什么是TFT-LCD 其中彩色LCD又分为STN和TFT两种屏,其中TFT-LCD是英文Thin Film Transi stor-Liquid Crystal Display的缩写,即薄膜晶体管液晶显示器,也就是大家 常说的真彩液晶显示屏,显示效果较好;而DSTN-LCD,即双扫瞄液晶显示器,则是STN-LCD的一种显示 液晶是一种介于液体和固体之间的特殊物质，它具有液体的流态性质和固体的光学性质。当液晶受到电压的影响时，就会改变它的物理性质而发生形变，此时通过它的光的折射角度就会发生变化，而产生色彩。 液晶屏幕后面有一个背光，这个光源先穿过第一层偏光板，再来到液晶体上，而当光线透过液晶体时，就会产生光线的色泽改变，从液晶体射出来的光线，还得必须经过一块彩色滤光片以及第二块偏光板。由于两块偏光板的偏振方向成90度，再加上电压的变化和一些其它的装臵，液晶显示器就能显示我们想要的颜色了。 液晶显示有主动式和被动式两种，其实这两种的成像原理大同小异，只是背光源和偏光板的设计和方向有所不同。主动式液晶显示器又使用了fet场效晶体管以及共通电极，这样可以让液晶体在下一次的电压改变前一直保持电位状态。这样主动式液晶显示器就不会产生在被动式液晶显示器中常见的鬼影、或是画面延迟的残像等。现在最流行的主动式液晶屏幕是tft(thin film transistor薄
TFT-LCD液晶显示器的驱动原理
TFT-LCD液晶显示器的驱动原理 LCD显示器在近年逐渐加快了替代CRT显示器的步伐，你打算购买一台LCD吗？你了解LCD吗？液晶显示器和传统的CRT显示器，在其发光的技术原理上有什么不同？传统的CRT 显示器主要是依靠显象管内的电子枪发射的电子束射击显示屏内侧的荧光粉来发光，在显示器内部人造磁场的有意干扰下，电子束会发生一定角度的偏转，扫描目标单元格的荧光粉而显示不同的色彩。而TFT-LCD却是采用“背光（backlight）”原理，使用灯管作为背光光源，通过辅助光学模组和液晶层对光线的控制来达到较为理想的显示效果。 液晶是一种规则性排列的有机化合物，它是一种介于固体和液体之间的物质，目前一般采用的是分子排列最适合用于制造液晶显示器的nematic细柱型液晶。液晶本身并不能构发光，它主要是通过因为电压的更改产生电场而使液晶分子排列产生变化来显示图像。 液晶面板主要是由两块无钠玻璃夹着一个由偏光板、液晶层和彩色滤光片构成的夹层所组成。偏光板、彩色滤光片决定了有多少光可以通过以及生成何种颜色的光线。液晶被灌在两个制作精良的平面之间构成液晶层，这两个平面上列有许多沟槽，单独平面上的沟槽都是平行的，但是这两个平行的平面上的沟槽却是互相垂直的。简单的说就是后面的平面上的沟槽是纵向
排列的话，那么前面的平面就是横向排列的。位于两个平面间液晶分子的排列会形成一个Z轴向90度的逐渐扭曲状态。背光光源即灯管发出的光线通过液晶显示屏背面的背光板和反光膜，产生均匀的背光光线，这些光线通过后层会被液晶进行Z 轴向的扭曲，从而能够通过前层平面。如果给液晶层加电压将会产生一个电场，液晶分子就会重新排列，光线无法扭转从而不能通过前层平面，以此来阻断光线。 LCD由两块玻璃板构成，厚约1mm，其间由包含有液晶(LC)材料的5μm均匀间隔隔开。因为液晶材料本身并不发光，所以在显示屏两边都设有作为光源的灯管，而在液晶显示屏背面有一块背光板（或称匀光板）和反光膜，背光板是由荧光物质组成的可以发射光线，其作用主要是提供均匀的背景光源。背光板发出的光线在穿过第一层偏振过滤层之后进入包含成千上万水晶液滴的液晶层。液晶层中的水晶液滴都被包含在细小的单元格结构中，一个或多个单元格构成屏幕上的一个像素。在玻璃板与液晶材料之间是透明的电极，电极分为行和列，在行与列的交叉点上，通过改变电压而改变液晶的旋光状态，液晶材料的作用类似于一个个小的光阀。在液晶材料周边是控制电路部分和驱动电路部分。当LCD中的电极产生电场时，液晶分子就会产生扭曲，从而将穿越其中的光线进行有规则的折射，然后经过第二层过滤层的过滤在屏幕上显示出来。 液晶显示器的缺点在于亮度、画面均匀度、可视角度和反应