TFT液晶显示原理..docxVIP

TFT液晶显示原理1液晶显示原理1.1??液晶(Liquid?Crystal)的形成及种类?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）??从成分和出现液晶的物理条件来看液晶可分为热致液晶和溶致液晶两大类：热致液晶：把某些有机物加热溶解，由于加热破坏了液晶晶格形成的液晶。溶致液晶：把某些有机物放在一定的溶剂中，由于溶剂破坏液晶晶格而形成的液晶。?用于显示的液晶材料都是热致液晶，生物系统中存在大量的溶致液晶，目前发现的液晶物质有近万种，构成液晶物质的分子，大体上成长棒状或扁平状，并且在每种液晶相中呈现不同的排列。??有杆形分子形成的液晶（热致液晶）其液态晶相共有三类如图(二）：近晶相液晶（smectic?liquid?crystals）向列液晶（nematic?liquid?crystals）胆固醇液晶（cholesteric?liquid?crystals）??近晶相液晶分子呈二维有序性，分子排列成层，这种液晶粘度和表面张力比较大，对外界电、磁、温度等变化不敏感。?向列液晶分子呈一维有序性，它能上下、左右、前后滑动，分子排列和运动比较自由，对外界磁场、温度、应力都比较敏感，是目前显示器的主要材料。?胆固醇液晶很像线状液晶，但从Z轴看会发现他的指向矢随着一层层不同像螺旋状分布，一定的电场、磁场也使它转变为向列液晶。?图（二）1.2?液晶的光学特性和电学特性?图（三）?提到光学电学就会跟着复杂的原理和计算公式，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.??显示器中用到了液晶会引发光的矢量方向发生变化的特性。?光也是电磁波也有矢量性，自然光是四面八方的方向，但经过偏光片过滤后只剩下同一方向的光。?图（四）?图（五）1.3?液晶屏的结构两块偏光的栅栏角度相互垂直时光线就完全无法通过，图（六）是用偏光太阳镜做的测试。?图（六）?液晶显示器就是利用偏光板这个特性来完成的，利用上下两片栅栏互垂直的偏光板之间充满了液晶，在利用电场控制液晶分支的旋转，来改变光的行进方向，如此一来，不同的电场大小，就会形成不同颜色度了，如图（七）。?图（七）??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。?如果液晶分子都站立着，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。Normally?white及normally?black?结构：?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亮的画面,?所以才叫做normally?white。另外一种,?当对液晶面板不施加电压时,?面板无法透光,?看起来是黑色的,?就称之为NB(Normally?black)?为什么要有这两种结构？?主要是为了不同的应用环境。?一般桌上型计算机或是笔记型计算机,大多为NW的配置,那是因为一般计算机软件的使用环境,你会发现整个屏幕大多是亮点,?也就是说计算机软件多为白底黑字的应用。?既然亮着的点占大多数,?使用NW当然比较方便,也因为NW的亮点不需要加电压,?平均起来也会比较省电。反过来,NB的应用环境大多是属于显示屏为黑底的应用了。lcd?切面的结构：?图（八）lcd?切面的结构：TFT：?TFT?LCD的中文翻译名称就叫做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来产生灰阶.?而利用薄膜晶体管来产生电压,以控制液晶转向的显示器,?就叫做TFT?LCD.?从图（八）的切面结构图来看,?在上下两层玻璃间,?夹着液晶,?便会形成平行板电容器,?我们称之为CLC(capacitor?of?liquid?crystal).?它的大小约为0.1pF,?但是实际应用上,?这个电容并无法将电压保持到下一次再更新画面数据的时候.?也就是说当TFT对这个电容充好电时,?它并无法将电压保持住,?直到下一次TFT再对此点充电的时候.(以一般60Hz的画面更新频率,?需要保持约16ms的时间.)?这样一来,?电压有了变化,?所显示的灰阶就会不正确.?因此一般在面板的设计上,?会再加一个储存电容CS(storage?capacitor?大约为0.5pF),?以便让充好电的电压能保持到下一次更新画面的时候.?不过正确的来说,?长在玻璃上的TFT本身,只是