LCD液晶顯示屏工作原理

      液晶顯示器的工作原理   我們很早就知道物質(zhì)有固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)三種型態(tài)。液體分子質(zhì)心的排列雖然不具有任何規(guī)律性，但是如果這些分子是長(zhǎng)形的(或扁形的)，它們的分子指向就可能有規(guī)律性。于是我們就可將液態(tài)又細(xì)分為許多型態(tài)。分子方向沒(méi)有規(guī)律性的液體我們直接稱(chēng)為液體，而分子具有方向性的液體則稱(chēng)之為“液態(tài)晶體”，又簡(jiǎn)稱(chēng)“液晶”。液晶產(chǎn)品其實(shí)對(duì)我們來(lái)說(shuō)并不陌生，我們常見(jiàn)到的手機(jī)、計(jì)算器 都是屬于液晶產(chǎn)品。液晶是在1888年，由奧地利植物學(xué)家Reinitzer發(fā)現(xiàn)的，是一種介于固體與液體之間，具有規(guī)則性分子排列的有機(jī)化合物。一般最常用的液晶型態(tài)為向列型液晶，分子形狀為細(xì)長(zhǎng)棒形，長(zhǎng)寬約1nm～10nm，在不同電流電場(chǎng)作用下，液晶分子會(huì)做規(guī)則旋轉(zhuǎn)90度排列，產(chǎn)生透光度的差別，如此在電源ON/OFF下產(chǎn)生明暗的區(qū)別，依此原理控制每個(gè)圖元，便可構(gòu)成所需圖像。   

   1.   被動(dòng)矩陣式LCD工作原理   TN-LCD、STN-LCD和DSTN-LCD之間的顯示原理基本相同，不同之處是液晶分子的扭曲角度有些差別。下面以典型的TN-LCD為例，向大家介紹其結(jié)構(gòu)及工作原理。      在厚度不到1厘米的TN-LCD液晶顯示屏面板中，通常是由兩片大玻璃基板，內(nèi)夾著彩色濾光片、配向膜等制成的夾板 外面再包裹著兩片偏光板，它們可決定光通量的最大值與顏色的產(chǎn)生。彩色濾光片是由紅、綠、藍(lán)三種顏色構(gòu)成的濾片，有規(guī)律地制作在一塊大玻璃基板上。每一個(gè)圖元是由三種顏色的單元(或稱(chēng)為子圖元)所組成。假如有一塊面板的分辨率為1280×1024，則它實(shí)際擁有3840×1024個(gè)晶體管及子圖元。  每個(gè)子圖元的左上角(灰色矩形)為不透光的薄膜晶體管，彩色濾光片能產(chǎn)生RGB三原色。每個(gè)夾層都包含電極和配向膜上形成的溝槽，上下夾層中填充了多層液晶分子(液晶空間不到5×10-6m)。在同一層內(nèi)，液晶分子的位置雖不規(guī)則，但長(zhǎng)軸取向都是平行于偏光板的。另一方面，在不同層之間，液晶分子的長(zhǎng)軸沿偏光板平行平面連續(xù)扭轉(zhuǎn)90度。其中，鄰接偏光板的兩層液晶分子長(zhǎng)軸的取向，與所鄰接的偏光板的偏振光方向一致。在接近上部夾層的液晶分子按照上部溝槽的方向來(lái)排列，而下部夾層的液晶分子按照下部溝槽的方向排列。最后再封裝成一個(gè)液晶盒，并與驅(qū)動(dòng)IC、控制IC與印刷電路板相連接。      在正常情況下光線從上向下照射時(shí)，通常只有一個(gè)角度的光線能夠穿透下來(lái)，通過(guò)上偏光板導(dǎo)入上部夾層的溝槽中，再通過(guò)液晶分子扭轉(zhuǎn)排列的通路從下偏光板穿出，形成一個(gè)完整的光線穿透途徑。而液晶顯示器的夾層貼附了兩塊偏光板，這兩塊偏光板的排列和透光角度與上下夾層的溝槽排列相同。當(dāng)液晶層施加某一電壓時(shí)，由于受到外界電壓的影響，液晶會(huì)改變它的初始狀態(tài)，不再按照正常的方式排列，而變成豎立的狀態(tài)。因此經(jīng)過(guò)液晶的光會(huì)被第二層偏光板吸收而整個(gè)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)不透光的狀態(tài)，結(jié)果在顯示屏上出現(xiàn)黑色。當(dāng)液晶層不施任何電壓時(shí)，液晶是在它的初始狀態(tài)，會(huì)把入射光的方向扭轉(zhuǎn)90度，因此讓背光源的入射光能夠通過(guò)整個(gè)結(jié)構(gòu)，結(jié)果在顯示屏上出現(xiàn)白色。為了達(dá)到在面板上的每一個(gè)獨(dú)立圖元都能產(chǎn)生你想要的色彩，多個(gè)冷陰極燈管必須被使用來(lái)當(dāng)作顯示器的背光源。      

2.   主動(dòng)矩陣式LCD工作原理   TFT-LCD液晶顯示器的結(jié)構(gòu)與TN-LCD液晶顯示器基本相同，只不過(guò)將TN-LCD上夾層的電極改為FET晶體管，而下夾層改為共通電極。      TFT-LCD液晶顯示器的工作原理與TN-LCD卻有許多不同之處。TFT-LCD液晶顯示器的顯像原理是采用“背透式”照射方式。當(dāng)光源照射時(shí)，先通過(guò)下偏光板向上透出，借助液晶分子來(lái)傳導(dǎo)光線。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(shí)，液晶分子的排列狀態(tài)同樣會(huì)發(fā)生改變，也通過(guò)遮光和透光來(lái)達(dá)到顯示的目的。但不同的是，由于FET晶體管具有電容效應(yīng)，能夠保持電位狀態(tài)，先前透光的液晶分子會(huì)一直保持這種狀態(tài)，直到FET電極 下一次再加電改變其排列方式為止。