tft液晶屏工作原理,lcd显示器显示原理

偏光镜我记得高中物理课上讲光的物理性质时,我们做了很多物理实验来证明光也是一种波。光波的传播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相互垂直。换句话说,电场和磁场分量平行于行进方向,而偏光板就像栅栏一样,阻挡垂直于栅栏的分量,只允许平行于栅栏的分量通过。所以,当你拿起偏光镜看光源时,看起来就像你戴着太阳镜一样,光线变得更暗。然而,当堆叠两个偏光板时,情况就不同了。如果旋转两个偏光镜的相对角度,您会看到随着相对角度的不同,光线的亮度变得越来越暗。如果两个偏光板的角度相互垂直,则没有光通过,液晶显示器就利用了这一特性。栅栏相互垂直的上下偏光板中填充有液晶,利用电场控制液晶的旋转并改变光线的方向,根据电场的大小形成不同的灰度。 – 缩放亮度。

上下玻璃层和配向膜主要用于固定液晶。玻璃的底层有薄膜晶体管(TFT),玻璃的顶层有滤色器。如果你注意到的话,两块玻璃接触液晶的表面并不光滑,而是有锯齿状的凹槽。这个凹槽的主要目的是让长棒状液晶分子沿着凹槽排列。这使得液晶分子能够整齐地排列。这是因为如果表面光滑,液晶分子的排列就会不规则,导致光散射和漏光。事实上,这只是一种理论上的解释,表明玻璃和液晶之间的界面必须经过适当的处理,才能使液晶按一定的顺序排列。然而,在实际制造过程中,不可能制造出具有这种凹槽状分布的玻璃,通常的做法是在玻璃表面涂上PI(聚酰亚胺)并用布擦拭。因此,PI的表面分子不是分散的,而是沿一定的均匀方向排列。该PI层称为取向膜,其作用类似于图3中的玻璃凹槽,为液晶分子均匀取向提供界面条件,使它们能够按预定顺序取向。 TN(扭曲向列)液晶显示器当顶部和底部玻璃之间没有施加电压时,液晶的取向由顶部和底部玻璃上的取向膜决定。以TN型液晶为例,上下配向膜的角度差正好是90度,因此当入射光通过上偏光片时,液晶分子的配向会自动从上到下旋转90度.只有光波沿一个方向偏振。液晶分子在穿过液晶分子时一共旋转了90度,所以当光波到达下偏光片时,光波的偏振方向正好旋转了90度。底部偏光板和顶部偏光板之间的角度正好是90度,因此当在顶部和底部玻璃之间施加电压时,大多数TN液晶都具有各向异性。介电常数正性液晶(//,表示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场影响时,其取向方向发生变化)往往与电场方向平行。 ),图10显示液晶分子已排列。此时,穿过上偏光板的单向偏振光波无法穿过下偏光板,因为在穿过液晶分子时偏振方向没有改变。常白和常黑所谓NW(常白)通常是这样称呼的,因为当液晶面板没有施加电压时,可见面板变成透光的画面,即明亮的画面。白色的。另一方面,如果液晶面板不施加电压,则没有光线通过,呈现黑色,称为NB(常黑)。对于TN型液晶显示器来说,上下玻璃配向膜是相互正交的,NB和NW唯一的区别是偏光片的相对位置。对于NB,顶部和底部偏振器的极性彼此平行。因此,当NB不加电压时,液晶的极性会旋转90度,使光无法通过。为什么有两种不同的偏光器配置:NW 和NB?它们主要针对不同的应用环境。通常用于台式机或笔记本电脑(主要是NW 配置)。这是因为,如果看一般的计算机软件使用环境,整个屏幕几乎都是一个亮点,而且有很多应用程序都是白底黑字。既然大部分亮点都被占据了,那么使用NW当然更方便。

此外,NW亮点不需要电压,平均节省电力。另一方面,大多数NB应用环境的显示屏幕都是全黑的。

STN(超扭曲向列)LCD STN LCD在结构上与TN LCD非常相似,但主要区别在于TN LCD中,液晶分子的排列从上到下总共旋转了90度。 STN LCD 中的液晶分子以超过180 度(通常为270 度)的旋转角排列。只是旋转角度不同,特性也不同。 TN和STN LCD的电压与透光率曲线表明,当电压相对较低时,透光率非常高。如果电压很高,透光率就会很低。换句话说,它具有属于正常白色的偏光板配置。当电压处于中间位置时,TN型LCD的变化曲线比较平缓,而STN型LCD的变化曲线比较陡峭。因此,在TN型LCD中,当透过率从90%变化到10%时,相应的电压差相对于STN型LCD更大。前面我们提到液晶显示器是利用电压来控制灰阶变化的。由于TN和STN的特性不同,TN液晶显示器本质上比STN液晶显示器具有更大的灰度变化。因此,TN型液晶显示器一般有6到8位的变化,对应64到256个灰度级的变化。 STN 型LCD 最多有4 位变化,或者只有16 个灰度级。此外,STN 和TN LCD 显示器之间的另一个区别是响应时间。通常,STN LCD 显示器的响应时间为100 ms 或更长,但如果显示的图像快速变化,TN LCD 显示器的响应时间为30 至50 ms。 STN 型LCD 容易出现烧屏现象。

TFT LCD(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display)TFT LCD 的中文翻译名称为薄膜晶体管液晶显示器。我们从一开始就说过,液晶显示器需要电压控制来产生灰度级。使用薄膜晶体管产生电压并控制液晶转向的显示器称为TFT LCD。从图8的剖面结构图来看,上下玻璃之间形成平行平板,液晶夹在其间。

这种电容,我们称之为CLC(液晶电容)。它的大小约为0.1pF,但在实际应用中,该电容器无法维持电压直到下一次屏幕数据更新。这意味着,一旦TFT 对该电容器充电,该电压就无法维持,直到TFT 下次对该点充电为止(在60Hz 的典型图像更新频率下,应维持大约16ms)。如果电压发生变化,显示的灰度就会不正确。因此,在面板设计中,通常会添加一个存储电容CS(存储电容约为0.5pF),以维持充电电压直至下一次屏幕更新。然而,准确地说,在玻璃上生长的TFT只是由晶体管制成的器件。

转变。它的主要工作是判断LCD源驱动电压是否需要充电到这个点。这里充电什么电压可以显示什么样的灰度?一切都是由外部LCD源驱动器决定的。 彩色滤光片(CF) 如果有机会,请尝试用放大镜靠近液晶显示器。我们知道红、蓝、绿就是所谓的三基色。也就是说,如果使用这三种颜色,就可以混合出多种颜色。许多平板显示器都利用这一原理来显示颜色。三种RGB颜色被分为三个独立的点,每个点都有不同的色调变化,三个相邻的RGB显示点被认为是显示的基本单位,或者说像素。然后这个像素可以有不同的颜色变化。其次,对于需要1024*768分辨率的显示屏幕,平板显示器只需要配置1024*768像素就可以正确显示屏幕。每个RGB 点之间的黑色区域称为黑色矩阵。黑色矩阵主要用于覆盖不透光的区域。例如,某些ITO 走线、Cr/Al 走线或TFT 部件。每个RGB亮点看起来并不像一个矩形,但其左上角有一部分被黑色矩阵覆盖。这个黑色缺失的部分就是TFT的位置。 条带阵列最常用于我们的办公自动化产品,如一般笔记本电脑和台式电脑。为什么要在条带中部署这种应用程序?原因是当今大多数软件都具有基于窗口的界面。这意味着我们看到的屏幕内容由许多不同大小的框组成。条带的放置使这些盒子的边缘显得更直,而不是看起来粗糙或锯齿状的直线。但如果应用于AV产品,情况就不同了。由于大多数电视信号都是文字,文字的线条并不是直线,大部分轮廓都是不规则的曲线。因此,AV作品从一开始就使用了马赛克(或对角线)布局。然而,最近的AV产品已经改进为采用三角形排列(也称为三角形或三角形排列)。除了上述排列方式外,还有一种排列方式,称为方形排列。与上一个不同的是,我们不再使用3 个点作为像素,而是使用4 个点作为像素。当你把四个点放在一起时,它们就形成了一个正方形。 背光(BL) 典型的阴极射线管屏幕使用高速电子枪发射电子,撞击荧光屏上的荧光粉,产生明亮的光来显示图像。然而,液晶本身仅控制通过它的光的亮度,并不具有发光的能力。因此,液晶显示器必须配备背光面板,提供高亮度且亮度分布均匀的光源。构成背光板的主要部件包括灯管(冷阴极管)、反射板、导光板、棱镜片、扩散板等。灯管是主要的发光部件,通过导光板将光线分布到各处。反射器限制光线仅沿TFT LCD 方向传播。最后,借助棱镜片和扩散片,将光线均匀分布到不同区域,为TFT LCD提供明亮的光源。 TFT LCD利用电压来控制液晶的旋转,并控制通过其的光线的亮度,从而形成不同的灰阶。 密封剂和垫片还有两种结构成分:密封剂和垫片。

框胶的作用是牢固地粘合液晶面板的顶部和底部玻璃层,并在面板内部的液晶分子与外界之间提供屏障。因此,顾名思义,它是一个框架。粘合剂包围面板并固定LCD。分子盒被限制在面板内。间隔物主要起到支撑上下玻璃层的作用,如果间隔物不均匀地分布在玻璃基板上,间隔物就会拥挤在一起并阻挡光线的通过,从而无法保持适当的间距。上下玻璃之间的间隙导致电场分布不均匀,从而影响液晶的渐变性能。

孔径比(Aperture Ratio) 液晶显示器一个非常重要的规格就是它的亮度,而决定亮度的最重要因素就是孔径比。简单来说,孔径比就是光线可通过的有效面积的百分比。图2是从正上方或正下方观察液晶监视器的结构图。当光从背光面板发出时,并不是所有的光都能穿过面板,包括LCD源极驱动芯片和栅极驱动芯片的信号布线、TFT本身以及用于存储电压的存储电容器。等等,请稍候。除了不完全透明之外,穿过这些地方的光不受电压控制,无法显示正确的灰度,因此它们必须与黑色矩阵一起使用,以避免干扰其他透光区域的正确亮度。被屏蔽。有效透光面积。这个有效透光面积与总面积的比值称为开口率。

当光从背光源发出时,依次穿过偏光板、玻璃、液晶、滤色片等。假设各部分的透过率如下。 偏光板:50%(仅通过一个方向的偏振光) 玻璃:95%(需要上下计算) 液晶:95% 开口率:50%(有效透过面积一半) 彩色滤光片:27%(假设80 %材质本身的透过率,但滤光片本身涂有颜色,所以只有该颜色的光波才会通过。)基于RGB 3基色,即1 of 3 只保留三分之一的亮度,所以只有80%*33%=27可以通过。 %) 根据上述透过率计算,背光面板发出的起始光仅剩下6%,这是非常令人失望的。因此,TFT LCD 设计必须具有尽可能高的开口率。提高开口率可以提高亮度,同时不需要将背光面板的亮度提高那么多,可以降低功耗和成本。

来源:http://tech.newmaker.com/art_12060.html

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