淺析液晶顯示屏的工作原理

莊恩澤 沙雙慶

1引言

簡(jiǎn)要介紹了液晶的性質(zhì)，從單色顯示原理，彩色顯示原理、動(dòng)態(tài)影像顯示原理和TFT驅(qū)動(dòng)原理四方面簡(jiǎn)述了液晶顯示屏（LCD）的工作原理。

LCD是一種主要用于數(shù)字型機(jī)械電子鐘表和許多便攜式小型電子計(jì)算機(jī)的液晶晶體顯示器，是由2片薄的極化可溶液晶體材料以及之間的極化可溶液體的連接器組成。

2LCD的工作原理

液晶，是一種以碳為中心構(gòu)成的有機(jī)化合物，主要由長(zhǎng)棒狀的分子結(jié)構(gòu)組成，分子間的排列非常規(guī)則。加熱之后會(huì)逐漸變成透明態(tài)或液態(tài)，冷卻數(shù)年后會(huì)逐漸變成沒(méi)有結(jié)晶的混濁態(tài)或固態(tài)。液晶體的分子排列順序在光與電場(chǎng)相互作用下會(huì)發(fā)生變化，因此入射光束透過(guò)液晶的光強(qiáng)度也隨之改變，所以通過(guò)改變液晶電場(chǎng)的大小來(lái)改變光線(xiàn)的明暗變化，從而實(shí)現(xiàn)信息的顯現(xiàn)。因?yàn)槭褂秒娫措娏骺刂齐娐泛褪褂秒娫措娏黩?qū)動(dòng)器控制電路普遍存在小型液晶體或電子晶體材料的周?chē)?，所以液晶材料分子在受到LCD的液晶電極管所產(chǎn)生的靜電場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)自動(dòng)發(fā)生靜電扭曲，從中間分子通過(guò)的液晶光線(xiàn)也會(huì)發(fā)生靜電折射，然后經(jīng)過(guò)液晶偏光片顯示在液晶屏幕上。

2.1單色顯示原理

LCD就是把液晶灌入到具有不同細(xì)槽的2個(gè)平面之間。由2個(gè)白色偏光片連接組成的兩個(gè)不同的光平面的槽互相連接相交形成90°角直角。光線(xiàn)一般都是順著發(fā)光分子的整體排列順序方向進(jìn)行傳播，所以這些光線(xiàn)在經(jīng)過(guò)發(fā)光液晶時(shí)也被自動(dòng)扭轉(zhuǎn)90°。又因?yàn)?個(gè)偏光片可以按照技術(shù)要求完全阻隔反射光波中的分量，所以在正常情況下，它幾乎可以阻斷任何試圖對(duì)其進(jìn)行激光穿透的反射光線(xiàn)。但是，由于2個(gè)扭曲偏光片之間同時(shí)充滿(mǎn)了一個(gè)扭曲狀的液晶，所以在一條光線(xiàn)再次穿出第一個(gè)扭曲偏光片后，會(huì)被扭曲液晶中的分子扭轉(zhuǎn)90°，最后從第二個(gè)扭曲偏光片中穿出。如果給一個(gè)液晶加上高的電壓，液晶上的分子就可以通過(guò)快速轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子來(lái)迅速改變其中的透光率，從而可以實(shí)現(xiàn)多階或灰階的色彩顯示。

2.2彩色顯示原理

在帶有顏色的液態(tài)晶體顯示屏中，每個(gè)顯示點(diǎn)通常由代表著紅、綠、藍(lán)的三元色的3個(gè)單元組成，任何一個(gè)單元都可以對(duì)光起到過(guò)濾作用，因此當(dāng)可見(jiàn)光通過(guò)這些微小的單元時(shí)，在整個(gè)屏幕上可以呈現(xiàn)出三維的原色圖像，然后完成整個(gè)時(shí)域和三維空間域的彩色圖像重顯。每個(gè)液態(tài)晶體顯示器都有預(yù)先設(shè)計(jì)好的微小單元，當(dāng)畫(huà)面全部顯示時(shí)，微小單元會(huì)被全部打開(kāi)。這些微小的單元彼此是相對(duì)獨(dú)立的、可單獨(dú)控制，避免了明暗不均的現(xiàn)象。

2.3動(dòng)態(tài)影像顯示原理

對(duì)于一系列高速動(dòng)態(tài)圖像在人眼前快速連續(xù)運(yùn)動(dòng)顯示時(shí)所形成的影像視覺(jué)，通常被稱(chēng)作“視覺(jué)殘留”，即高速連續(xù)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)畫(huà)面在一個(gè)正常人的大腦中可能會(huì)快速運(yùn)動(dòng)形成短暫的連續(xù)動(dòng)態(tài)印象。當(dāng)多幅數(shù)字視頻中的影像產(chǎn)生的換幀響應(yīng)速度超過(guò)24幀/s時(shí)，人腦和眼睛細(xì)胞才能真正感覺(jué)到連續(xù)的整個(gè)視頻畫(huà)面。反之，如果電腦顯示器的速度低于這一標(biāo)準(zhǔn)，人就會(huì)感到電腦畫(huà)面的一些停頓和不適。LCD的顯示響應(yīng)時(shí)間通常是指，顯示液晶明暗信號(hào)交替時(shí)的反應(yīng)時(shí)間，這個(gè)響應(yīng)值當(dāng)然越小越好，響應(yīng)時(shí)間越短畫(huà)面越流暢。相反就會(huì)讓人感覺(jué)到視頻畫(huà)面有些模糊。

2.4TFT驅(qū)動(dòng)原理

TFT泛指嵌在液晶面板基片上的晶體管的運(yùn)動(dòng)陣列，給每一個(gè)陣列像素自身都安裝一個(gè)有源半導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)開(kāi)關(guān)，使每個(gè)陣列像素可以通過(guò)運(yùn)動(dòng)開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)陣列像素“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”的精確控制。像素的每一個(gè)控制節(jié)點(diǎn)之間既相對(duì)獨(dú)立，又可以同時(shí)運(yùn)行實(shí)現(xiàn)連續(xù)性。TFT彩色發(fā)光電子陣列一般與各種高像素彩色發(fā)光陣列電極、存儲(chǔ)電容、柵線(xiàn)、信號(hào)線(xiàn)和發(fā)射線(xiàn)等共同組成，并在一個(gè)距離大型液晶顯示屏較遠(yuǎn)的白色玻璃晶體基板上。這樣的配制，有助于提高全彩液晶電視顯示屏的反應(yīng)速度，可以對(duì)液晶顯示屏的灰度大小進(jìn)行很好的自動(dòng)控制，從而使LCD的全彩影像顯示色彩更加炫彩逼真，還可以讓畫(huà)面品質(zhì)更加流暢。

3結(jié)束語(yǔ)

液晶顯示屏在信息視覺(jué)上給我們帶來(lái)了美好的享受，隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展進(jìn)步，相信它的明天一定會(huì)更加多姿多彩。