LCD工作原理
時間：2018-09-29 來源：未知
一、顯示屏的發(fā)展歷程
二、顯示屏的分類
顯示屏可以分為兩類：LED顯示屏 和液晶顯示屏（LCD）
三、TFT-LCD工作原理
TFT-LCD的特點：體積小、重量輕、低輻射、低耗電量、全彩化等。
1、TFT-LCD的結構
• 背光板模組：提供光的來源；
• 上下偏光板，玻璃基板，液晶：形成偏振光，控制光線的通過與否；
• 彩色濾光片：提供TFTLCD紅、綠、藍（光的三原色）的來源；
• ITO透明導電層：提供透明的導電通路；
• Photo Spacer（間隔物）：提供一固定高度給彩色濾光片和TFT Glass Substrate。作為灌入液晶時的空間.及作為上下兩層Glass的支撐。
2、TFT-LCD顯示原理
• 背光：顯示屏的光源，LCD的背光常見的有兩種CCFL（冷陰極光燈管）背光和LED背光。
CCFL具有高功率、高亮度、低功耗等優(yōu)點。
LED具有功耗低、光源均勻、壽命長、體積小等優(yōu)點。價格稍貴。
市面上出現(xiàn)的LED顯示器，其實就是“LED背光液晶顯示器”，目前比較流行的液晶顯示器是“CCFL背光液晶顯示器”。二者都是液晶顯示器只是背光源不同而已。技術新的是OLED顯示器。
• 液晶：TFT-LCD使用的液晶為TN型液晶，液晶分子呈橢圓狀。
a、液晶的特性：TN型液晶一般是順著長軸方向串接，長軸之間彼此平行方式排列。當接觸到槽狀表面時，液晶分子就會順著槽的方向排列于槽中。
b、液晶的垂直分布：當液晶被包含到兩個槽狀表面中間，且槽的方向互相垂直，則液晶分子的排列為，上表面分子沿著a方向；下表面分子沿著b方向；介于上下表面的分子產生旋轉效應，因此液晶分子在兩個表面間產生90度旋轉。
c、光與液晶分子產生偏轉效果：可以看到射入上表面的一束光線排列方式與槽的方向相同，但是經過中間液晶分子的旋轉使得這束光線的方向發(fā)生了偏轉，終從下表面射出時，這束光線的排列方向又變成了與下表面槽方向平行。
d、液晶在電壓作用下均勻分布：當在上下表面之間加入電壓后，液晶分子會順著電場的方向排列，形成直立排列的現(xiàn)象。此時入射光線不受液晶分子的影響，直接射出下表面。
• 偏光板的特性：將非偏極光（一般光線）過濾成偏極光。當非偏極光通過a方向的 偏光片時，光線被過濾成與a方向平行的線性偏極光。當然如果非偏極光通過b方向的偏光片時，光線會被過濾成與b方向平行的線性偏極光。如下圖：圖1中非偏極光通過第一塊a方向的偏光片后，被過濾成a方向平行的線性偏極光，并且能順利通過第二張a方向的偏光片。圖2中非偏極光通過第一塊a方向的偏光片后，要通過第二塊偏光片時，發(fā)現(xiàn)第二塊偏光片被旋轉了90度，此時，就無法通過了。
偏光板、槽狀表面、液晶組合后產生的光學現(xiàn)象如下（此時沒有施加電壓）：
施加電壓后現(xiàn)象如下，光線被阻擋：
當電流通過電晶體產生電場變化，造成液晶分子偏轉，借以改變光線的偏極性，再利用偏光片決定畫素(Pixel)的明暗狀態(tài)。這樣就可以實現(xiàn)對光線亮暗的控制，如果要顯示彩色，我們后面在講彩色濾光片。
• 彩色濾光片（color fliters）
a、結構
b、彩色濾光片像素矩陣的排列方式如下，分別為馬賽克、直條式、三角形式、四化素
c、不同顏色的顯示：要顯示不同的顏色只需要控制Pixel Electrode（像素電極）即可。
在這里會有一個疑問，這里的彩色濾光片上的三原色塊，是每個色塊對應一個像素電極還是一個像素點對應一個像素電極呢？或者說一個像素點對應一個單色塊還是多個單色塊（紅綠藍中的一個色塊）？我的理解是每個單色塊對應一個像素電極，每個像素點對應多個單色塊（24位的話就應該有24個單色塊），也就是說每個像素點對應多個像素電極。因為每個像素點能顯示多中顏色，并不只是顯示紅藍綠。
彩色單元對應到TFT的控制單元，就可以完成我們像素點的顏色控制。TFT矩陣等效電路如下：
• TFT-LCD顯像原理
SCAN IC傳輸信號：完成圖像信號輸入
Driver IC傳輸顯像控制信號：完成TFT單元控制
當某一sub-pixel導通時，該sub-pixel因無法透光呈黑色：這部分完成像素的亮暗
sub-pixel沒有導通，則光通過c/f而顯示顏色
