tftlcd液晶顯示器的工作原理(編輯修改稿)
2025-06-09 22:11 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 于其液晶分子的長(zhǎng)的像棒狀,所以其指向矢的方向與分子長(zhǎng)軸平行.再參照單光軸晶體的折射系數(shù)定義,它會(huì)有兩個(gè)折射率，分別為垂直于液晶長(zhǎng)軸方向n⊥(=ne)及平行液晶長(zhǎng)軸方向n//(=no)兩種，所以當(dāng)光入射液晶時(shí)，便會(huì)受到兩個(gè)折射率的影響，造成在垂直液晶長(zhǎng)軸與平行液晶長(zhǎng)軸方向上的光速會(huì)有所不同。 若光的行進(jìn)方向與分子長(zhǎng)軸平行時(shí)的速度,小于垂直于分子長(zhǎng)軸方向的速度時(shí)，這意味著平行分子長(zhǎng)軸方向的折射率大于垂直方向的折射率(因?yàn)檎凵渎逝c光速成反比)，也就是neno0.所以雙折射率Δn0,我們把它稱做是光學(xué)正型的液晶,而層狀液晶與線狀液晶幾乎都是屬于光學(xué)正型的液晶.倘使光的行進(jìn)方向平行于長(zhǎng)軸時(shí)的速度較快的話，代表平行長(zhǎng)軸方向的折射率小于垂直方向的折射率,所以雙折射率Δn.而膽固醇液晶多為光學(xué)負(fù)型的液晶. :對(duì)于液晶的光電特性來(lái)說(shuō),除了上述的兩個(gè)重要特性之外,還有許多不同的特性.比如說(shuō)像彈性常數(shù)(elasticconstant:κ11,κ22,κ33),它包含了三個(gè)主要的常數(shù),分別是,κ11指的是斜展(splay)的彈性常數(shù),κ22指的是扭曲(twist)的彈性常數(shù),κ33指的是彎曲(bend)的彈性常數(shù).另外像黏性系數(shù)(viscositycoefficients,η),則會(huì)影響液晶分子的轉(zhuǎn)動(dòng)速度與反應(yīng)時(shí)間(responsetime),其值越小越好.但是此特性受溫度的影響最大.另外還有磁化率(magneticsusceptibility),也因?yàn)橐壕У漠惙叫躁P(guān)系,分成c//與c⊥.而磁化率異方性則定義成Δc=c//c⊥.此外還有電導(dǎo)系數(shù)(conductivity)等等光電特性.液晶特性中最重要的就是液晶的介電系數(shù)與折射系數(shù).介電系數(shù)是液晶受電場(chǎng)的影響決定液晶分子轉(zhuǎn)向的特性,而折射系數(shù)則是光線穿透液晶時(shí)影響光線行進(jìn)路線的重要參數(shù).而液晶顯示器就是利用液晶本身的這些特性,適當(dāng)?shù)睦秒妷?來(lái)控制液晶分子的轉(zhuǎn)動(dòng),進(jìn)而影響光線的行進(jìn)方向,來(lái)形成不同的灰階,作為顯示影像的工具.當(dāng)然啦,單靠液晶本身是無(wú)法當(dāng)作顯示器的,還需要其它的材料來(lái)幫忙,以下我們要來(lái)介紹有關(guān)液晶顯示器的各項(xiàng)材料組成與其操作原理. 偏光板(polarizer)我記得在高中時(shí)的物理課,當(dāng)教到跟光有關(guān)的物理特性時(shí),做了好多的物理實(shí)驗(yàn),目的是為了要證明光也是一種波動(dòng).而光波的行進(jìn)方向,是與電場(chǎng)及磁場(chǎng)互相垂直的.同時(shí)光波本身的電場(chǎng)與磁場(chǎng)分量,彼此也是互相垂直的.也就是說(shuō)行進(jìn)方向與電場(chǎng)及磁場(chǎng)分量,彼此是兩兩互相平行的.(請(qǐng)見(jiàn)圖7)而偏光板的作用就像是柵欄一般,會(huì)阻隔掉與柵欄垂直的分量,只準(zhǔn)許與柵欄平行的分量通過(guò).所以如果我們拿起一片偏光板對(duì)著光源看,會(huì)感覺(jué)像是戴了太陽(yáng)眼鏡一般,光線變得較暗.但是如果把兩片偏光板迭在一起,那就不一樣了.當(dāng)您旋轉(zhuǎn)兩片的偏光板的相對(duì)角度,會(huì)發(fā)現(xiàn)隨著相對(duì)角度的不同,光線的亮度會(huì)越來(lái)越暗.當(dāng)兩片偏光板的柵欄角度互相垂直時(shí),光線就完全無(wú)法通過(guò)了.(請(qǐng)見(jiàn)圖8)而液晶顯示器就是利用這個(gè)特性來(lái)完成的.利用上下兩片柵欄互相垂直的偏光板之間,充滿液晶,再利用電場(chǎng)控制液晶轉(zhuǎn)動(dòng),來(lái)改變光的行進(jìn)方向,如此一來(lái),不同的電場(chǎng)大小,就會(huì)形成不同灰階亮度了.(請(qǐng)見(jiàn)圖9) 上下兩層玻璃與配向膜(alignmentfilm)這上下兩層玻璃主要是來(lái)夾住液晶用的.在下面的那層玻璃長(zhǎng)有薄膜晶體管(Thinfilmtransistor,TFT),而上面的那層玻璃則貼有彩色濾光片(Colorfilter).如果您注意到的話(請(qǐng)見(jiàn)圖3),這兩片玻璃在接觸液晶的那一面,并不是光滑的,而是有鋸齒狀的溝槽.這個(gè)溝槽的主要目的是希望長(zhǎng)棒狀的液晶分子,會(huì)沿著溝槽排列.如此一來(lái),液晶分子的排列才會(huì)整齊.因?yàn)槿绻枪饣钠矫?液晶分子的排列便會(huì)不整齊,造成光線的散射,形成漏光的現(xiàn)象.其實(shí)這只是理論的說(shuō)明,告訴我們需要把玻璃與液晶的接觸面,做好處理,以便讓液晶的排列有一定的順序.但在實(shí)際的制造過(guò)程中,并無(wú)法將玻璃作成有如此的槽狀的分布,一般會(huì)在玻璃的表面上涂布一層PI(polyimide),然后再用布去做磨擦(rubbing)的動(dòng)作,好讓PI的表面分子不再是雜散分布,會(huì)依照固定而均一的方向排列.而這一層PI就叫做配向膜,它的功用就像圖3中玻璃的凹槽一樣,提供液晶分子呈均勻排列的接口條件,讓液晶依照預(yù)定的順序排列. TN(TwistedNematic)LCD從圖10中我們可以知道,當(dāng)上下兩塊玻璃之間沒(méi)有施加電壓時(shí),液晶的排列會(huì)依照上下兩塊玻璃的配向膜而定.對(duì)于TN型的液晶來(lái)說(shuō),上下的配向膜的角度差恰為90度.(請(qǐng)見(jiàn)圖9)所以液晶分子的排列由上而下會(huì)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)90度,當(dāng)入射的光線經(jīng)過(guò)上面的偏光板時(shí),會(huì)只剩下單方向極化的光波.通過(guò)液晶分子時(shí),由于液晶分子總共旋轉(zhuǎn)了90度,所以當(dāng)光波到達(dá)下層偏光板時(shí),光波的極化方向恰好轉(zhuǎn)了90度.而下層的偏光板與上層
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