LCD 器件是众多平板显示器件中发展最快、技术最成熟、应用面最广、已经产业化并仍在迅猛发展的一种显示器件,随着半导体技术的不断发展,人们已成功地将半导体技术与LCD 技术结合在一起,从而产生了LCD 的一个新兴产业TFT-LCD。由于LCD 具有超薄、省电、显示画质好(即三高:高亮度、高对比度、高分辨率) 的优点;大小皆宜的尺寸,从而使液晶显示器得到了广泛的应用。不论是以数量计还是以使用种类计,液晶显示技术都远远地领先于包括CRT 在内的其他显示技术。
LCDTV采用液晶屏和大规模集成电路相配接, 因此它具有以下的特点:
(1) 体积小、 重量轻, 因而可以做成便携式和壁挂式, 甚至做到手表上。
(2) 功耗小: 液晶屏的驱动电压低、 耗电小。
(3) 失真小: 由于LCDTV采用行列电极加信号显示, 故不存在因电子束偏转所产生的几何失真和三基色失聚问题。
(4) 被动显示型。
(5) 无辐射、无污染。
液晶显示器(LCD)又称液晶屏, 其工作原理是以液晶电光效应为基础的。 液晶是一种特殊的有机化合物, 其特性介于液体和晶体之间, 既具有液体的流动性, 又具有晶体的光学、 电学等特性。 LCD的结构如图1所示, 其内有两块相距10~15 μm的玻璃基板, 内表面有一薄层透明电极, 基板间充满了10 μm厚的扭曲向列(TN)型的液晶材料, 它在外加电场作用下会产生上下扭曲(90°)、色散和反射等光学效应。
图1. 液晶显示原理
基板外表面有上下两块偏振片, 入射光侧的偏振片为起偏器, 出射光侧的为检偏器。在施加电场的作用下, 当施加的电场高于液晶特性的阈值时, 液晶分子轴平行于电场方向排列, 入射光的偏振光轴很少扭曲, 通过检偏器的光通量就增加了, 如果电场比阈值大到了饱和值时 , 入射光与呈垂直状偏振光轴同向, 几乎不受液晶的影响而穿过检偏器, 这时液晶呈透明状态。
LCD内上下透明电极作成矩阵状, 将横竖电极交叉处对应的液晶看成一个像素, 其中装于检偏器一侧的X电极(行电极)为扫描电极, 其上加扫描电压 装于起偏器一侧的Y电极(列电极)为信号电极, 其上加信号电压, 这样每个像素等效为一个电阻和一个电容的并联电路, 所有液晶像素就等效为立体电路, 如图2所示。改变外加电压大小, 可以控制LCD的明暗程度, 得到黑白图像。
彩色液晶屏的结构是通过一系列特殊工艺将红、绿、蓝R、G、B三种色素以某种排列方法沉积在玻璃基板内形成滤色片, 相对某一像素都要形成红、 绿、 蓝三色点, 三基色只需一套信号电极驱动, 但彩色LCD的像素是单色屏的三倍。 在驱动电路作用下, 各像素分别发出三色光, 通过空间混色而实现彩色图像显示。
为了使液晶的电光效应响应速度快一些,目前一般采用有源矩阵驱动方式, 即在每个像素位置上, 按照集成工艺, 形成一个非线性开关元件--非晶硅薄膜晶体三极管(a-sitft), 使各像素的寻址完全独立, 从而消除交叉串扰, 彩色LCD的电路框。
