LCD液晶顯示屏工作原理

      液晶顯示器的工作原理   我們很早就知道物質有固態、液態、氣態三種型態。液體分子質心的排列雖然不具有任何規律性，但是如果這些分子是長形的(或扁形的)，它們的分子指向就可能有規律性。于是我們就可將液態又細分為許多型態。分子方向沒有規律性的液體我們直接稱為液體，而分子具有方向性的液體則稱之為“液態晶體”，又簡稱“液晶”。液晶產品其實對我們來說并不陌生，我們常見到的手機、計算器 都是屬于液晶產品。液晶是在1888年，由奧地利植物學家Reinitzer發現的，是一種介于固體與液體之間，具有規則性分子排列的有機化合物。一般最常用的液晶型態為向列型液晶，分子形狀為細長棒形，長寬約1nm～10nm，在不同電流電場作用下，液晶分子會做規則旋轉90度排列，產生透光度的差別，如此在電源ON/OFF下產生明暗的區別，依此原理控制每個圖元，便可構成所需圖像。   

   1.   被動矩陣式LCD工作原理   TN-LCD、STN-LCD和DSTN-LCD之間的顯示原理基本相同，不同之處是液晶分子的扭曲角度有些差別。下面以典型的TN-LCD為例，向大家介紹其結構及工作原理。      在厚度不到1厘米的TN-LCD液晶顯示屏面板中，通常是由兩片大玻璃基板，內夾著彩色濾光片、配向膜等制成的夾板 外面再包裹著兩片偏光板，它們可決定光通量的最大值與顏色的產生。彩色濾光片是由紅、綠、藍三種顏色構成的濾片，有規律地制作在一塊大玻璃基板上。每一個圖元是由三種顏色的單元(或稱為子圖元)所組成。假如有一塊面板的分辨率為1280×1024，則它實際擁有3840×1024個晶體管及子圖元。  每個子圖元的左上角(灰色矩形)為不透光的薄膜晶體管，彩色濾光片能產生RGB三原色。每個夾層都包含電極和配向膜上形成的溝槽，上下夾層中填充了多層液晶分子(液晶空間不到5×10-6m)。在同一層內，液晶分子的位置雖不規則，但長軸取向都是平行于偏光板的。另一方面，在不同層之間，液晶分子的長軸沿偏光板平行平面連續扭轉90度。其中，鄰接偏光板的兩層液晶分子長軸的取向，與所鄰接的偏光板的偏振光方向一致。在接近上部夾層的液晶分子按照上部溝槽的方向來排列，而下部夾層的液晶分子按照下部溝槽的方向排列。最后再封裝成一個液晶盒，并與驅動IC、控制IC與印刷電路板相連接。      在正常情況下光線從上向下照射時，通常只有一個角度的光線能夠穿透下來，通過上偏光板導入上部夾層的溝槽中，再通過液晶分子扭轉排列的通路從下偏光板穿出，形成一個完整的光線穿透途徑。而液晶顯示器的夾層貼附了兩塊偏光板，這兩塊偏光板的排列和透光角度與上下夾層的溝槽排列相同。當液晶層施加某一電壓時，由于受到外界電壓的影響，液晶會改變它的初始狀態，不再按照正常的方式排列，而變成豎立的狀態。因此經過液晶的光會被第二層偏光板吸收而整個結構呈現不透光的狀態，結果在顯示屏上出現黑色。當液晶層不施任何電壓時，液晶是在它的初始狀態，會把入射光的方向扭轉90度，因此讓背光源的入射光能夠通過整個結構，結果在顯示屏上出現白色。為了達到在面板上的每一個獨立圖元都能產生你想要的色彩，多個冷陰極燈管必須被使用來當作顯示器的背光源。      

2.   主動矩陣式LCD工作原理   TFT-LCD液晶顯示器的結構與TN-LCD液晶顯示器基本相同，只不過將TN-LCD上夾層的電極改為FET晶體管，而下夾層改為共通電極。      TFT-LCD液晶顯示器的工作原理與TN-LCD卻有許多不同之處。TFT-LCD液晶顯示器的顯像原理是采用“背透式”照射方式。當光源照射時，先通過下偏光板向上透出，借助液晶分子來傳導光線。由于上下夾層的電極改成FET電極和共通電極，在FET電極導通時，液晶分子的排列狀態同樣會發生改變，也通過遮光和透光來達到顯示的目的。但不同的是，由于FET晶體管具有電容效應，能夠保持電位狀態，先前透光的液晶分子會一直保持這種狀態，直到FET電極 下一次再加電改變其排列方式為止。