液晶显示特性

1、 LCD的构造

主要由液晶盒的两块玻璃板构成,液晶盒中灌封液晶。两块玻璃板中,布置TFT的一块称为像素阵列(Array)基板,另一块称为对向电极基板。两块基板的外侧,分别贴附偏光片。在对向电极与偏光片之间,要布置用于彩色显示的彩色滤光片(CF)。在阵列基板的下侧,设有背光源,背光源与交换器相连接,以便对光源供电并进行控制。阵列基板要与印制线路板相连接,印制线路板上装有支持显示屏工作的控制电路及驱动电路。

2、 液晶显示屏的主要构成组件

CF基板模块(对向电极基板模块)

TFT阵列基板模块

液晶

透明导电膜(ITO)

取向膜:保证液晶分子按一定方向排列取向

偏振片

驱动用三极管:用来控制液晶上所加的电压高低,使液晶产生光闸作用的TFT

彩色滤光片:CF基板上的RGB阵列应与TFT基板上的像素阵列精密对位

背光源

3、 LCD的分类

按液晶显示器的显示原理,主要由TN和STN两大类。

TN:液晶分子的取向在两块基板之间只发生90°扭曲,随着外加电压的变化,光的透射率也不会发生急剧变化。因此,对于大尺寸显示,当扫描线很多时,本来不应该亮的像素,也往往会发生透光,即串扰。

STN:液晶分子的取向在两块基板之间发生大约270°的扭曲,随着外加电压的变化,光的透射率发生急剧变化,从而STN型的显示容量比TN型大得多。(较小的电压变化即可使液晶产生ON/OFF光闸作用)

按其他的显示原理分类,还包括IPS、MVA等

按像素的驱动方式,可以分为被动式矩阵驱动和主动式矩阵驱动。

在有源矩阵驱动方式中,目前应用最广的是TFT、TFD、MIM为开关的显示器。TFT中,场效应管沟道部分材质主要采用的非晶硅(a-Si TFT)和多晶硅(P-Si TFT),此外还有连续晶界硅(CG-Si TFT)。

简单矩阵驱动方式中,目前应用最多的采用扭曲向列液晶的TN LCD和超扭曲向列液晶的STN LCD。

STN液晶显示器采用超扭曲向列液晶材料,显示屏像素由简单矩阵驱动。在对向布置的两块玻璃基板内表面,各设X、Y方向相互正交的条状电极。当有扫描信号分别在XY两个电极上施加电压时,对应电极的正交部位的像素会有光透过。这种基板只需要形成条状电极和取向膜,机构简单这种方式存在串扰的问题。

TFT液晶显示器在XY电极的每一个交叉点处设置一个起开关和放大作用的TFT薄膜晶体管。通过Y电极扫描输入选址信号,使相应行的每个TFT导通,与此同时X电极纵列向相关像素写入数据信号。与STN不同的是,在某行写入数据时,其他非指定行的TFT处于截止状态,而且数据一经写入就处于存储状态。TFT LCD所用的液晶材料多为改性的TN液晶。

4、 常白型与常黑型

上下偏光片的偏振方向相互呈90°,不加电压时,可使照射光透过,从而显示为白;外加电压时,使照射光遮断,显示为黑——称为常白型

上下偏光片的偏振方向平行,不加电压时,照射光被遮断,显示为黑;外加电压时,照射光透过,显示为白——常黑型

无论是常白型还是常黑型LCD,透过液晶屏的光亮(透射率)都与施加于液晶的电压密切相关。根据外加电压的不同,LCD显示屏的透射率各异,从而实现灰阶显示。

LCD驱动的数据信号电压必须是极性正负交替变化的交流信号。如果施加直流电压,极性液晶分子的正负电荷长时间偏向负正电极表面,寿命大大缩短。实际的驱动中,多采用每帧发生极性反转的帧反转驱动法。

5、 液晶显示器的色再现性

颜色的三属性:

1、 色相:红黄绿蓝等

2、 明度:人眼直接感受到的物体明亮程度

3、 彩度:颜色的鲜艳饱和程度

RGB表色体系是以R(700)G(546.1)B(435.8)单色光作为原刺激色进行表述的,而且规定等量的RGB能配出白光;XYZ表色体系则是将RGB表色体系的值,通过数学变换实现标准化,由假想的XYZ三刺激值,建立一个新的表色体系。

Yxy三个值,表示颜色很方便。xy坐标可以表示颜色的色相彩度特征,Y表示明度。

6、 图像分辨率

即像素数(1920*1080)

像素节距:像素重复的最小长度

7、 开口率

一个像素(或亚像素)中可透过光的部分的面积与一个像素(或亚像素)面积的比值。亚像素上布置的开关阵列TFT、电极、电容器都会遮蔽光的透过。其透光面积相对于整个亚像素面积来说,仅占约50%。开口率越大,显示的亮度越高。目前TFT LCD的开口率可以达到80%以上。

8、 灰阶与显示色数

目前广泛用于液晶电视的数据信号为8bit,可实现256灰阶

9、 对比度

白亮度/黑亮度。对于TFT LCD中多采用的改性扭曲向列液晶来说,一般采用对比度高的常白型。目前液晶电视中采用的IPS和VA模式等多为常黑型。

常白型在施加满电压时显示为黑,这样,即使在不加电压时水平取向排列有一定离散性的液晶分子,在满电压作用下会整机的排列,不会发生漏光现象,从而对比度高;常黑型在电压为零时显示黑,这种状态下,液晶分子水平取向的排列有一定的离散度,不能完全遮光,有部分光透过,从而对比度低。

1、 LCD的构造

主要由液晶盒的两块玻璃板构成,液晶盒中灌封液晶。两块玻璃板中,布置TFT的一块称为像素阵列(Array)基板,另一块称为对向电极基板。两块基板的外侧,分别贴附偏光片。在对向电极与偏光片之间,要布置用于彩色显示的彩色滤光片(CF)。在阵列基板的下侧,设有背光源,背光源与交换器相连接,以便对光源供电并进行控制。阵列基板要与印制线路板相连接,印制线路板上装有支持显示屏工作的控制电路及驱动电路。

2、 液晶显示屏的主要构成组件

CF基板模块(对向电极基板模块)

TFT阵列基板模块

液晶

透明导电膜(ITO)

取向膜:保证液晶分子按一定方向排列取向

偏振片

驱动用三极管:用来控制液晶上所加的电压高低,使液晶产生光闸作用的TFT

彩色滤光片:CF基板上的RGB阵列应与TFT基板上的像素阵列精密对位

背光源

3、 LCD的分类

按液晶显示器的显示原理,主要由TN和STN两大类。

TN:液晶分子的取向在两块基板之间只发生90°扭曲,随着外加电压的变化,光的透射率也不会发生急剧变化。因此,对于大尺寸显示,当扫描线很多时,本来不应该亮的像素,也往往会发生透光,即串扰。

STN:液晶分子的取向在两块基板之间发生大约270°的扭曲,随着外加电压的变化,光的透射率发生急剧变化,从而STN型的显示容量比TN型大得多。(较小的电压变化即可使液晶产生ON/OFF光闸作用)

按其他的显示原理分类,还包括IPS、MVA等

按像素的驱动方式,可以分为被动式矩阵驱动和主动式矩阵驱动。

在有源矩阵驱动方式中,目前应用最广的是TFT、TFD、MIM为开关的显示器。TFT中,场效应管沟道部分材质主要采用的非晶硅(a-Si TFT)和多晶硅(P-Si TFT),此外还有连续晶界硅(CG-Si TFT)。

简单矩阵驱动方式中,目前应用最多的采用扭曲向列液晶的TN LCD和超扭曲向列液晶的STN LCD。

STN液晶显示器采用超扭曲向列液晶材料,显示屏像素由简单矩阵驱动。在对向布置的两块玻璃基板内表面,各设X、Y方向相互正交的条状电极。当有扫描信号分别在XY两个电极上施加电压时,对应电极的正交部位的像素会有光透过。这种基板只需要形成条状电极和取向膜,机构简单这种方式存在串扰的问题。

TFT液晶显示器在XY电极的每一个交叉点处设置一个起开关和放大作用的TFT薄膜晶体管。通过Y电极扫描输入选址信号,使相应行的每个TFT导通,与此同时X电极纵列向相关像素写入数据信号。与STN不同的是,在某行写入数据时,其他非指定行的TFT处于截止状态,而且数据一经写入就处于存储状态。TFT LCD所用的液晶材料多为改性的TN液晶。

4、 常白型与常黑型

上下偏光片的偏振方向相互呈90°,不加电压时,可使照射光透过,从而显示为白;外加电压时,使照射光遮断,显示为黑——称为常白型

上下偏光片的偏振方向平行,不加电压时,照射光被遮断,显示为黑;外加电压时,照射光透过,显示为白——常黑型

无论是常白型还是常黑型LCD,透过液晶屏的光亮(透射率)都与施加于液晶的电压密切相关。根据外加电压的不同,LCD显示屏的透射率各异,从而实现灰阶显示。

LCD驱动的数据信号电压必须是极性正负交替变化的交流信号。如果施加直流电压,极性液晶分子的正负电荷长时间偏向负正电极表面,寿命大大缩短。实际的驱动中,多采用每帧发生极性反转的帧反转驱动法。

5、 液晶显示器的色再现性

颜色的三属性:

1、 色相:红黄绿蓝等

2、 明度:人眼直接感受到的物体明亮程度

3、 彩度:颜色的鲜艳饱和程度

RGB表色体系是以R(700)G(546.1)B(435.8)单色光作为原刺激色进行表述的,而且规定等量的RGB能配出白光;XYZ表色体系则是将RGB表色体系的值,通过数学变换实现标准化,由假想的XYZ三刺激值,建立一个新的表色体系。

Yxy三个值,表示颜色很方便。xy坐标可以表示颜色的色相彩度特征,Y表示明度。

6、 图像分辨率

即像素数(1920*1080)

像素节距:像素重复的最小长度

7、 开口率

一个像素(或亚像素)中可透过光的部分的面积与一个像素(或亚像素)面积的比值。亚像素上布置的开关阵列TFT、电极、电容器都会遮蔽光的透过。其透光面积相对于整个亚像素面积来说,仅占约50%。开口率越大,显示的亮度越高。目前TFT LCD的开口率可以达到80%以上。

8、 灰阶与显示色数

目前广泛用于液晶电视的数据信号为8bit,可实现256灰阶

9、 对比度

白亮度/黑亮度。对于TFT LCD中多采用的改性扭曲向列液晶来说,一般采用对比度高的常白型。目前液晶电视中采用的IPS和VA模式等多为常黑型。

常白型在施加满电压时显示为黑,这样,即使在不加电压时水平取向排列有一定离散性的液晶分子,在满电压作用下会整机的排列,不会发生漏光现象,从而对比度高;常黑型在电压为零时显示黑,这种状态下,液晶分子水平取向的排列有一定的离散度,不能完全遮光,有部分光透过,从而对比度低。


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