液晶知識(shí)簡(jiǎn)介

液晶知識(shí)簡(jiǎn)介作成：QAD廖云濤2005.4.6一、液晶的發(fā)現(xiàn)液晶是一種在一定溫度范圍內(nèi)呈現(xiàn)既不同于固態(tài)、液態(tài)，又不同于氣態(tài)的特殊物質(zhì)態(tài)，它既具有各向異性的晶體所特有的雙折射性，又具有液體的流動(dòng)性。液晶的發(fā)現(xiàn)可以回溯到1888年，當(dāng)時(shí)奧地利的植物學(xué)者Reinitzer在加熱安息香酸膽石醇時(shí)，意外發(fā)現(xiàn)異常的溶解現(xiàn)象。因?yàn)榇宋镔|(zhì)雖在145℃融解，卻呈現(xiàn)混濁的糊狀，達(dá)179℃時(shí)突然成為透明的潺潺液體，若從高溫往下降溫的過(guò)程觀察，在179℃突然成為糊狀液體，超過(guò)145℃時(shí)成為固體的結(jié)晶。其后由德國(guó)物理學(xué)者Lehmann利用偏光顯微鏡觀察此安息酸膽石醇的混濁狀態(tài)，證實(shí)是一種具有組織方位性的液體（crystallineliquid),至此才正式確認(rèn)液晶的存在，并開(kāi)始了液晶的研究。美國(guó)R.C.A于1968年5月28日發(fā)表以液晶為材料的新型表裝置，開(kāi)啟液晶在商業(yè)實(shí)用上的先例。由于液晶具有誘電與光學(xué)的異方性，同時(shí)具備良好的分子配向與流動(dòng)特性，當(dāng)受到光、熱、電場(chǎng)、磁場(chǎng)等外界刺激時(shí)，分子的配向容易發(fā)生變化，造成液晶材料明暗對(duì)比的改變或顯現(xiàn)出其他特殊的電氣光學(xué)效果。近幾年來(lái)，液晶材料儼然成為各種便攜式電子信息產(chǎn)品不可或缺的顯示媒體。二、液晶的分類(lèi)1922年由G.

Friedel利用偏光顯微鏡所觀察到的結(jié)果,

將液晶大致分為Nematic

Smectic及Cholesteric三類(lèi).

但是如果是依分子排列的有序性來(lái)分,

則可以分成以下四類(lèi):

1、層狀液晶(Sematic)

其結(jié)構(gòu)是由液晶棒狀分子聚集一起,

形成一層一層的結(jié)構(gòu).

其每一層的分子的長(zhǎng)軸方向相互平行.

且此長(zhǎng)軸的方向?qū)τ诿恳粚悠矫媸谴怪被蛴幸粌A斜角.

由于其結(jié)構(gòu)非常近似于晶體,

所以又稱(chēng)做近晶相.

其秩序參數(shù)S(order

parameter)趨近于1.

在層狀型液晶層與層間的鍵結(jié)會(huì)因?yàn)闇囟榷鴶嗔?/p>

,所以層與層間較易滑動(dòng).

但是每一層內(nèi)的分子鍵結(jié)較強(qiáng),

所以不易被打斷.

因此就單層來(lái)看,

其排列不僅有序且黏性較大.

如果我們利用巨觀的現(xiàn)象來(lái)描述液晶的物理特性的話,

我們可以把一群區(qū)域性液晶分子的平均指向定為指向矢(director),

這就是這一群區(qū)域性的液晶分子平均方向.

而以層狀液晶來(lái)說(shuō),

由于其液晶分子會(huì)形成層狀的結(jié)構(gòu),

因此又可就其指向矢的不同再分類(lèi)出不同的層狀液晶。當(dāng)其液晶分子的長(zhǎng)軸都是垂直站立的話,

就稱(chēng)之為"Sematic

A

phase".

如果液晶分子的長(zhǎng)軸站立方向有某種的傾斜(tilt)角度,就稱(chēng)之為"Sematic

C

phase".

以A,C等字母來(lái)命名,

這是依照發(fā)現(xiàn)的先后順序來(lái)稱(chēng)呼,

依此類(lèi)推,

應(yīng)該會(huì)存在有一個(gè)"Sematic

B

phase"才是.

不過(guò)后來(lái)發(fā)覺(jué)B

phase其實(shí)是C

phase的一種變形而已,

原因是C

phase如果帶chiral的結(jié)構(gòu)就是B

phase.

也就是說(shuō)Chiral

sematic

C

phase就是Sematic

B

phase(見(jiàn)圖).

而其結(jié)構(gòu)中的一層一層液晶分子,

除了每一層的液晶分子都具有傾斜角度之外,

一層一層之間的傾斜角度還會(huì)形成像螺旋的結(jié)構(gòu).

2、線狀液晶(Nematic)

Nematic這個(gè)字是希臘字,

代表的意思與英文的thread是一樣的.

主要是因?yàn)橛萌庋塾^察這種液晶時(shí),

看起來(lái)會(huì)有像絲線一般的圖樣.

這種液晶分子在空間上具有一維的規(guī)則性排列,

所有棒狀液晶分子長(zhǎng)軸會(huì)選擇某一特定方向(也就是指向矢)作為主軸并相互平行排列.

而且不像層狀液晶一樣具有分層結(jié)構(gòu).

與層列型液晶比較其排列比較無(wú)秩序,

也就是其秩序參數(shù)S較層狀型液晶較小.

另外其黏度較小,

所以較易流動(dòng)(它的流動(dòng)性主要來(lái)自對(duì)于分子長(zhǎng)軸方向較易自由運(yùn)動(dòng))。線狀液晶就是現(xiàn)在的TFT液晶顯示器常用的TN(Twisted

nematic)型液晶.3、膽固醇液晶(cholesteric)

這個(gè)名字的來(lái)源,是因?yàn)樗鼈兇蟛糠菔怯赡懝檀嫉难苌锼傻?

但有些沒(méi)有膽固醇結(jié)構(gòu)的液晶也會(huì)具有此液晶相.

如圖所示,

如果把它的一層一層分開(kāi)來(lái)看,

會(huì)很像線狀液晶.

但是在Z軸方向來(lái)看,

會(huì)發(fā)現(xiàn)它的指向矢會(huì)隨著一層一層的不同而像螺旋狀一樣分布,

而當(dāng)其指向矢旋轉(zhuǎn)360度所需的分子層厚度就稱(chēng)為pitch.

正因?yàn)樗恳粚痈€狀液晶很像,所以也叫做Chiral

nematic

phase.

以膽固醇液晶而言,

與指向矢的垂直方向分布的液晶分子,

由于其指向矢的不同,

就會(huì)有不同的光學(xué)或是電學(xué)的差異,

也因此造就了不同的特性.

4、碟狀液晶(disk)

也稱(chēng)為柱狀液晶,

以一個(gè)個(gè)的液晶來(lái)說(shuō),

它是長(zhǎng)的像碟狀(disk),

但是其排列就像是柱狀(discoid).

如果我們是依分子量的高低來(lái)分的話則可以分成高分子液晶(polymer

liquid

crystal,

聚合許多液晶分子而成)與低分子液晶兩種.

就此種分類(lèi)來(lái)說(shuō)

TFT液晶顯示器是屬于低分子液晶的應(yīng)用.

倘若就液晶態(tài)的形成原因,

則可以分成因?yàn)闇囟刃纬梢壕B(tài)的熱致型液晶(thermotropic),與因?yàn)闈舛榷纬梢壕B(tài)的溶致型液晶(lyotropic).

以之前所提過(guò)的分類(lèi)來(lái)說(shuō),

層狀液晶與線狀液晶一般多為熱致型的液晶,

是隨著溫度變化而形成液晶態(tài).

而對(duì)于溶致型的液晶,

需要考慮分子溶于溶劑中的情形.

當(dāng)濃度很低時(shí),

分子便雜亂的分布于溶劑中而形成等方性的溶液,

不過(guò)當(dāng)濃度升高大于某一臨界濃度時(shí),

由于分子已沒(méi)有足夠的空間來(lái)形成雜亂的分布,

部份分子開(kāi)始聚集形成較規(guī)則的排列,

以減少空間的阻礙.

因此形成異方性(anisotropic)

溶液.

所以溶致型液晶的產(chǎn)生就是液晶分子在適當(dāng)溶劑中

達(dá)到某一臨界濃度時(shí),便會(huì)形成液晶態(tài).

溶致型的液晶有一個(gè)最好的例子,就是肥皂.

當(dāng)肥皂泡在水中并不會(huì)立刻便成液態(tài),

而其在水中泡久了之后,

所形成的乳白狀物質(zhì),

就是它的液晶態(tài).

三、液晶的光電性由于液晶分子的結(jié)構(gòu)為異方性

(Anisotropic)，所以所引起的光電效應(yīng)就會(huì)因?yàn)榉较虿煌兴町悾?jiǎn)單的說(shuō)也就是液晶分子在介電系數(shù)及折射系數(shù)等等光電特性都具有異方性，因而我們可以利用這些性質(zhì)來(lái)改變?nèi)肷涔獾膹?qiáng)度,

以便形成灰階,

來(lái)應(yīng)用于顯示器組件上.

以下我們要討論的,

是液晶屬于光學(xué)跟電學(xué)相關(guān)的特性,

大約有以下幾項(xiàng):

1、介電系數(shù)ε(dielectric

permittivity)

我們可以將介電系數(shù)分開(kāi)成兩個(gè)方向的分量,

分別是ε//

(與指向矢平行的分量)與ε⊥(與指向矢垂直的分量).

當(dāng)ε//

>ε⊥

便稱(chēng)之為介電系數(shù)異方性為正型的液晶,

可以用在平行配位.

而ε//

<ε⊥

則稱(chēng)之為介電系數(shù)異方性為負(fù)型的液晶,

只可用在垂直配位才能有所需要的光電效應(yīng).

當(dāng)有外加電場(chǎng)時(shí)，液晶分子會(huì)因介電系數(shù)異方性為正或是負(fù)值，來(lái)決定液晶分子的轉(zhuǎn)向是平行或是垂直于電場(chǎng),

來(lái)決定光的穿透與否。.現(xiàn)在TFT

LCD上常用的TN型液晶大多是屬于介電系數(shù)正型的液晶.

當(dāng)介電系數(shù)異方性Δε(=ε//-ε⊥)越大的時(shí)候,

則液晶的臨界電壓(threshold

voltage)就會(huì)越小.

這樣一來(lái)液晶便可以在較低的電壓操作。2、折射系數(shù)(refractive

index)

由于液晶分子大多由棒狀或是碟狀分子所形成，因此跟分子長(zhǎng)軸平行或垂直方向上的物理特性會(huì)有一些差異，所以液晶分子也被稱(chēng)做是異方性晶體。與介電系數(shù)一樣,

折射系數(shù)也依照跟指向矢垂直與平行的方向,

分成兩個(gè)方向的向量.

分別為n

//

與n⊥.

此外對(duì)單光軸(uniaxial)的晶體來(lái)說(shuō),

原本就有兩個(gè)不同折射系數(shù)的定義.

一個(gè)為no

,它是指對(duì)于ordinary

ray的折射系數(shù),

所以才簡(jiǎn)寫(xiě)成no

.而ordinary

ray是指其光波的電場(chǎng)分量是垂直于光軸的稱(chēng)之.

另一個(gè)則是ne

,它是指對(duì)于extraordinary

ray的折射系數(shù),

而extraordinary

ray是指其光波的電場(chǎng)分量是平行于光軸的.

同時(shí)也定義了雙折射率(birefrigence)Δn

=

ne-no為上述的兩個(gè)折射率的差值.

依照上面所述,

對(duì)層狀液晶、線狀液晶及膽固醇液晶而言，由于其液晶分子的長(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ne-no

>

0

.所以雙折射率Δn

>

0

,我們把它稱(chēng)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

<

0.我們稱(chēng)它做是光學(xué)負(fù)型的液晶.

而膽固醇液晶多為光學(xué)負(fù)型的液晶.

3、其它特性對(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)(elastic

constant

: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)(viscosity

coefficients

,η

),

則會(huì)影響液晶分子的轉(zhuǎn)動(dòng)速度與反應(yīng)時(shí)間(response

time),

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(magnetic

susceptibility),

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.

Normally

white及normally

black：

所謂的NW(Normally

white),是指當(dāng)我們對(duì)液晶面板不施加電壓時(shí),

我們所看到的面板是透光的畫(huà)面,

也就是亮的畫(huà)面,

所以才叫做normally

white.

而反過(guò)來(lái),

當(dāng)我們對(duì)液晶面板不施加電壓時(shí),

如果面板無(wú)法透光,

看起來(lái)是黑色的話,

就稱(chēng)之為NB(Normally

black).

對(duì)TN型的LCD而言,

位于上下玻璃的配向膜都是互相垂直的,

而NB與NW的差別就只在于偏光板的相對(duì)位置不同而已.

對(duì)NB來(lái)說(shuō),

其上下偏光板的極性是互相平行的.

所以當(dāng)NB不施加電壓時(shí),

光線會(huì)因?yàn)橐壕⒅D(zhuǎn)90度的極性而無(wú)法透光.

為什么會(huì)有NW與NB這兩種不同的偏光板配置呢?

主要是為了不同的應(yīng)用環(huán)境.

一般應(yīng)用于桌上型計(jì)算機(jī)或是筆記型計(jì)算機(jī),

大多為NW的配置.

那是因?yàn)?

如果你注意到一般計(jì)算機(jī)軟件的使用環(huán)境,

你會(huì)發(fā)現(xiàn)整個(gè)屏幕大多是亮點(diǎn),

也就是說(shuō)計(jì)算機(jī)軟件多為白底黑字的應(yīng)用.

既然亮著的點(diǎn)占大多數(shù),

使用NW當(dāng)然比較方便.

也因?yàn)镹W的亮點(diǎn)不需要加電壓,

平均起來(lái)也會(huì)比較省電.

反過(guò)來(lái)說(shuō)

NB的應(yīng)用環(huán)境就大多是屬于顯示屏為黑底的應(yīng)用了.

四、液晶顯示器的分類(lèi)液晶顯示器主要可以分為三種，即TN型、STN型及TFT型。1、TN型（TwistedNematic）TN型液晶顯示器的基本構(gòu)造為上下兩片導(dǎo)電玻璃基板，期間注入向列型（Nematic）的液晶，上下基板外側(cè)各加上一片偏光板，另外并在導(dǎo)電膜上涂布一層摩擦過(guò)形成極細(xì)溝紋的配向膜，由于液晶分子擁有液體的流動(dòng)特性，很容易順著溝紋方向排列，當(dāng)液晶填入上下基板溝紋方向，以90度垂直配置的內(nèi)部，接近基板溝紋的束縛力較大，液晶分子會(huì)沿著上下基板溝紋方向排列，中間部分的液晶分子束縛力較小，會(huì)形成扭轉(zhuǎn)排列，且液晶的分子扭轉(zhuǎn)90度，故稱(chēng)為T(mén)N型。如果我們對(duì)上下兩塊玻璃之間施加電壓時(shí),

由于TN型液晶多為介電系數(shù)異方性為正型的液晶(ε//

>ε⊥

,代表著平行方向的介電系數(shù)比垂直方向的介電系數(shù)大,

因此當(dāng)液晶分子受電場(chǎng)影響時(shí),

其排列方向會(huì)傾向平行于電場(chǎng)方向.),

所以我們從圖10中便可以看到,

液晶分子的排列都變成站立著的.

此時(shí)通過(guò)上層偏光板的單方向的極化光波,

經(jīng)過(guò)液晶分子時(shí)便不會(huì)改變極化方向,

因此就無(wú)法通過(guò)下層偏光板.

ＴＮ型液晶顯示器的特點(diǎn)是快速響應(yīng)，高對(duì)比度，缺點(diǎn)是無(wú)法進(jìn)行大容量顯示，視角窄，因此它無(wú)法用于像電腦顯示器、手機(jī)之類(lèi)的產(chǎn)品，僅僅用于電子表、萬(wàn)年歷之類(lèi)的低檔產(chǎn)品。2、STN型（SuperTwistedNematic)

STN

LCD與TN型LCD在結(jié)構(gòu)上是很相似的,

其主要的差別在于

TN型的LCD,其液晶分子的排列,

由上到下旋轉(zhuǎn)的角度總共為90度.

而STN型LCD的液晶分子排列,

其旋轉(zhuǎn)的角度會(huì)大于180度,

一般為270度.(見(jiàn)圖)

正因?yàn)槠湫D(zhuǎn)的角度不一樣,

其特性也就跟著不一樣.

從圖13中TN型與STN型LCD的電壓對(duì)穿透率曲線可以知道,

當(dāng)電壓比較低時(shí),

光線的穿透率很高.

電壓很高時(shí),

光線的穿透率很低.

所以它們是屬于Normal

White的偏光板配置.

電壓在中間位置的時(shí)候,

TN型LCD的變化曲線比較平緩,

而STN型LCD的變化曲線則較為陡峭.

因此在TN型的LCD中,

當(dāng)穿透率由90%變化到10%時(shí),

相對(duì)應(yīng)的電壓差就比STN型的LCD來(lái)的較大。前面曾提到,

在液晶顯示器中,

是利用電壓來(lái)控制灰階的變化.

而在此TN與STN的不同特性,

便造成TN型的LCD,先天上它的灰階變化就比STN型的LCD來(lái)的多.

所以一般TN型的LCD多為6~8

bits的變化,

也就是64~256個(gè)灰階的變化.

而STN型的LCD最多為4

bits的變化

也就只有16階的灰階變化.除此之外STN與TN型的LCD還有一個(gè)不一樣的地方就是反應(yīng)時(shí)間(response

time)

一般STN型的LCD其反應(yīng)時(shí)間多在100ms以上

而TN型的LCD其反應(yīng)時(shí)間多為30~50ms

當(dāng)所顯示的影像變動(dòng)快速時(shí)

對(duì)STN型的LCD而言

就容易會(huì)有殘影的現(xiàn)象發(fā)生。ＳＴＮＬＣＤ的特點(diǎn)是寬視角、大容量顯示，缺點(diǎn)是響應(yīng)速度慢，因?yàn)槎嗦夫?qū)動(dòng)的存在使得ＳＴＮ的對(duì)比度要比ＴＮ下降很多3、TFT型（ThinFilmTransistor）TFT型液晶顯示器與前兩種顯示器在基本組件及原理上皆類(lèi)似，最大的不同點(diǎn)為驅(qū)動(dòng)方式的不同，TN和STN型皆采用單純矩陣式電路驅(qū)動(dòng)，而TFT型采用精密矩陣式電路驅(qū)動(dòng)。五、TFT(ThinFilmTransistor)LCD介紹TFT

LCD的中文翻譯名稱(chēng)就叫做薄膜晶體管液晶顯示器。液晶顯示器需要電壓控制來(lái)產(chǎn)生灰階.

而利用薄膜晶體管來(lái)產(chǎn)生電壓,以控制液晶轉(zhuǎn)向的顯示器,

就叫做TFT

LCD.

從切面結(jié)構(gòu)圖來(lái)看,

在上下兩層玻璃間,

夾著液晶,

便會(huì)形成平行板電容器,

我們稱(chēng)之為CLC(capacitor

of

liquid

crystal).

它的大小約為0.1pF。1、概念但是實(shí)際應(yīng)用上,

這個(gè)電容并無(wú)法將電壓保持到下一次再更新畫(huà)面數(shù)據(jù)的時(shí)候.

也就是說(shuō)當(dāng)TFT對(duì)這個(gè)電容充好電時(shí),

它并無(wú)法將電壓保持住,

直到下一次TFT再對(duì)此點(diǎn)充電的時(shí)候.(以一般60Hz的畫(huà)面更新頻率,

需要保持約16ms的時(shí)間.)

這樣一來(lái),

電壓有了變化,

所顯示的灰階就會(huì)不正確.

因此一般在面板的設(shè)計(jì)上,

會(huì)再加一個(gè)儲(chǔ)存電容CS(storage

capacitor

大約為0.5pF),

以便讓充好電的電壓能保持到下一次更新畫(huà)面的時(shí)候.

不過(guò)正確的來(lái)說(shuō),

長(zhǎng)在玻璃上的TFT本身,只是一個(gè)使用晶體管制作的開(kāi)關(guān).

它主要的工作是決定LCD

source

driver上的電壓是不是要充到這個(gè)點(diǎn)來(lái).

至于這個(gè)點(diǎn)要充到多高的電壓,

以便顯示出怎樣的灰階.

都是由外面的LCD

source

driver來(lái)決定的.2、基本構(gòu)成基本構(gòu)造背光板(BACKLIGHT)下偏光片(DOWNPOLARIZER)薄膜基板(TFTSUBSTRATE)液晶(LIQUIDCRYSTAL)彩色濾光片(COLORFILTER)上偏光片(UPPOLARIZER)TFTLCD構(gòu)造剖面圖背光板(back

light,

BL)

在一般的CRT屏幕,

是利用高速的電子槍發(fā)射出電子,

打擊在銀光幕上的熒光粉,

藉以產(chǎn)生亮光,

來(lái)顯示出畫(huà)面.

然而液晶顯示器本身,

僅能控制光線通過(guò)的亮度,

本身并無(wú)發(fā)光的功能.

因此,液晶顯示器就必須加上一個(gè)背光板,

來(lái)提供一個(gè)高亮度,而且亮度分布均勻的光源.

我們?cè)趫D中可以看到,

組成背光板的主要零件有燈管(冷陰極管),

反射板,

導(dǎo)光板,

prism

sheet,

擴(kuò)散板等等.

燈管是主要的發(fā)光零件,

藉由導(dǎo)光板,

將光線分布到各處.

而反射板則將光線限制住都只往TFT

LCD的方向前進(jìn).

最后藉由prism

sheet及擴(kuò)散板的幫忙,

將光線均勻的分布到各個(gè)區(qū)域去,

提供給TFT

LCD一個(gè)明亮的光源.

而TFT

LCD則藉由電壓控制液晶的轉(zhuǎn)動(dòng),

控制通過(guò)光線的亮度,

藉以形成不同的灰階.框膠(Sealant)及spacer

框膠的用途,就是要讓液晶面板中的上下兩層玻璃,

能夠緊密黏住,

并且提供面板中的液晶分子與外界的阻隔,所以框膠正如其名,是圍繞于面板四周,

將液晶分子框限于面板之內(nèi).

而spacer主要是提供上下兩層玻璃的支撐,

它必須均勻的分布在玻璃基板上,

不然一但分布不均造成部分spacer聚集在一起,

反而會(huì)阻礙光線通過(guò),

也無(wú)法維持上下兩片玻璃的適當(dāng)間隙(gap),

會(huì)成電場(chǎng)分布不均的現(xiàn)象,

進(jìn)而影響液晶的灰階表現(xiàn).

G1G2G3GmGm-1S1S2S3Sn-1SnSource線儲(chǔ)存電容Gate線液晶電容TFTcomITOCLCArray面板說(shuō)明G1G2G3GmGm-2Gm-1S1S2S3Sn-2Sn-1SnArray面板示意圖保持電容TFT元件加入電壓液晶3、重要參數(shù)開(kāi)口率液晶顯示器中有一個(gè)很重要的規(guī)格就是亮度,

而決定亮度最重要的因素就是開(kāi)口率.

開(kāi)口率是什么呢?

簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)就是光線能透過(guò)的有效區(qū)域比例.

如圖是一個(gè)液晶顯示器從正上方或是正下方看過(guò)去的結(jié)構(gòu)圖.

當(dāng)光線經(jīng)由背光板發(fā)射出來(lái)時(shí),

并不是所有的光線都能穿過(guò)面板,

像是給LCD

source驅(qū)動(dòng)芯片及gate驅(qū)動(dòng)芯片用的信號(hào)走線,

以及TFT本身,

還有儲(chǔ)存電壓用的儲(chǔ)存電容等等.

這些地方除了不完全透光外,

也由于經(jīng)過(guò)這些地方的光線

并不受到電壓的控制,而無(wú)法顯示正確的灰階,

所以都需利用black

matrix加以遮蔽,

以免干擾到其它透光區(qū)域的正確亮度.

所以有效的透光區(qū)域,

就只剩下如同所顯示的區(qū)域而已.

這一塊有效的透光區(qū)域,

與全部面積的比例就稱(chēng)之為開(kāi)口率.

當(dāng)光線從背光板發(fā)射出來(lái),

會(huì)依序穿過(guò)偏光板,

玻璃,

液晶,

彩色濾光片等等.

假設(shè)各個(gè)零件的穿透率如以下所示:

偏光板:

50%(因?yàn)槠渲粶?zhǔn)許單方向的極化光波通過(guò))

玻璃:95%(需要計(jì)算上下兩片)

液晶:95%

開(kāi)口率:50%(有效透光區(qū)域只有一半)

彩色濾光片:27%(假設(shè)材質(zhì)本身的穿透率為80%,但由于濾光片本身涂有色彩,

只能容許該色彩的光波通過(guò).

以RGB三原色來(lái)說(shuō),

只能容許三種其中一種通過(guò).

所以?xún)H剩下三分之一的亮度.

所以總共只能通過(guò)80%*33%=27%.)

以上述的穿透率來(lái)計(jì)算,

從背光板出發(fā)的光線只會(huì)剩下6%.

因此在TFT

LCD的設(shè)計(jì)中,

要盡量提高開(kāi)口率的原因.

只要提高開(kāi)口率,

便可以增加亮度,

而同時(shí)背光板的亮度也不用那么高,

可以節(jié)省耗電及花費(fèi)。響應(yīng)時(shí)間所謂“響應(yīng)時(shí)間”，就是顯示器對(duì)于輸入信號(hào)的反應(yīng)速度，也就是液晶由暗轉(zhuǎn)亮或者是由亮轉(zhuǎn)暗的反應(yīng)時(shí)間一般來(lái)說(shuō)，液晶顯示器的響應(yīng)時(shí)間包括上升時(shí)間和下降時(shí)間，上升時(shí)間是從加電到液晶分子完全扭轉(zhuǎn)至最大角度的時(shí)間，即加電到信號(hào)顯示正常的時(shí)間，而下降時(shí)間則相反。所以，響應(yīng)時(shí)間其實(shí)是整個(gè)液晶動(dòng)作的總體反應(yīng)時(shí)間。根據(jù)ISO的相關(guān)規(guī)定，目前市場(chǎng)上液晶顯示器所標(biāo)注的響應(yīng)時(shí)間指標(biāo)是從10%亮度到90%亮度明暗變化時(shí)的上升與下降時(shí)間。響應(yīng)時(shí)間越小則使用者在看運(yùn)動(dòng)畫(huà)面時(shí)不會(huì)出現(xiàn)尾影拖拽的感覺(jué)。許多TFT-LCD在動(dòng)畫(huà)顯示上會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，其原因?yàn)橐壕У捻憫?yīng)時(shí)間太長(zhǎng)了。一般顯示器響應(yīng)時(shí)間應(yīng)該在20~30ms之間，與標(biāo)準(zhǔn)電影格式來(lái)相比，電影一秒可以顯示25個(gè)畫(huà)面（每個(gè)畫(huà)面約40ms）。當(dāng)以液晶顯示器播放高速（如噴氣式機(jī)飛過(guò)村莊或旗幟飄揚(yáng)）的動(dòng)畫(huà)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)模糊拖影的動(dòng)畫(huà)。響應(yīng)時(shí)間50ms=1/0.050=每秒顯示器能夠顯示20幀畫(huà)面響應(yīng)時(shí)間30ms=1/0.030=每秒顯示器能夠顯示33幀畫(huà)面視角當(dāng)背光源的入射光通過(guò)偏光片、液晶層及導(dǎo)向膜后，輸出光便具備了特定的方向特性，也就是說(shuō)，大多數(shù)從屏幕射出的光是垂直方向的。假如從一個(gè)非常斜的角度觀看一個(gè)全白的畫(huà)面，我們可能會(huì)看到黑色或是色彩失真。這個(gè)效應(yīng)在某些場(chǎng)合有用，但在大部份的應(yīng)用上是我們不想要的。制造商們已經(jīng)花了很多時(shí)間來(lái)試圖改善液晶顯示器的視角特性，有數(shù)種廣視角技術(shù)被提出：IPS(IN-PLANE-SWITCHING、MVA(MULTI-DOMAINVERTICALALIGNMENT)、TN+FILM。這些技術(shù)都能把液晶顯示器的視角增加到160度。TN+film

所謂TN+film就是在原來(lái)的TN型