LCD顯示器成像原理

LCD顯示器成像原理液晶顯示器（LCD）目前科技信息產(chǎn)品都朝著輕、薄、短、小的目標(biāo)發(fā)展，在計算機周邊中擁有悠久歷史的顯示器產(chǎn)品當(dāng)然也不例外。在便于攜帶與搬運為前題之下，傳統(tǒng)的顯示方式如CRT映像管顯示器及LED顯示板等等，皆受制于體積過大或耗電量甚巨等因素，無法達(dá)成使用者的實際需求。而液晶顯示技術(shù)的發(fā)展正好切合目前信息產(chǎn)品的潮流，無論是直角顯示、低耗電量、體積小、還是零輻射等優(yōu)點，都能讓使用者享受最佳的視覺環(huán)境。液晶的誕生要追溯液晶顯示器的來源，必須先從「液晶」的誕生開始講起。在公元1888年，一位奧地利的植物學(xué)家，菲德烈．萊尼澤（FriedrichReinitzer）發(fā)現(xiàn)了一種特殊的物質(zhì)。他從植物中提煉出一種稱為螺旋性甲苯酸鹽的化合物，在為這種化合物做加熱實驗時，意外的發(fā)現(xiàn)此種化合物具有兩個不同溫度的熔點。而它的狀態(tài)介于我們一般所熟知的液態(tài)與固態(tài)物質(zhì)之間，有點類似肥皂水的膠狀溶液，但它在某一溫度范圍內(nèi)卻具有液體和結(jié)晶雙方性質(zhì)的物質(zhì)，也由于其獨特的狀態(tài)，后來便把它命名為「LiquidCrystal」，就是液態(tài)結(jié)晶物質(zhì)的意思。不過，雖然液晶早在1888年就被發(fā)現(xiàn)，但是真正實用在生活周遭的用品時，卻是在80年后的事情了。公元1968年，在美國RCA公司（收音機與電視的發(fā)明公司）的沙諾夫研發(fā)中心，工程師們發(fā)現(xiàn)液晶分子會受到電壓的影響，改變其分子的排列狀態(tài)，并且可以讓射入的光線產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。利用此一原理，RCA公司發(fā)明了世界第一臺使用液晶顯示的屏幕。爾后，液晶顯示技術(shù)被廣泛的用在一般的電子產(chǎn)品中，舉凡計算器、電子表、屏幕、醫(yī)院所使用的儀器（因為有輻射計量的考慮）或是數(shù)字相機上面的屏幕等等。令人玩味的是，液晶的發(fā)現(xiàn)比真空管或是陰極射線管還早，但世人了解此一現(xiàn)象的并不多，直到1962年才有第一本，由RCA研究小組的化學(xué)家喬．卡司特雷諾（JoeCastellano）先生所出版的書籍來描述。而與映像管相同的，這兩項技術(shù)雖然都是由美國的RCA公司所發(fā)明的，卻分別被日本的新力（Sony）與夏普（Sharp）兩家公司發(fā)揚光大。什么是液晶液晶顯示器是以液晶材料為基本組件，由于液晶是介于固態(tài)和液態(tài)之間，不但具有固態(tài)晶體光學(xué)特性，又具有液態(tài)流動特性，所以已經(jīng)可以說是一個中間相。而要了解液晶的所產(chǎn)生的光電效應(yīng)，我們必須來解釋液晶的物理特性，包括它的粘性（visco-sity）與彈性（elasticity）和其極化性（polarizalility）。液晶的粘性和彈性從流體力學(xué)的觀點來看，可說是一個具有排列性質(zhì)的液體，依照作用力量不同的方向，應(yīng)該有不同的效果。就好象是將一把短木棍扔進(jìn)流動的河水中，短木棍隨著河水流著，起初顯得凌亂，過了一會兒，所有短木棍的長軸都自然的變成與河水流動的方向一致，這表示著次粘性最低的流動方式，也是流動自由能最低的一個物理模型。此外，液晶除了有粘性的反應(yīng)外，還具有彈性的反應(yīng)，它們都是對于外加的力量，呈現(xiàn)了方向性的效果。也因此光線射入液晶物質(zhì)中，必然會按照液晶分子的排列方式行進(jìn)，產(chǎn)生了自然的偏轉(zhuǎn)現(xiàn)像。至于液晶分子中的電子結(jié)構(gòu)，都具備著很強的電子共軛運動能力，所以當(dāng)液晶分子受到外加電場的作用，便很容易的被極化產(chǎn)生感應(yīng)偶極性（induceddipolar），這也是液晶分子之間互相作用力量的來源。而一般電子產(chǎn)品中所用的液晶顯示器，就是是利用液晶的光電效應(yīng)，藉由外部的電壓控制，再透過液晶分子的折射特性，以及對光線的旋轉(zhuǎn)能力來獲得亮暗情況（或著稱為可視光學(xué)的對比），進(jìn)而達(dá)到顯像的目的。液晶顯示器的種類液晶顯示器，英文通稱為LCD（LiquidCrystalDisplay），是屬于平面顯示器的一種，依驅(qū)動方式來分類可分為靜態(tài)驅(qū)動（Static）、單純矩陣驅(qū)動（SimpleMatrix）以及主動矩陣驅(qū)動（ActiveMatrix）三種。其中，被動矩陣型又可分為扭轉(zhuǎn)式向列型（TwistedNematic；TN）、超扭轉(zhuǎn)式向列型（SuperTwistedNematic；STN）及其它被動矩陣驅(qū)動液晶顯示器；而主動矩陣型大致可區(qū)分為薄膜式晶體管型（ThinFilmTransistor；TFT）及二端子二極管型（Metal/Insulator/Metal；MIM）二種方式。（詳細(xì)的分類請參考附圖）鼓TN堆、欄ST稅N插及冶TF委T莖型液助晶顯擦示器侮因其麻利用象液晶估分子常扭轉(zhuǎn)被原理忍之不綁同，儀在視吸角、逢彩色佩、對餓比及條動畫乒顯示茅品質(zhì)姜上有閥高低購程次弓之差御別，陰使其鍵在產(chǎn)松品的騾應(yīng)用烤范圍傾分類驚亦有遞明顯摸區(qū)隔蹄。以進(jìn)目前雖液晶表顯示薄技術(shù)畏所應(yīng)月用的蘿范圍際以及舊層次遺而言招，主射動式船矩陣將驅(qū)動踐技術(shù)蘋是以舊薄膜絞式晶詳體管頁型（奮TF憲T船）為局主流削，多遠(yuǎn)應(yīng)用散于筆鞋記型上計算漸機及寫動畫簡、影甜像處睡理產(chǎn)吸品。各而單艘純矩些陣驅(qū)您動技禍術(shù)目寬前則雷以扭嫁轉(zhuǎn)向望列（考TN談）、白以及皮超扭醬轉(zhuǎn)向涂列（羅ST蒜N洋）為蠶主，疏目前昌的應(yīng)浴用多辛以文拘書處異理器賭以及齒消費朵性產(chǎn)藏品為津主。某在這究之中筋，胸TF菜T鞠液晶撓顯示詳器所踏需的輛資金論投入滿以及質(zhì)技術(shù)框需求最較高淺，而莫TN尾及莊ST獵N畜所需林的技小術(shù)及探資金葛需求感則相蔬對較輝低。棍液晶逃顯示屈器的富運作劉原理被如以驅(qū)上所故提，音目前蔬液晶篩顯示奮技術(shù)統(tǒng)大多助以網(wǎng)TN屯、煮ST渡N爽、帆TF鉛T掠三種慧技術(shù)櫻為主拴軸，儀因此續(xù)我們?nèi)痪瓦@撿從這漢三種掉技術(shù)票來探擔(dān)討它梨?zhèn)兊乃七\作蔥原理銅。裝TN暴型的蹄液晶哲顯示第技術(shù)狡可說拼是液離晶顯降示器太中最準(zhǔn)基本架的，振而之榜后其挎它種槐類的爺液晶社顯示條器也獅可說舍是以譜TN值型為稠原點賢來加壞以改妖良?；@同樣辭的，得它的鉗運作刪原理皺也較測其它煌技術(shù)鹿來的較簡單烈，請井讀者躁參照裳下方升的圖叢片。度圖中考所表桂示的減是辭TN餐型液回晶顯蜻示器爹的簡描易構(gòu)么造圖懇，包鴿括了蘿垂直振方向合與水望平方胞向的牧偏光球板，姿具有扁細(xì)紋隆溝槽軌的配張向膜喝，液憐晶材義料以他及導(dǎo)蠅電的題玻璃聞基板勾。驕其顯肥像原租理是綠將液革晶材態(tài)料置越于兩麗片貼家附光脾軸垂施直偏葬光板薄之透績明導(dǎo)鋸電玻霞璃間活，液費晶分何子會買依配銳向膜必的細(xì)副溝槽突方向鮮依序敢旋轉(zhuǎn)頑排列否，如像果電丙場未跨形成元，光姻線會籃順利都的從擊偏光滋板射叢入，羨依液世晶分岔子旋士轉(zhuǎn)其被行進(jìn)拿方向俊，然小后從科另一你邊射王出。蕩如果醫(yī)在兩惕片導(dǎo)慕電玻剖璃通魂電之頁后，榮兩片某玻璃蒜間會療造成學(xué)電場水，進(jìn)否而影披響其帶間液五晶分棵子的殃排列天，使塞其分垮子棒搜進(jìn)行改扭轉(zhuǎn)各，光強線便寬無法吳穿透剛，進(jìn)鞭而遮硬住光內(nèi)源。澡這樣島所得芒到光放暗對幸比的氏現(xiàn)象述，叫括做扭柴轉(zhuǎn)式額向列言場效感應(yīng)，西簡稱助TN圣FE窄（璃tw董is復(fù)te晴d爛ne里ma初ti莫c準(zhǔn)fi業(yè)el躺d糕ef補fe館ct屆）。欲在電船子產(chǎn)泥品中悟所用則的液濫晶顯辰示器蘆，幾姿乎都恥是用躁扭轉(zhuǎn)返式向婦列場馬效應(yīng)油原理往所制死成。包ST錄N乖型的通顯示垂原理對也似瘦類似誘，如綱下圖鮮，不舟同的努是坑TN削扭轉(zhuǎn)酒式向沸列場鳳效應(yīng)信的液惹晶分丈子是篩將入閉射光騙旋轉(zhuǎn)繞90庫度，剩而巧ST設(shè)N綁超扭膜轉(zhuǎn)式黎向列東場效族應(yīng)是梅將入森射光艷旋轉(zhuǎn)似18暗0~騰27生0歇度。查要在果這邊父說明銀的是泊，單艷純的寨TN都液晶克顯示法器本染身只尤有明瓣暗兩脖種情尋形（親或稱蟻黑白芽），棚并沒幣有辦醋法做有到色慨彩的道變化學(xué)。而貫ST牌N途液晶賊顯示逗器牽錯涉液緒晶材課料的疏關(guān)系胖，以帽及光男線的紀(jì)干涉兆現(xiàn)象污，因叛此顯趕示的艘色調(diào)黑都以辨淡綠濕色與槽橘色撈為主烈。但鄉(xiāng)如果猾在傳孝統(tǒng)單錫色沿ST忘N摩液晶休顯示災(zāi)器加釀上一恐彩色惕濾光殘片（吐co迅lo運r餅fi想lt趣er補），廈并將宣單色阿顯示指矩陣袖之任草一像束素（務(wù)pi嚼xe擴l茅）分丸成三匪個子他像素惕（椒su們b-系pi潔xe輝l賠），夏分別雁透過脈彩色稱濾光攝片顯贊示紅鏈、綠末、藍(lán)喂三原匯色，殺再經(jīng)僵由三奪原色培比例插之調(diào)鉛和，納也可乒以顯演示出軋全彩喜模式惜的色電彩。姐另外許，恩TN擋型的蔬液晶但顯示及器如倘果顯巨示屏靜幕做練的越啞大，紙其屏境幕對謀比度禽就會兔顯得縱較差雹，不液過藉馳由維ST紅N創(chuàng)的改染良技雪術(shù)，僅則可立以彌韻補對給比度虛不足求的情未況。兩液晶構(gòu)屏幕扛的驅(qū)粗動方幫式爸在抬TN玻與數(shù)ST扛N不型的膛液晶糖顯示眾器中喬，所剪使用意單純虧驅(qū)動貌電極瀉的方火式，純都是遭采用痛X計、石Y拒軸的雹交叉幟方式戚來驅(qū)鬼動，澤如下妹圖所凍示，搬因此助如果靠顯示云部份痰越做糟越大貴的話撕，那斜么中敗心部廳份的喜電極婦反應(yīng)裹時間露可能率就會鴉比較笨久。繪而為丘了讓芬屏幕平顯示鎮(zhèn)一致中，整愉體速區(qū)度上供就會銷變慢斧。講倡的簡炭單一方點，盜就好產(chǎn)象是市CR喬T品顯示帖器的符屏幕缸更新促頻率辛不夠采快，遣那是楚使用新者就立會感桃到屏能幕閃淘爍、揀跳動霞；或牽著是伙當(dāng)需查要快踩速盲3D城動畫腫顯示犧時，思但顯默示器花的顯寫示速時度卻躲無法讀跟上張，顯獎示出通來的炭要果惠可能虛就會廳有延崗遲的掠現(xiàn)象屯。所典以，星早期卻的液疼晶顯魂示器棒在尺缺寸上腳有一腳定的嫩限制鬧，而哈且并值不適曾合拿艘來看吸電影視、或?qū)⑹峭骟@3D毅游戲憐。蛇為了賀改善撫此一擋情形更，后予來液肆晶顯工示技匯術(shù)采辛用了揀主動雁式矩攔陣（園ac墊ti顯ve忙-m像at栗ri某x摩ad尊dr綢es如si浴ng濁）的胸方式搞來驅(qū)培動，時這是拍目前傭達(dá)到扁高資品料密陶度液童晶顯吧示效塌果的帶理想五裝置制，且共分辨確率極落高。情方法半是利仗用薄戲膜技宿術(shù)所旱做成滴的硅糞晶體宣管電籮極，喉利用斧掃描貧法來歪選擇識任意培一個四顯示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