发布时间 : 星期日 文章2012年度光电显示技术课程复习大纲更新完毕开始阅读c08b6cdf195f312b3169a5a4
第三章 液晶显示（LCD）
一、液晶结构及光学特性 1、液晶的特征：
1) 具有象液体一样的流动性和连续性； 2) 具有象晶体一样的各向异性。
2、单光轴的光学各异性为液晶带来特有的光学特性：
1) 使入射光的前进方向向液晶分子长轴(即指向矢n)方向偏转；
2) 改变入射光的偏振状态（线偏振，圆偏振，椭圆偏振）或偏振的方向； 3) 使入射偏振光相应于左旋光或右旋光进行反射或透射 3、阈值电压Vth
引起最大透光强度10%(负型)或90%(正型)的外加电压值(对交流则是外加电压的均方根值)。标志了液晶电子效应有可观察反应的起始电压值。 Vth越小，显示器件的工作电压越低。 4、 饱和电压VS：
对应于最大透光强度90%(负型)或10%(正型)的外加电压值。标志了液晶显示器件得到最大对比度的外电压值，VS小则易获得良好的显示效果，降低功耗。 5、 陡度β和比陡度?定义：
?＝VSVth1 ，?＝ ?VS-Vth?-1Vth二、TN-LCD结构及工作原理
1）结构：如图3-1所示两块导电玻璃基板中间充入预扭曲、预倾斜的约为10μm厚具有正介电各向异性向列液晶(Np液晶)，液晶分子沿面排列，液晶分子长轴在上下基片之间连续扭曲90°，形成扭曲(TN)排列，上下极板按照扭曲方向分别安装线偏振片。 2）显示原理：
如图3-2所示，液晶盒不加电时：入射光经旋光后可以经正交的偏振片，显示亮态。液晶盒加电时：若在液晶盒上加电压超过阈值Vth后，Np型液晶分子长轴开始沿电场倾斜，当电压达到2Vth时，除电极表面分子外，所有液晶盒两电极之间的液晶分子均变成沿电场方向排列。此时，TN型液晶的90°旋光性能消失，入射光不通过显示暗态。
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图3-1 TN型液晶结构
图3-2 TN型液晶显示原理
三、对典型的液晶显示类型列表对比总结
关注哪些采用了偏振片，液晶分子类型（采用的是P型还是N型液晶）
四、静态驱动、动态驱动、交叉效应的定义及其成因和特点。 1. 静态驱动
定义：各像素均可直接寻址的显示器件，各显示段的电极（像素），处于显示态（帧周期）时分别连续施加驱动信号，处于非显示态时均不施加驱动信号的驱动方式。
特点：帧内数据不变，无闪烁。 2. 动态驱动
定义：在帧周期内，各显示区域在固定时间段内被选通、驱动，也称为时间分割显示。 特点：实现相同亮度则功耗较静态驱动大。
3. 在各类显示器件中实现灰度控制可有哪些方法？各自的缺点
1）空间灰度调制：将一个像素划分为若干个单独可控的“子像素”，通过控制子像素被选通数目，实现灰度显示。缺点：
? 像素不能分割成很多子像素，从而不能产生很多灰度级； ? 增加了微细加工的成本，或牺牲空间分辨力； ? 增加驱动、控制电路数量。
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2）时间灰度调制：在一个时间单位内，控制显示像素选通、截止的时间长短而实现灰度显示。
? 帧分解调制法：将1帧的时间划分为多帧子图像，根据灰度不同，选通子帧数也不同。缺
点，对于响应速度慢的器件将引起闪烁。
? 脉宽调制法：把行寻址周期再分成若干子段，根据灰度要求，由列电极按灰度比例加选通
或不选通电压。缺点
4. 交叉效应，它在图像显示时具有哪些危害？
交叉效应原指多路通信中两条不相干线路之间的“串音”现象。在显示技术中，表现为显示器上不相干的像素之间的驱动电压相互影响造成“串扰”的显示效果。即当一个像素上施加电压时，附近未被选中的像素也会有一定的电压。通常被选通的像素称为选择点，而同一行或同一列上与该点相邻的像素称为半选择点，而其余点称为非选择点。
交叉效应在图像显示时的主要危害表现为：选择点与半选择点电压接近，当外加电压超过阈值电压后，半选择点会逐步呈显示状态，造成对比度下降；半选择点与非选择点上电压不一样，交叉效应对他们的影响程度不一，造成明暗状态不一，导致图像画面不均匀。
五、显示器件寻址方式分类：
? 扫描寻址（非平板显示，CRT）
? 直接寻址（每个像素均有独立驱动引线）、 ? 矩阵寻址（信号电极、扫描电极） ? 其他寻址。
六、液晶驱动的特点：
1. 交流驱动：液晶在直流电压作用下会发生电解，必须使用交流驱动，并且限定交流成分中的直流分量不大于几十mV；
2. 无极性：液晶等效电阻很大，可看作绝缘体（属电压驱动）。可将每一个像素等效为一个无极性电容（高频不可忽略），正压和负压驱动相同。
3. 响应时间长：液晶在外电场作用下发生弹性体连续变形从而改变光学特性，但响应时间（弛豫时间）长（百毫秒量级）。外场频率小于数千Hz时，交变驱动电压的作用效果不取决于其峰值，而仅与外加电压的有效值有关——寻址依据。
七、有源矩阵驱动相比无源矩阵驱动解决了哪些技术难关？
有源矩阵驱动方式，使每个像素可以独立驱动，从而克服了无源矩阵驱动中不可避免的交叉效应，实现多路视频画面。
且大部分有源驱动器件均具有存储特性，还可以解决由于无源矩阵驱动中，随驱动路数多，占空比变小，而带来的驱动路数的宽容度下降及像素亮度变暗，需要更高亮度的背光源等一系列问题。
八、二端有源器件的特点及其显示驱动方法 1. 结构特点：
在液晶像素上串连一个二极管，使像素点具有非线性特性（单向导通），可突破扫描行数存在的
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极限问题。
2. 显示驱动方法（见图3-3）：
扫描电极X：未扫描的为负电平，只有被扫描的电极才为零电压； 信号电极Y：未选通的为零电压，被选通的列为负电平； 逐行扫描：通过扫描电极的逐行扫描实现整个屏幕的显示。
非选点：除被选择的像素外，所有的二极管均处于反偏而截止，这些像素上没有电压，完全消除了交叉效应。
图3-3 二极管寻址矩阵液晶显示屏等效电路 图3-4 TFT矩阵结构图
九、三端端有源器件（TFT AM-LCD）结构特点及其显示驱动方法 1. 矩阵结构特征（如图3-3）：
? 扫描电极X：同一行中与液晶像素串联场效应管的栅极是连在一起的，构成行扫描电极X，
也称栅极母线；
? 信号电极Y：将同列中各FET的漏极连在一起，称为漏极母线。 ? FET的源极与液晶像素电极相连。
? 为增加像素驰豫时间，液晶橡树并联一合适的电容。 ? 液晶的上电极（上基板），在等效电路中接地。 2. 显示驱动方法（见图3-4）：
行扫描：当扫描到液晶某一行时，扫描脉冲控制使该行上的全部FET栅极导通，同时将各列信号电压加到液晶像素上，则该行图像得以显示，同时对并联电容充电；
行存储：该行扫描结束后，各FET处于开路状态即与列电极隔开，不受其他行扫描影响。电容存储电荷使该行液晶像素图像保持一帧时间；
帧实现：通过依次的逐行扫描实现整幅图像的显示。
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