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一、什么是液晶 初中物理就学习过物质有三态：固态、液态和气态。其实所谓的三态只是大致的区分，有些物质的固态可以再被细分出不同性质的状态。同样，液体也同样可具有不同的“态”，其中分子排列具有方向性的液体我们就称之为“液态晶体”，简称“液晶”。 一般的固态晶体具有方向性，所以它们的许多物理特性也具有方向性。液态晶体在具有一般晶体的方向性的同时又具有液体的流动性。如果要改变固态晶体方向必须旋转整个晶体，而液态晶体就不同了，它的方向可由电场或磁场来控制。 STN和TFT都是使用一种被称为“向列型”液晶(Nematic)的物质，它呈丝状，利用电场来控制“丝状”液晶的方向是应用上常用的方法。用液态晶体制作的组件，通常都将液态晶体包在两片玻璃中。在玻璃的表面镀一层叫做配向剂的物质，由它的种类及处理方法可控制在没有外电场时液晶的排列情况。 二、STN液晶原理 世界上第一台液晶显示器出现在七十年代初，被称之为TN型液晶显示器(Twisted Nematic，扭曲向列)。八十年代，STN型液晶显示器(Super Twisted Nematic，超扭曲向列)出现，同时TFT液晶显示器(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)技术被提出。 我们就先来讲讲TN型液晶的原理，STN LCD和TN LCD的显示原理相同，只是液晶分子的扭曲角度不同。 向列型液晶夹在两片玻璃中间，这种玻璃的表面上先镀有一层透明而导电的薄膜以作电极之用，然后在有薄膜电极的玻璃上镀表面配向剂，以使液晶顺着一个特定且平行于玻璃表面的方向排列。液晶的自然状态具有90度的扭曲，利用电场可使液晶旋转，液晶的折射系数随液晶的方向而改变，影响的结果是光经过TN型液晶后偏极性发生变化。只要选择适当的厚度使光的偏极性刚好改变90°，就可利用两个平行偏光片使得光完全不能通过。而足够大的电压又可以使得液晶方向与电场方向平行，这样光的偏极性就不会改变，光就可通过第二个偏光片。于是，就可控制光的明暗了。前面说了，STN型液晶与TN型液晶的显示原理相同，只是它将入射光旋转180～270度，而不是90度。而且，单纯的TN型液晶显示器本身只有明暗两种变化。而STN液晶则以淡绿色和橘色为主。但如果在传统单色STN液晶显示器加上一彩色滤光片，并将单色显示矩阵中的每一像素分成三个子像素，分别通过彩色滤光片显示红、绿、蓝三原色，就可以显示出色彩了。 三、TFT液晶原理 由于TN和STN型的液晶的显示原理所限，如果它的显示部份越做越大，那么中心部份的电极反应时间可能就会比较长。其实这对于手机来讲并不是很大的问题，因为目前的手机显示屏都比较小，液晶反应时间的影响就比较小。但是对于笔记本等需要大屏幕液晶显示器的设备来说，太慢的液晶反应时间就会严重影响显示效果，因此TFT液晶技术引起了厂商的注意。并且，彩屏在手机中应用得越来越多，在新一代产品中很多都支持65536色显示，有的甚至支持16万色显示，这时TFT的高对比度，色彩丰富的优势就更显得重要了。 STN型液晶属于反射式LCD器件，它的好处是功耗小，但在比较暗的环境中清晰度很差，所以不得不配备外部照明光源。而TFT液晶采用“背透”与“反射”相结合的方式，在液晶的背部设置特殊光管。这就是为什么我们看到有的手机显示屏旁好像有“照明灯”，而有的手机的光线则好像是显示屏本身发出来的原因了。而且，液晶显示屏的背光技术也在不断地进步，由单色到彩色，由厚到薄，由侧置荧光灯式到平板荧光灯式。 顺便提一下，反射式LCD器件有黑底白字符(NB)和白底黑字符(NN)两种，最近我们看到的V70的显示屏就是属于NB型，当然这肯定是融合了最新技术的增强型NB。好了，我们还是言归正传，继续来讲TFT液晶屏的显示原理。TFT液晶显示技术采用了“主动式矩阵”的方式来驱动。方法是利用薄膜技术所做成的电晶体电极，利用扫描的方法“主动地”控制任意一个显示点的开与关。光源照射时先通过下偏光板向上透出，借助液晶分子传导光线。电极导通时，液晶分子就像TN液晶的排列状态一样会发生改变，也通过遮光和透光来达到显示的目的。听起来这和TN型液晶的显示原理差不多，的确如此。但不同的是，由于FET晶体管具有电容效应，能够保持电位状态，已经透光的液晶分子会一直保持这种状态，直到FET电极下一次再加电改变其排列方式为止。而TN型液晶就没有这个特性，液晶分子一旦没有加以电场，立刻就返回原来的状态，这是TFT液晶和TN液晶显示原理的最大不同。 TFT液晶为每个像素都设有一个半导体开关，其加工工艺类似于大规模集成电路。由于每个像素都可以通过点脉冲直接控制，因而，每个节点都相对独立，并可以进行连续控制，这样的设计不仅提高了显示屏的反应速度，同时可以精确控制显示灰度，所以TFT液晶的色彩更逼真。
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发表于 2009-3-13 23:42:23
