液晶顯示器基礎

液晶顯示器基礎

什 么 是 TFT
TFT（Thin Film Transistor）為薄膜晶體管有源矩陣液晶顯示器件，在每個像素點上設計一個場效應開關管，這樣就容易實現真彩色、高分辨率的液晶顯示器件。現在的TFT型液晶一般都實現了18bit以上的彩色(218色)，在分辨率上，實現VGA(640×480)、SVGA(800×600)、XGA(1024×768)、SXGA(1280×1024)甚至UXGA(1600×1200)都已成為現實。
什么是LCD液晶顯示器
　LCD(Liquid Crystal Display)液晶顯示器使用了目前 新的全彩顯示技術，而且原理簡單易懂。 基本上，整個液晶顯示技術的概念是利用液晶的物理特性：通電時導通，排列變的有秩序，使光線容易通過；不通電時排列混亂，阻止光線通過。讓液晶如閘門般地阻隔或讓光線穿透。就技術面而言，液晶面板包含了兩片相當精致的無鈉玻璃素材，稱為Substrates，中間夾著一層液晶。當光束通過這層液晶時，液晶本身會排排站立或扭轉呈不規則狀，因而阻隔或使光束順利通過。
　　規則LCD遵守一系列與CRT顯示不同的規則。LCD克服了CRT體積龐大、耗電和閃爍的缺點，但也同時帶來了造價過高、視角不廣以及彩色顯示不理想等問題。CRT顯示可選擇一系列分辨率，而且能按屏幕要求加以調整，但LCD屏只含有固定數量的液晶單元，只能在全屏幕使用一種分辨率顯示(每個單元就是一個像素)。CRT通常有三個電子槍，射出的電子流必須精確聚集，否則就得不到清晰的圖像顯示。但LCD不存在聚焦問題，因為每個液晶單元都是單獨開關的。這正是同樣一幅圖在LCD屏幕上為什么如此清晰的原因。LCD也不必關心刷新頻率和閃爍，液晶單元要么開，要么關，所以在40-60Hz這樣的低刷新頻率下顯示的圖像不會比75Hz下顯示的圖像更閃爍。 但另一方面，LCD屏的液晶單元極易出現暇疵。對1024x768的屏幕來說，每個像素都由三個單元構成，分別負責紅、綠和藍色的顯示一所以總共約需240萬個單元(1024x768x3=2359296)。很難保證所有這些單元都完好無損。 有可能的是，其中一部分己經短路(出現"亮點")，或者斷路(出現"黑點")。有些顧客可能認為如此高昂的價格應該買到完美的LCD顯示屏-很不幸這不是現實， 多能挑到暇點不特別明顯的屏幕而已。
　　LCD顯示屏包含了在CRT技術中未曾用到的一些東西。為屏幕提供光源的是盤繞在其背后的熒光管。有些時候，我們會發現屏幕的某一部分出現異常亮的線條。也可能出現一些不雅的條紋，一幅特殊的淺色或深色圖像會對相鄰的顯示區域造成影響。此外，一些相當精密的圖案(比如經抖動處理的圖像)可能在液晶顯示屏上出現難看的波紋或者干擾紋。 另外還有一個視角或者"觀察角度"的問題。LCD之所以存在視角問題，是由于它采用的是光線透射機制，會對穿過屏幕的光線進行調節。而CRT是一種光線發射系統。對CRT來說，屏幕背后的特殊材料(熒光粉)能主動發射出光線。而在LCD中，雖然光線能穿透正確的像素，但傾斜的光線也會穿透相鄰的像素，所以從正常視角之外觀看時會發現顏色嚴重失真。
TFT液晶顯示器原理
TFT型的液晶顯示器較為復雜，主要的構成包括了，螢光管、導光板、偏光板、濾光板、玻璃基板、配向膜、液晶材料、薄模式晶體管等等。首先液晶顯示器必須先利用背光源，也就是螢光燈管投射出光源，這些光源會先經過一個偏光板然后再經過液晶，這時液晶分子的排列方式進而改變穿透液晶的光線角度。然后這些光線接下來還必須經過前方的彩色的濾光膜與另一塊偏光板。因此我們只要改變刺激液晶的電壓值就可以控制 后出現的光線強度與色彩，并進而能在液晶面板上變化出有不同深淺的顏色組合了。
液晶屏幕的驅動方式
單純矩陣驅動方式是由垂直與水平方向的電極所構成，選擇要驅動的部份由水平方向電壓來控制，垂直方向的電極則負責驅動液晶分子。
在TN與STN型的液晶顯示器中，所使用單純驅動電極的方式，都是采用X、Y軸的交*方式來驅動，如下圖所示，因此如果顯示部份越做越大的話，那么中心部份的電極反應時間可能就會比較久。而為了讓屏幕顯示一致，整體速度上就會變慢。講的簡單一點，就好象是CRT顯示器的屏幕更新頻率不夠快，那是使用者就會感到屏幕閃爍、跳動；或著是當需要快速3D動畫顯示時，但顯示器的顯示速度卻無法跟上，顯示出來的要果可能就會有延遲的現象。所以，早期的液晶顯示器在尺寸上有一定的限制，而且并不適合拿來看電影、或是玩3D游戲。
主動式矩陣的驅動方式是讓每個畫素都對應一個組電極，它個構造有點像DRAM的回路方式，電壓以掃描的（或稱作一定時間充電）方式，來表示每個畫素的狀態。
為了改善此一情形，后來液晶顯示技術采用了主動式矩陣（active-matrix addressing）的方式來驅動，這是目前達到高資料密度液晶顯示效果的理想裝置，且分辨率極高。方法是利用薄膜技術所做成的硅晶體管電極，利用掃描法來選擇任意一個顯示點（pixel）的開與關。這其實是利用薄膜式晶體管的非線性功能來取代不易控制的液晶非線性功能。
在TFT型液晶顯器中，導電玻璃上畫上網狀的細小線路，電極則由是薄膜式晶體管所排列而成的矩陣開關，在每個線路相交的地方則有著一弄控制匣，雖然驅動訊號快速地在各顯示點掃瞄而過，但只有電極上晶體管矩陣中被選擇的顯示點得到足以驅動液晶分子的電壓，使液晶分子軸轉向而成「亮」的對比，不被選擇的顯示點自然就是「暗」的對比，也因此避免了顯示功能對液晶電場效應能力的依*。

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