液晶显示器工作原理分析

　　液晶(-LiquidDisplay缩写)显示器的工作原理是：在电场的作用下，利用液晶分子的排列方向发生变化，使外光源透光率改变（），完成电一光变换，再利用R、G、B三基色信号的不同激励，通过红、绿、蓝三基色滤光膜，完成时域和空间域的彩色重显。与CRT型彩色显像管不同，它采用数字寻址、数字信号激励方式重显图像。
　　
　　众所周知，液晶具有固态特性，也具有液态特性。
　　
　　下图给出了超扭转向列型液晶显示(STN-LCD，SUperTwistedNemat-LiquidCrystalDisplay)单元的原理图。其基本构造是分上、下两层玻璃，中间加入液晶层，两层玻璃上分别涂有与偏振方向成90度的涂层，液晶层的液晶分子连续成90度方向扭转排列。
　　
　　以常亮型液晶板为例，当入射光从偏光板一侧射入时，只有轴向偏振光可以射入。偏振光进入液晶层后，由于液晶分子的排列方式使偏振光轴也产生90度旋转，使进入上层偏光板的光轴正好与偏振板光轴一致，光线顺利通过，如图1(a)所示。
　　
　　当在液晶层上加入后，液晶分子排列方向就与电场方向平行，液晶的旋光特性消失，进入上层偏光板光线的偏振轴与板的偏振轴正交，光线被阻断，如图1(b)所示。加入电压不同，就可以改变（调制）液晶板的透光率，实现图像的亮度调制。

　　上图给出了薄膜(TFT-LCD，Thin-FilmTransistor-LiquidCrystalDisplay)面板的结构示意图。下图给出了TFT-LCD结构示意图和驱动原理图。LCD显示器利用MOS场效应晶体管作为开关器件，MOS场效应晶体管的栅极接扫描电极的母线，相当于水平方向的寻址开关信号电极，源极接信号线，相当于垂直方向激励信号输入端，漏极通过存储接地。当MOS场效应晶体管的栅极加入开关信号时，水平方向排列的所有晶体管的栅极均加入开关信号，但由于源极未加信号，MOS晶体管并不导通。只有当垂直排列的信号线上加入激励信号时，与其相交的MOS场效应晶体管才会导通，导通对被寻址的存储充电，电压的大小与输入的、代表图像信号大小的激励电压成正比。电视图像信号通过源极母线依次激励(接通)MOS场效应晶体管，存储电容依次被充电。存储电容上的信号将保持一帧时间，并通过液晶像素的逐渐放电。与此同时液晶将出现动态散射，并呈现出与存储电容上的信号电压相对应的图像灰度。

　　从下图还可以看出，复合同步信号加入时序和控制，分别控制扫描母线驱动器，逐行接通水平方向排列的MOS晶体管的栅极，图像信号通过串行、并行变换器，加入到垂直排列的信号电极母线驱动器，只有两个电极（源极、栅极）同时加入电压时，MOS晶体管才导通，并对存储电容充电，同时液晶被激发，通过液晶的亮度被调制。
　　
　　存储电容的作用是：增大液晶像素的弛豫时间，使其大于帧。MOS场效应晶体管的漏极加入存储电容有以下两个好处。
　　
　　(1)可以降低寻址电压，即减小图像信号幅度，一旦液晶显示屏被激励，它的发光持续时间只有不到10ms，而通过存储电容可以延长到17～20ms，减小了图像闪烁。

　　(2)可以在～帧时间内(17～20ms)使液晶像素的亮度保持恒定，由于存储电容的存储作用，使LCD显示器的平均亮度远大于没有存储电容的LCD显示器。
　　
　　由于存储电容的存在，其充、放电过程和较长的液晶加大了LCD显示器的拖尾时间，使LCD显示器的动态清晰度下降。