电视机课件第16章.ppt

第16章　平板显示技术 16.1　液晶显示技术16.1.1　液晶显示技术的发展概况　　1968年，奥地利植物学家F.Reinitzer首先发现了液晶材料——胆甾醇苯甲酸酯，一种有机化合物结晶体。通常将晶态物质加热到熔点就变成透明液体，但将这一类物质加热到某一温度T1至T2之间，会成为混浊粘稠体，它既有液体的流动性，又有晶体的光学各向异性特点，故称为液晶态，以区别于物质的晶态、液态和气态。液晶对外加的电场、磁场、热能等刺激很灵敏。液晶本身并不发光，但它在外加电场、磁场、热的作用下，产生光密度或色彩变化，这是液晶显示器件(Liquid Crystal Distal，LCD)的基本原理。 20世纪70年代LCD应用于电子钟表、计算器字符显示。80年代随着文字和图像处理设备小型化，要求显示器件薄、轻、低功耗，因而首先研制成工艺简单、成本低的简单矩阵LCD，但其扫描电极数受到液晶材料阈值特性锐度的限制，图像分解力只能作到400线左右。后来又研制成在每个液晶像素上设置开关元件的有源矩阵液晶显示器件，克服了简单矩阵LCD的缺点。从原理上讲，这种有源矩阵LCD的分时扫描电极数不受限制，图像显示的对比度、亮度大为提高，可以满足电视图像显示的要求。按开关元件和材料不同，有源矩阵LCD分为晶体管式(包括非晶硅薄膜晶体管(A—Si—TFT)和多晶硅薄膜晶体管(P—Si—TFT)等)和二极管式(包括金属—绝缘体—金属二极管、背对背二极管和二极管环等)。 1983年日本卡西欧公司研制成第一台2.7英寸黑白LCD—TV。同期研制成LCD加三基色滤色片的LCD彩色TV显示器。1984年日本精工—艾普逊公司研制成2英寸彩色LCD—TV。1987年日本的LCD—TV产品约为CRT—TV产量的一半。在目前国际市场上，商品化的液晶LCD—TV的图像清晰度和亮度已经接近CRT—TV的水平。14～46英寸的液晶彩色电视机、拼接式宽屏幕电路和100英寸液晶投影电视已经研制成功，并且正在朝着大屏幕平板型彩色液晶电视和高清晰度液晶电视方向发展。 　　为了进一步提高图像清晰度，增大液晶屏的面积，目前世界各国正在研制新型液晶材料和将驱动电路与液晶屏一体化制造的新工艺。　　液晶电视之所以能在短短几年中迅速发展，主要由于它具有以下优点：所需电源电压低，约为3～5 V； 驱动功率小，约为μW/cm2； 液晶屏是被动显示，本身不发光，眼睛不易疲劳； 被动显示屏可以用环境光或太阳光作光源，因而可以将液晶电视屏安装在室外； 液晶屏薄而轻，便于实现袖珍型和壁挂式平板显示； 无X射线和紫外线辐射损害。 16.1.2　液晶的电光效应　　液晶分子的某种排列状态在电场作用下变为另一种排列状态时，液晶的光学性质随之改变，而产生光被电场调制的现象称为液晶的电光效应。液晶的电光效应是由液晶的介电系数、电导率和折射率的各向异性引起的。　　液晶的电光效应有多种，其中应用于液晶显示的分类如下。　　1. 电场效应　　电场效应可分为扭曲向列型效应和宾主效应。 　　1) 扭曲向列(TN)型效应　　　扭曲向列型液晶盒的组成及其工作原理示意图如图16-1所示，在涂覆透明电极的两玻璃基片之间夹着厚度为10μm的P型向列型液晶层，液晶分子为扭曲排列。在液晶盒上下两侧各有一偏振片，入射光侧的偏振片称为起偏振器，出射光侧的为检偏器。起偏器的偏振方向与该侧基片表面的液晶分子轴方向一致。检偏器的偏振方向有两种选择：与起偏器的偏振方向平等或垂直。由于液晶分子扭曲的螺距为40 μm，远大于可见光波长，因此，射入液晶的直线偏振光的偏振方向在通过液晶层时沿着液晶分子轴扭曲旋转90°。 当不加电场，而且出射侧的检偏器的偏振方向与起偏器的方向平行时，出射光的偏振方向与检偏器的偏振方向垂直，则出射光被遮断，如图16-1(a)所示。当起偏器和检偏器的偏振方向垂直时，出射光通过检偏器，液晶盒呈透明。 图16-1　TN型电光效应原理 (a) 不加电场； (b) 加电场 　　当液晶盒施加电场E，而且外加电压高于阈值电压时，液晶分子排列改变为分子轴与电场方向平行，如图16-1(b)所示。由于分子轴顺着电场E的方向，液晶的旋光性消失，入射光的偏振方向不旋转。当两侧偏振片的偏振方向平行时，出射光透过检偏器，若用于显示屏，则呈现黑底白像； 当两侧偏振片的偏振方向互相垂直时，出射光被遮断，若用作显示屏，则呈现为白底黑像。　　扭曲向列电光效应是目前应用最广泛的液晶显示器件的机理。 　　当液晶盒上、下基板两端的外加电压升高时，电场强度E随之升高，使液晶分子排列方向与电场平行(或垂直)改变为与电场垂直(或平行)时的电压称为“阈值电压”Uth。若液晶的弹性系数小，介电系数各向异性大，则Uth低，一般扭曲向列(TN)型液晶的Uth约