TFT-LCD液晶屏的显示原理详解

目前液晶显示器大都采用彩色薄膜型液晶屏（TFT-LCD），其结构如图9-22所示。将液晶置于两片导电玻璃基板之间，在两片玻璃基板上都装有配向膜，液晶顺着沟槽配向。其中，上层的沟槽是纵向排列的，而下层沟槽是横向排列的。由于上、下玻璃基板沟槽相差90^o，因此液晶分子呈扭转形。当上、下玻璃基板没有加电时，光线透过上方偏光板，并跟着液晶作90^o扭转通过下方偏光板，液晶面板显示白色。当上、下玻璃基板分别加入正、负电压后，液晶分子就会呈垂直排列，但光线不会发生扭转，而被下层偏光板遮蔽，光线无法透出，液晶面板显示黑色。这样，液晶屏在电场的驱动下，控制透射或遮蔽光源，产生明暗变化，将黑白影像显示出来。若在液晶屏加上彩色滤光片，就可以显示彩色影像。

图9-20 背光灯和光扩散薄膜的作用

图9-21 背光灯的作用

图9-22 液晶屏组件的结构

彩色滤光片结构如图9-23所示。彩色滤光片由像素和晶体管组成。依据三基色的发光原理，每个像素又由红、绿、蓝3个子像素组成。每一个子像素就是一个单色滤光镜。也就是说，如果一个TFT-LCD显示屏的分辨率为1280×1024的话，那么彩色滤光片应该分别由1280×1024×3个子像素和同样数量的晶体管组成。对于一个15英寸的显示屏而言，其像素为1024×768，一个像素在显示屏上对角线的长度为0.0188英寸（约等于0.48mm）；而对于一个18英寸的显示屏而言，其像素为1024×1280，一个像素的对角线长度为0.011英寸（约等于0.28mm）。

图9-23 彩色滤光片结构(www.xing528.com)

图9-24所示为在显示白色及三原色状态下液晶面板像素结构，为了精确控制每个像素的亮度和显示的颜色，就需要在每个像素之后，安装一个类似于百叶窗的开关，仅在“百叶窗”打开时光线可以透进来，而在“百叶窗”关闭时光线就无法透进来。这个开关就是晶体管，而控制其开关的则是水平驱动电路。驱动电路的作用是生成精确控制的电场。其控制方式为主动矩阵式，对屏幕上的各个像素实施主动的、独立的控制。

图9-24 在显示白色及三原色状态下液晶面板像素结构

TFT-LCD显示屏采用背光技术，光源为背光灯管，学名为冷阴极荧光灯（CCFL）。其结构如图9-25所示。灯管采用硬质玻璃制成，管径为1.8～3.2mm。灯管内壁涂有高光效三基色荧光粉，两端各有一个电极，灯管内充有水银和惰性气体，采用先进的封装工艺制成。

图9-25 冷阴极荧光灯结构

冷阴极荧光灯的工作原理是：当灯管两端加800～1000V高压后，灯管内少数电子高速撞击电极，产生二次电子，管内水银受电子撞击后产生波长为253.7nm的紫外光，紫外光激发涂在管内壁上的荧光粉而产生可见光，可见光的颜色将依据荧光粉的不同而不同。

冷阴极荧光灯的优点是管径细、体积小、寿命长（平均20000h以上）、工作电流低（2～10mA）、结构简单、灯管表面温度低、亮度高、显色性好、发光均匀等；其缺点是易老化、易破碎、发光效率低、功耗大等。