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TFT・LCD液晶显示器的驱动原理

LCD显示器在近年逐渐加快了替代CRT显示器的步伐，你打算购买一台LCD

吗？你了解LCD吗？液晶显示器和传的CRT显示器，在其发光的技术原理上

有什么不同？传的CRT显示器主要是依靠显象管内的电子枪发射的电子束射

击显示屏内侧的荧光粉来发光，在显示器内部人造磁场的有意干扰下，电子束会发

生一定角度的偏转，扫描目标单元格的荧光粉而显示不同的色彩。而TFT-LCD却是

采用“背光(backlight)”原理，使用灯管作为背光光源，通过辅助光学模组和液晶

层对光线的控制来达到较为理想的显示效果。

液晶是一种规则性排列的有机化合物，它是一种介于固体和液体之间的物质,

目前一般采用的是分子排列最适合用于制造液晶显示器的nematic细柱型液晶。液

晶本身并不能构发光，它主要是通过因为电压的更改产生电场而使液晶分子排列产

生变化来显示图像。

液晶面板主要是由两块无钠玻璃夹着一个由偏光板、液晶层和彩色滤光片构成的

夹层所组成。偏光板、彩色滤光片决定了有多少光可以通过以及生成何种颜色的光

线。液晶被灌在两个制作精良的平面之间构成液晶层，这两个平面上列有许多沟槽,

单独平面上的沟槽都是平行的，但是这两个平行的平面上的沟槽却是互相垂直的。

简单的说就是后面的平面上的沟槽是纵向排列的话，那么前面的平面就是横向排列

的。位于两个平面间液晶分子的排列会形成一个Z轴向90度的逐渐扭曲状态。背光

光源即灯管发出的光线通过液晶显示屏背面的背光板和反光膜，产生均匀的背光光

线，这些光线通过后层会被液晶进行Z轴向的扭曲，从而能够通过前层平面。如果给

液晶层加电压将会产生一个电场，液晶分子就会重新排列，光线无法扭转从而不能

通过前层平面，以此来阻断光线。

LCD由两块玻璃板构成，厚约1mm,其间由包含有液晶(LC)材料的5um均匀

间隔隔开。因为液晶材料本身并不发光，所以在显示屏两边都设有作为光源的灯管,

而在液晶显示屏背面有一块背光板(或称匀光板)和反光膜，背光板是由荧光物质

组成的可以发射光线，其作用主要是提供均匀的背景光源。背光板发出的光线在穿

过第一层偏振过滤层之后进入包含成千上万水晶液滴的液晶层。液晶层中的水晶液

滴都被包含在细小的单元格结中，一个或多个单元格成屏幕上的一个像素。在

玻璃板与液晶材料之间是透明的电极，电极分为行和列，在行与列的交叉点上，通

过改变电压而改变液晶的旋光状态，液晶材料的作用类似于一个个小的光阀。在液

晶材料周边是控制电路部分和驱动电路部分。当LCD中的电极产生电场时，液晶分

子就会产生扭曲，从而将穿越其中的光线进行有规则的折射，然后经过第二层过滤

层的过滤在屏幕上显示出来。

液晶显示器的缺点在于亮度、画面均匀度、可视角度和反应时间上与CRT显示

器有比较明显的差距。其中反应时间和可视角度均取决于液晶面板的质量，画面均

匀度和辅助光学模块有很大关系。而液晶显示器的亮度主要取决于背光光源。当然,

整个模组的设计也是影响产品亮度的一个因素。

不少人在描述亮度单位时，都采用了“流明”，但这事实上是错误的。事实上,

“流明”是光通量的单位，而亮度的单位应该是cd/m(上标)。两者都是用于光学

领域的技术参数。发光体单位时间内发出的光量总和称为光通量(luminousflux),

物理学上用符号。发光体在特定方向单位立体角单位面积内的光通量称为亮度

(luminace),物理学上用L表示，单位为坎德拉每平方米或称平方烛光cd/肝。亮度

是衡量显示器发光强度的重要指标，对于液晶显示器来说，尤为重要。高亮度也就

意味着显示器对于其工作的周围环境的抗干扰能力更高，主要针对液晶显示器的

TCOQ3认证标准也作出了相当高的要求。厂商也不约而同地以高亮度来作为各自产

品的卖点之一。一般来说，生产商主要通过增加灯管数量和优化显示屏的内部设计

来提高液晶显示器的亮度。

由此我们可以看到LCD的性能和面板原料有相当大的关系，面板的量将直

接决定LCD显示器的性能表现。市面上，1