液晶显示器LCDppt课件.ppt

《液晶显示器LCDppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《液晶显示器LCDppt课件.ppt（85页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、液晶显示器（LCD）,广东工业大学 王 衢,显示技术,一、发展历程与特点,某些有机物熔化后会经历一个不透明浑浊的液态阶段，在该阶段物体还兼具有晶体的性质，继续加热才成为各项同性的液态,这就是世界上第一次发现的热致液晶胆甾醇苯甲酸酯,1961年，美国无线电公司（RCA）的电子学专家G. H. Heilmeier把电子学应用于有机化学，发现在液晶两端加上电压，会出现各种各样的电光效应，由此想到把液晶应用到显示领域,1968年RCA公布液晶发明,1969年，日本开始把大规模集成电路与液晶相结合,日本人从液晶手表、计算器等低档产品起步，直到开发出多晶硅有源矩阵高分辨率彩色液晶显示器,2. 主要特点,低

2、功耗： 23v 工作电流几个微安,平板结构,两片导电玻璃，中间夹着液晶,高开口率、面积可做大做小、便于大规模生产、器件很薄,被动显示,液晶本身不发光，靠调节外光而达到显示目的。被动显示更适合人类的视觉特性，不易引起眼部疲劳。,显示信息量大,像素之间没有隔离，同样显示窗口可容纳更多像素,易于彩色化,液晶通常无色，可加滤色膜实现彩色,长寿、无辐射、污染,3. 主要缺点,显示视角小 液晶显示利用了液晶的各向异性，不同方向光的反射率不同。随视角变大，对比度下降,响应速度慢,电场作用下，液晶排列发生变化。响应速度收粘滞度影响很大,零下几十度就不能个工作，温度过高液晶也会受到影响,动态特性较差,暗时看不清

3、,4 液晶的分类,晶体之所以有各向异性，是因为晶体分子是按一定规则排列的,（1）近晶相液晶（层状、S型）,分子排成层，层内分子长轴互相平行，可能垂直于层面，或倾斜排列,排列规整，接近晶体，二维有序。有16种，SA，SB，SC等等,（2）向列相液晶（丝状、S型）,粘度大、不易转动，响应速度慢。一般不适宜做显示器件。用于显示，厚度要小于24微米，工艺要求较高,由长径比大的棒状分子构成。分子不排成层，可上下、左右、前后滑动。所有液晶长轴大体指向一个方向。流动性强，粘度小，相互作用力小，易于控制。是显示器件中最常使用的液晶材料,（3）胆甾相液晶（螺旋状，CH型）,液晶分子呈扁平状，排列成层。层内分子互

4、相平行。分子长轴平行于层平面。不同层分子稍有变化，沿层的法线方向列成螺旋状。,这里显示了半个周期,二、 晶体光学简介,1 双折射现象,冰洲石,光在晶体里变成了两束，折射程度不同。与普通玻璃的单折射完全不同,垂直入射到冰洲石上的光被折射为两束。偏离的那一束明显违反折射定律，而另一条遵守折射定律,晶体内的两条折射光线，一条总是遵守折射定律，称为寻常光（o光），另一条经常违反折射定律，称为非寻常光（e光）,2 晶体光轴,冰洲石中存在一个特殊方向，光沿这个方向传播时o、e光不分开。这个特殊方向叫做晶体的光轴（与几何光学中的光轴不是一个概念）,AB两个顶点的连线方向就是光轴方向,光轴是方向，不是某条特定

5、直线。与光轴方向平行的所有直线都叫光轴,把AB两个顶点磨平，并使磨平表面与光轴方向垂直，再让光垂直入射到该平面上。折射光线不会分开,冰洲石天然晶体,入射面：入射光线与入射表面的法线构成的平面，根据折射定律，折射光（寻常光）和入射光都在这个入射面内。,主截面：光轴与入射表面的法线构成的平面。当入射光线在主截面内时，两个折射光线都在主截面内,o、e光都是线偏振光，并且偏振方向垂直,3 双折射的成因,晶体的物理性质是各向异性的，在不同方向上，物理量的值不相同。,冰晶石只有一个光轴方向，称为单轴晶体（还包括红宝石、石英）。还有一些晶体有两个光轴方向，称为双轴晶体（云母、橄榄石、蓝宝石等等）。我们只研究

6、单轴晶体，用于显示的液晶基本都是单轴的,各向同性均匀介质中，一个点光源发出的光波速度是相同的,在单轴晶体中，o光规律与各向同性介质中完全相同，沿各方向传播速度相同。,e光在光轴方向传播速度与o光一样，为 。但是在垂直光轴方向是另一个值,旋转椭球面,在光轴方向，两个波面相切,晶体的主折射率,负晶体,正晶体,由于e光不遵循折射定律，如何判断其在晶体中的传播方向成为一个问题！,4 使用惠更斯作图法判定e光的传播方向,使用同样方法也可确定e光的传播方向,在学习物理光学时，我们已经知道在各向同性介质中如何通过惠更斯作图法判定折射方向，并推出折射定律。,单轴晶体,几个最常见的实例,A 光轴垂直于晶体表面入

7、射光垂直入射,利用惠更斯左图法很容易发现o光e光不会分离，并且传播速度也相同,B 光轴平行于晶体表面，入射光垂直入射,利用惠更斯左图法很容易发现o光e光也不会分离，但是传播速度有差异。出射后o光和e光出现位相差,C 光轴平行于晶体表面，入射光斜入射，且垂直于光轴,o光、e光分离，但两种光都遵循折射定律，折射率分别为,5 晶体中介电常数的各向异性,折射率的各向异性与介电常数的各向异性有密切的联系。介电常数反映了电场下介质的极化程度,各向同性介质中,D、E方向相同,在各项异性晶体中，介电常数是一个张量,通过坐标变换，在晶体中，我们总能找到三个主轴，使这个张量对角化。,假如 ，则晶体为双轴晶体,假如

8、 ，则晶体为单轴晶体，光轴就在z轴上,显然 和 方向不一定相同,6 折射率椭球,折射率椭球具有如下性质：,可以用来表示晶体折射率在晶体空间各个 （电位移矢量）振动方向的取值分布。,折射率和介电常数满足如下关系,现在设,就是矢量 在三个主轴方向的折射率,在此基础，引入折射率椭球的概念,从椭球中心出发任意矢径 ，其方向表示光波 矢量的方向。矢径长度就是矢量 在该方向振动（偏振方向）的光波的折射率。,过椭球中心作垂直于某方向 的平面，截面是一个椭圆。椭圆长短轴方向就是光波沿 方向传播时，两种可能的偏振方向，长短轴一半的长度就是两种偏振方向对应的折射率。,单轴晶体的折射率椭球（以z轴为光轴）,对于单轴

9、正晶体，这是个旋转长椭球面,假如光波在k0方向上传播，与之垂直的平面与椭球的截面是一个圆。由于无长短轴之分，这说明沿k0方向上传播的光波的偏振方向垂直于z轴，但无特定指向，折射率为半径 ，无双折射现象,当光波沿k方向传播，与之垂直的平面与椭球的截面是一个椭圆。长短轴的方向就是光波可能的偏振方向。其中短轴的半长度是固定的，就是 ，因此短轴就是o光的偏振方向。而长轴就是e光振动方向，其半长度就是折射率。,如果光波沿垂直于光轴（z轴）方向传播，与之垂直的平面与椭球的截面是也是个椭圆，其中长轴与光轴重合，半长度为 。短轴半长度为 ，方向垂直于光轴。这意味着，沿光轴垂直方向传播的光波，存在两个可能偏振方

10、向。一个偏振方向与光轴平行，折射率为 ，这就是e光。另一个偏振方向与z轴垂直，折射率为 。这就是o光。,三、 液晶的物理特性,假如光波在k0方向上传播，结论与单轴正晶体相同,另两种情况与正晶体也类似，只不过这时截面椭圆的长轴方向是o光偏振方向，短轴是e光偏振方向,就是液晶体系的主轴方向上的单位矢量（分子长轴的择优方向），叫做指向矢,个别液晶分子的长轴方向。,有序参量S：用来衡量分子体系有序性的重要参数,液晶有序参量 S=0.30.8,液晶的有序性介于晶体和液体之间，且与温度有密切关系,Tc 清亮点温度；K 比例系数,2. 液晶的各向异性,一般称平行于液晶分子长轴方向称为平行方向（ ），垂直与液

11、晶分子长轴方向为垂直方向（ ）,介电常数的各向异性,我们把 定义为液晶介电常数的各向异性,NP和Nn液晶分子在电场作用下的分子行为,正性液晶Np,负性液晶Nn,电阻率 和电导率,电阻率接近于绝缘体与半导体之间，也具有各项异性,电阻率越小，杂质离子越多，通电场后，液晶分子结构会被破坏。,光学折射率各项异性,向列相液晶的指向矢方向就是光轴方向，也就是大部分液晶分子的长轴方向。,液晶折射率的各向异性,与偏振、旋光、折射、干涉等电光效应有密切关系,弹性系数,自由能,当液晶处于平衡状态时，自由能处于极小值。在外场作用下，液晶的自由能会增加，增加的部分就是使液晶形变所需的能量,临界电场强度,临界电压,对于

12、正性液晶，未施加电场时，假如沿玻璃基板面排列，且长轴沿x轴。通z方向电场后将沿电场平行排列，所需要的临界电场强度和临界电压为：,在向列相和近晶相液晶中分子长轴方向就是光轴方向,主折射率 代表振动方向与光轴垂直的o光的折射率，所以,主折射率 代表振动方向与光轴平行的e光的折射率，所以,在胆甾相液晶中，光轴是螺旋轴，与分子长轴取向垂直,我们有如下的关系,在这里，仍然有,这意味着胆甾相液晶类似于单轴负晶体,几种最有用的液晶光学特性,特性一：如果入射光以如下方式正入射到向列相液晶上时，入射光有向光轴方向倾斜的趋势,可以使用惠更斯定理画图证明,夹角不同的时候偏振状态的变化,特性二：当入射光以如下方式射入

13、液晶时，偏振状态会发生变化,此时o光与e光不会分开，但传播速度可能不相同，由此产生相位差,不同z处位相差不同，导致偏振状态也发生变化,特性三：当入射光（线偏振光）以如下方式正入射到指向矢扭曲的向列相液晶时，偏振方向会发生变化,特性四：胆甾相液晶是一种旋光物质,旋光物质：某些光轴垂直于表面切取的晶体，当垂直入射的线偏振光在光轴上传播时，偏振方向会随距离而转动。这种现象叫旋光现象。这类物质叫旋光物质（石英）。,对于一般的单轴晶体，是不应出现旋光现象的。如左图所示。入射后，无e光、o光差异，偏振状态也不应有任何变化。,旋光系数 ：与波长平方接近反比，换句话说，不同波长的光旋转角度不同，这叫做旋光色散

14、,位相差,合成之后的线偏振光转过的角度为,石英的旋光系数：10度/毫米50度/毫米（可见光波段）,胆甾相液晶的特有现象：,如果入射圆偏振光的旋转方向与胆甾相液晶的旋光方向相同，并且波长满足如下关系，将被反射。,被反射光的频带：,螺距与温度有关，改变温度，胆甾相液晶就会反射不同的颜色。,其他波长成分的光，或者偏振旋转方向与液晶相反的光都将透射,五、 液晶的沿面排列方式,在外场作用下，液晶分子从初始的排列方式转为其他排列方式，光学特性也发生变化。因此均匀稳定的液晶分子排列是液晶显示器件的工作基础,第三行表格反映了在上下两层玻璃基板处液晶指向矢与基板的位置关系。,要形成以上的排列，就需要对上下的导电

15、玻璃基板做分子取向预处理,六、 液晶显示器主要性能参量,在无源矩阵驱动液晶显示中，陡度越小，能驱动的路数（行数）越大。,在各种显示技术中，液晶的响应时间比较长,响应时间与液晶盒厚、粘滞系数接近正比,对液晶施加右图电压产生右下的电光响应曲线,常见液晶显示器件的响应时间,对比度和视角,TN液晶的视角和对比度,2 温度特性,使用温度范围狭窄，温度效应严重。,3 伏安特性,宽温型：两端各扩展1020摄氏度,七、 常见的液晶显示器件,1 液晶器件的典型结构,TN型液晶,前后玻璃都会做定向处理，是液晶分子按一定方式排列,2 液晶器件显示依赖的物理效应,电场效应：利用介电常数的各向异性,扭曲向列型（TN）、

16、超扭曲向列型（STN）、宾主型（GH）、相变型（PC）、电控双折射型（ECB）、铁电效应型、聚合物分散型（PDLC）,电流效应：利用介电常数和电导率各向异性,动态散射型（DS）,几大部件构成示意,3 液晶器件显示的三种方式,4 动态散射液晶器件（DS-LCD）,有机电介质（导体）被掺入到液晶中,液晶分子环流状排列。液晶盒出现周期性条纹（威廉斯筹）,DS-LCD是世界上第一个实用化的液晶显示器件，也是唯一的电流型器件。1968年被G.Heilmeier发明。现已不再使用。,5 扭曲向列相液晶器件（TN-LCD）,导电玻璃基片间充入Np液晶，但分子长轴方向在上下基板间连续扭曲90度，形成扭曲（TN

17、）排列,不通电时，在液晶内，偏振方向随分子长轴旋转而旋转。通电后，不再扭曲,正性显示示意图,正性显示时，上下偏振片的偏振方向正交。若为负性显示，两者平行,电光效应原理图（正性显示）,低档液晶显示器件中的只要是笔段式显示，基本都使用TN-LCD 液晶手表、计算器、数字仪器,TN-LCD主要参量,TN-LCD的缺点,电光特性曲线不陡（1.41.6），如果使用无源点阵驱动会出现严重交叉效应。驱动行数（路数）越多，交叉效应越大。最多驱动816路。,电光响应速度慢，仅适用静止或缓变画面,光透过或关闭不彻底。只能显示灰纸黑字，对比度不理想,6 电控双折射液晶显示器件（ECB-LCD）,偏振方向垂直纸面的线

18、偏振光正入射到液晶上，在液晶中只有o光,偏振方向平行纸面的线偏振光正入射到液晶上，在液晶中只有e光,e光折射方向向光轴（液晶分子长轴）方向靠拢,垂直排列方式 （DAP-ECB-LCD）,这里使用的负性向列相液晶（Nn）,出射光的光强是波长的函数，因此该液晶显示可用于彩显,沿面排列方式,此时使用正性向列相液晶（Np）无电压时，分子沿基片面排列,7 宾主效应液晶显示器件（GH-LCD）,有些有机染料具有光吸收的各向异性。它们对振动电矢量方向与其分子长轴平行（垂直）的某种彩色光的吸收要大于振动电矢量方向与其分子长轴垂直（平行）的彩色光的吸收。这类染料分子叫做正性（负性）二色染料分子,把这样的染料分子

19、掺杂到液晶分子中，其分子长轴将倾向于与液晶分子长轴平行。液晶为主，染料为宾。客随主便，在电场作用下，染料分子会随液晶分子一起转动，故称为宾主型液晶器件,正性二色染料分子的光吸收特性,根据被掺杂液晶的种类和排列方式，宾主液晶显示器件又分为很多种类型,平面型宾主液晶显示器件,被掺杂液晶是正性向列相液晶（Np）。染料分子为正性。,平面型宾主液晶显示器件原理图,带电压时，液晶分子和染料分子垂直基片排列，染料分子与偏振方向垂直。对线偏振光不再吸收，透射光为无色。,工作电压高 1015v,加偏振片，亮度大幅度降低，不加偏振片，对比度很低,一直未被广泛使用，多用于双色显示场合。,8 相变液晶显示器件（PC-

20、LCD）,把向列相液晶和胆甾相液晶适当混合可以构成一种具有相变效应的胆甾相液晶。这种液晶螺距很长，在电场作用下会变成垂直排列或沿面排列的向列相液晶。,加电压后，液晶螺距松弛伸长，液晶分子趋于平行电场方向，电压超过阈值电压，则胆甾相液晶完全变为向列相液晶，液晶长轴平行于电场。光完全透过，液晶盒透明。,去掉电场，液晶分子恢复原状,工作原理1：,工作原理2：,无电压时：螺旋轴垂直于基片，透射光为圆偏振光，液晶盒透明,加3伏电压：螺旋轴被打乱，入射光强烈散射，液晶盒不透明,加十几伏电压：液晶分子方向与电场一致，变为向列相液晶。液晶盒再变透明。此时突然切断电压，液晶将会变成焦锥状排列（螺旋轴平行于基片面

21、），液晶盒呈浑浊状。,PC液晶盒具有双稳态，即具有存储功能,9 超扭曲向列液晶显示器件（STN-LCD）,以上的液晶显示器件电光特性曲线陡度不够。使用无源矩阵驱动，容易产生交叉效应，驱动行数（路数）必须小于100线。,将传统TN液晶显示器件的液晶分子扭曲角加大可改善陡度。扭曲角大于90度，一般在180360度的液晶器件称为超扭曲向列（STN）液晶器件。,不同扭曲角的液晶盒中央部分液晶分子长轴倾斜角随外加电压的变化曲线,扭曲角270度时，曲线陡度接近无穷大。此时无源矩阵驱动的STN液晶显示器可以驱动480路（行）以上,STN-LCD和TN-LCD的工作原理区别,TN 液晶盒扭曲角90度，STN液

22、晶盒扭曲角270度,TN液晶盒起偏镜偏光轴与上基片表面液晶分子长轴平行，检偏镜偏光轴与下基片表面液晶分子长轴平行，STN液晶盒中，上下偏光轴与上下表面液晶分子长轴都不平行，而是成30度角,TN液晶盒利用分子旋光特性工作。由于STN液晶盒经起偏镜的光偏振方向与上表面分子长轴成夹角，可以分解为o光（偏振方向与分子长轴垂直）和e光（偏振方向与分子长轴平行）。通过液晶盒，两者产生位相差，在检偏镜上产生干涉。因此STN-LCD是利用双折射性质工作的,TN液晶盒工作于黑白模式。STN液晶盒在无电压时，出射光一般呈黄色。当 ，白光从液晶中通过，但在检偏镜处减弱，变为黑色。因此STN-LCD是黑黄模式。,ST

23、N-LCD是高档无源矩阵液晶显示器件最有用的材料，但成本比较高,10 铁电液晶显示器件（FLCD）,与以上介绍的液晶器件相比，铁电液晶显示器件具有很高的响应速度。,铁电体：在没有电场作用时，介质正负电荷重心不重合而呈现电偶极矩的现象称为电解质的自发极化。呈现自发极化,并且自发极化的方向因外施加电场而改变的物质叫做铁电体。,铁电液晶：是一种呈现铁电性的近晶C相液晶（Sc），这种液晶是由某些手性液晶分子构成,分子排列成层，每一层分子长轴彼此平行，但是与层表面的法线有倾角 ，另一个方位角 任意,近晶C相液晶的分子排列,铁电液晶的特点：,具有与分子指向矢垂直的固定偶极矩（图上箭头所标方向）,分子的长轴

24、指向矢具有螺旋结构,每层分子排列如同Sc相,每层分子的倾角 不变，但旋转角 每层转过一个角度，因此偶极矩也做螺旋转动,铁电液晶分子的排列结构,对于向列相液晶，外电场对液晶分子的作用是外电场与外电场引起的分子感生偶极矩之间的作用，为弱作用；对于铁电液晶，外电场对分子的作用是外电场与分子固有偶极矩之间的作用，为强作用，因此铁电液晶显示的响应速度为微秒量级,单稳态铁电液晶显示的工作原理 1：双折射模式,每一层都有一个固有的电偶极矩，即自极化方向，以层法线为轴做螺旋转动,注意：上下基片与纸面平行，上下基片间距远大于液晶螺距（ ），上下基片都做了平行取向处理,无电场时铁电液晶排列,基片间通直流电场，使自

25、极化方向趋于与电场一致，螺距拉长。一旦超过临界电场，则液晶分子排列如图所示,如果电场反向，则自极化方向也转向,把液晶盒夹在两块偏光轴方向正交的偏光片之间。上偏振片偏光轴与 时光轴方向一致。此时在液晶中只有e光通过，不会发生双折射，最后光被下偏振片挡住，故为暗态,暗态,亮态,偏振片的偏光轴方向,当 光轴转动 ，此时液晶中既有e光，又有o光，两者干涉，形成圆偏振光，有光透过下偏振片，构成亮态,单稳态铁电液晶显示的工作原理 2：宾主模式,只使用一个上偏振片，偏光轴方向与 时光轴一致，液晶中掺入正性二色染料分子。此时入射偏振光的振动方向与染料分子长轴一致，被选择吸收。出射光为某种彩色。,当 时，光轴旋

26、转 。染料分子长轴也转动了 。染料吸收能力减小，光接近无色,可用于快速光开关,表面稳定铁电液晶显示的工作原理,把单稳态铁电液晶盒厚度变薄，使 。由于上下基片附近强烈的界面效应，即使在E=0，螺旋结构都消失了。,在 和 时，会产生与单稳态一样的效果。区别是：电场撤去之后，状态将保持不变。这意味着这种液晶盒具有双稳态存储功能。,11 固态液晶膜液晶显示器（LPLCD）,将液晶做成微米量级的微囊。微囊壁是水溶性固体膜，薄膜内包着液晶颗粒。液晶为Np向列相液晶,这些微囊与环氧树脂混合，夹在聚酯塑料膜之间。塑料膜上面镀着控制电极。,工作原理,无电压时，液晶分子随机排列，胶囊折射率不等于树脂折射率，光入射

27、后产生散射，LCD呈乳白状,施加电压，液晶分子随电场方向分布。此时液晶o光折射率与树脂折射率相等，光将直接透过。LCD变透明,可挠曲，响应速度快，1ms，厚度薄 0.5mm 成本低 利用光散射原理不用偏振片，透射率高，耐振动，但分辨率不高,另外还可以把液晶和树脂直接混合在一起，从而进一步简化制作工艺,用于分辨率要求不高的大面积显示器，如公共场所广告、标识,12 液晶聚合物显示器（PNLCD）,使用的是高分子液晶聚合物，不同于前面的小分子液晶。高分子液晶被夹在镀有电极的塑料膜之间。,工作方式1：,工作方式2（具有存储性）：,初始状态（透明）,激光写入,信息再现,分辨率：线宽5微米 写入速度：5s

28、/cm,13 多稳态液晶显示器（MLCD）,液晶在外电场作用下，其分子会重新排列，当电场撤去后，又会恢复成原来的排列方式。所谓多稳态液晶指的是电场撤去后，液晶的排列保持不变。所加电场强度不同，液晶排列不同，如果撤去电场后液晶状态能够保持下来，这就意味着液晶具有无限多个稳态。,多稳态液晶使用的材料：,胆甾相液晶晶畴的集合,图中黑线表示晶畴中胆甾相液晶的螺旋对称轴，在集合中，对称轴的分布可以大体一致，也可以完全无序。如果整个系统的能量在对称轴有序和对称轴完全无序时，都大致一样，那么无论对称轴处于什么状态，系统都会处于稳定态,加上强电场，液晶分子将与电场方向一致，即垂直于基片，此时螺旋轴大致为无序状

29、态，此时入射光方向大致与分子长轴一致（类似向列相液晶），全被黑涂层吸收，显示器为暗态,电压不管加多长时间，撤去电压，显示器恢复为无电场时的状态,相变电压,加上一段时间电压后，撤去电压，状态被保留下来。显示器变黑的程度取决于所加电压的多少。,加上一段时间电压后，撤去，显示器迅速跳回为亮态。,优点：,在无电场，每个像素可以长期稳定在不同的状态，加不同的电压脉冲，就可实现不同稳态之间的转换。不用耗电，就可长期保持显示内容,不用偏振片、背光源，属于纯反射型。阳光下反射光更强,不用滤光片，只用改变液晶配方，利用干涉色就可实现彩色,响应速度快，灰度容易实现,八、液晶显示器件的驱动技术,液晶显示驱动需要注意

30、三个特点：,液晶在直流作用下会发生分解作用，必须用交流驱动，直流分量不能大于几十毫伏,液晶在电场作用下响应的时间通常比较长，交流电压作用的效果不取决于峰值，而是有效值,液晶单元是容性负载，液晶电阻可忽略不计。加正压和负压，作用效果一样,1 液晶显示器件驱动的分类,根据显示像素的不同,寻址方式不同,显示像素为长棒型,电压直接加到像素上，也称直接驱动法,笔段式驱动,无源矩阵驱动,有源矩阵驱动,每一个像素与一个有源器件（二极管、三极管、场效应管）连接,2 段型和无源矩阵液晶器件的静态驱动技术,每个像素都有一个背电极（BP）和一个段电极（SEG），所有像素的背电极是连在一起的，又被称为公共电极,像素连

31、接方式：,在不要求显示的笔段的段电极上施加一个与背电极同位相、幅值相等、频率相同的方波脉冲，总效果就是两电极间电压恒为零,在需要显示的笔段的段电极上施加一个与背电极波形相反、幅值相等、频率相同的方波脉冲，总效果为一个幅值为两倍的方波脉冲电压,工作原理,3 无源矩阵液晶器件的动态驱动技术,水平电极（X电极）按时间顺序施加一串扫描脉冲电压。垂直电极（Y电极、寻址电极）输入选通电压波形和非选通电压波形（波形类似静态驱动）。两者将在交点像素上构成一个驱动波形。所有行被扫描一遍，所有被选通的像素构成一幅画面。这个画面上不同行上的像素是在不同时段被选通的,工作原理：,动态驱动技术：m+n条引线,如果矩阵由

32、m行n列构成,静态驱动技术：mn+1条引线,引线数大大减少，减小外围驱动电路的成本,交叉效应来自于像素和像素之间的耦合干扰。随着扫描电极数（N）增加，交叉效应会变得越来越严重，甚至一些未选择点的电压跟被选择点的电压近似相等。交叉效应会使图像对比度降低、色彩不均匀,如果提高液晶电光曲线的陡度，可以减缓交叉效应的影响，提高最大驱动路数（即扫描电极数N）,电光曲线陡度,九 有源矩阵液晶显示器件（AMLCD）,对于无源矩阵驱动器件：,高分辨率要求，的扫描路数（N）,随着驱动路数N增加，交叉效应明显增强。虽然可以在技术上做一些调整，但始终无法彻底消除交叉效应,随着N上升，占空比迅速下降。由于对于液晶来说

33、，起作用的是电压的有效值（电压的方均根值），占空比下降，会使有效值降低。为了不影响画面质量，就必须提高驱动电压，或者提高背光源的亮度,解决思路：,把像素与一个非线性的有源器件连接起来，实现每个像素的独立驱动，从根本上消除交叉效应，达到多路画面驱动的目的,有源器件具有存储性，是每一行像素的状态能够延续到下一次扫描，从而解决占空比减小带来的问题,三端有源方式扫描输入和寻址输入可分别优化处理，画面质量号，但工艺复杂，投资大,主流为TFT（薄膜晶体管）。其中又以a-Si和P-si型为主,单晶硅型多用于投影显示,两端有源方式工艺简单，开口率大，但图像质量较差。以MIM型（金属-绝缘体-金属）二极管为主,

34、有源矩阵液晶显示器件（AM-LCD）,1 三端有源矩阵液晶显示器件,所有高档液晶显示器件都使用TFT有源矩阵驱动，占LCD市场比例的90%。 其中真正得到广泛应用的只有a-Si和P-si两种，它们都基于场效应管，并且都是普通TN工作模式。,工作原理：,见上图。液晶被夹于两块玻璃基片之间。上下基板上光刻上行扫描线盒列寻址线，交点上制作像素电极和有源器件。,扫描到某一行的时候，扫描脉冲使该行所有场效应管导通。各列将其电压信号加到液晶像素上，即对电容器充电。扫描之后，场效应管处于截止状态，以后列上信号怎样变化都不会影响该行像素。像素的信号电压一直维持到下次扫描，即维持一帧的时间。占空比为百分之百。从而彻底解决交叉效应和占空比降低的问题,对薄膜晶体管的性能要求：,帧扫描时间,非晶硅场效应管型（ ）,1979年首次使用，是有源矩阵中的首选器件,转移特性,输出特性,开关速度必须满足图像显示要求，即从断态到通态的电流要陡，可以用工作频率来表征：,最高工作频率,非晶硅（ ）场效应管型有源矩阵的一些重要参数,多晶硅场效应管型（ ）,处理时，有温度高达1000摄氏度的工艺过程，必须使用熔融石英做基片，未能获得广泛应用,低温多晶硅（LTPS）TFT-LCD代表了目前液晶显示技术的最先进水平,