《LCD光學原理簡介》课件

光学原理简介LCD是什么LCD液晶显示器工作原理LCD是Liquid CrystalDisplay的缩写，中文意思是“液晶显示器”LCD利用液晶材料在电场作用下改变其光学性质，从而实现图像显示的发展历程LCD1960sLCD技术初露端倪，当时主要用于手表和计算器等小型设备1970sLCD技术逐渐成熟，开始应用于电子游戏机和笔记本电脑等1980sLCD技术得到快速发展，并开始取代CRT显示器1990sLCD技术进入到成熟阶段，成为主流显示技术至今2000sLCD技术不断发展，并向着更高分辨率、更薄、更轻的方向发展光的基本性质波粒二象性电磁波光同时具有波和粒子的特性光是一种电磁波，以波的形式传播光速折射光在真空中以每秒约30万公里光从一种介质进入另一种介质时的速度传播会发生折射，改变传播方向偏振光的性质振动方向偏振片偏振光是指振动方向**固定**的光波偏振片可以**过滤**特定方向的振动光自然光自然光包含**所有方向**的振动光有机液晶分子的特性长链状结构可极化性有机液晶分子通常具有长链状结液晶分子具有可极化性，在外加构，分子间存在较强的范德华力电场作用下，分子会发生取向变，使得它们可以排列成有序的结化，从而改变光的偏振方向构光学各向异性液晶分子对不同方向的光具有不同的折射率，这是液晶显示器能够显示图像的关键特性液晶分子的排列形式液晶分子在电场作用下，会发生排列变化，从而影响光的偏振方向，实现显示功能液晶分子的排列形式主要有以下几种•向列相液晶分子排列成平行排列，但没有固定的位置，可以自由滑动•近晶相液晶分子排列成层状结构，在层内分子排列紧密，层间则保持一定的距离•胆甾相液晶分子排列成螺旋状结构，螺旋间距与液晶材料的性质有关常见液晶相态向列相スメクティック相コレステリック相分子长轴方向一致，但中心位置无序分子长轴方向一致，并以层状结构排列分子长轴方向沿一个方向螺旋排列液晶分子的取向液晶分子在电场作用下会发生取向变化，从而改变光线的偏振状态，进而影响显示效果液晶分子取向主要有两种方式平行取向和垂直取向平行取向是指液晶分子平行于基板表面排列，而垂直取向是指液晶分子垂直于基板表面排列两种基本液晶显示模式扭曲向列型超扭曲向列型LCD LCD12TN-LCD是最早被商业化的液STN-LCD在TN-LCD基础上改晶显示模式进，具有更广视角扭曲向列型LCD扭曲向列型LCD（TN-LCD）是最早的LCD类型之一，它利用液晶分子的扭曲排列来控制光线的偏振方向在TN-LCD中，液晶分子被施加了电场，导致分子排列发生变化，从而影响光线通过液晶层的偏振方向超扭曲向列型LCD超扭曲向列型LCD SuperTwisted NematicLCD,STN-LCD是在扭曲向列型LCD的基础上发展起来的STN-LCD的液晶分子排列方式与TN-LCD相似，但扭曲角度更大，一般在180度到270度之间STN-LCD具有更高的对比度和响应速度，并能够显示更多的灰度等级薄膜晶体管TFTLCD结构主动矩阵TFTTFT是一种半导体器件，用于控制LCD像素的开关，实现图像的TFT-LCD采用主动矩阵技术，每个像素都有独立的TFT控制，提显示高了响应速度和对比度的结构与工作原理TFT-LCD像素1液晶像素单元，由TFT、电容器和液晶层组成TFT2薄膜晶体管，控制每个像素的亮度电容器3存储数据信号，用于维持像素的亮度液晶层4响应电信号变化，控制光的透过率偏光片与相位片的作用偏光片的作用是滤除特定方向的光波相位片的作用是改变光波的相位，从，只允许特定方向的光波通过，从而而改变光波的传播方向和颜色控制光线的传播方向和强度彩色滤光片的作用三原色颜色还原RGB彩色滤光片将白光分成红、绿、蓝三原色，形成图像像素通过不同比例的红、绿、蓝光混合，实现丰富的色彩显示背光源的作用提供光源提高亮度背光源为LCD屏幕提供光线，使背光源可以增加LCD屏幕的亮度图像能够被看见，使图像在不同光线条件下都清晰可见改善色彩背光源的类型和颜色会影响LCD屏幕的色彩表现驱动方式LCD静态驱动动态驱动静态驱动方式比较简单，但只能动态驱动方式可显示动态图像，显示静态图像，且刷新率较低刷新率较高，但电路较为复杂主动矩阵驱动主动矩阵驱动方式利用TFT技术，可实现高分辨率、高刷新率和高对比度的显示效果时分灰度显示原理行扫描1逐行扫描显示像素脉冲宽度调制2控制每个像素亮度灰度等级3通过调节脉冲宽度实现场序列彩色显示原理子像素1液晶显示器采用红、绿、蓝三种子像素组成一个像素，分别控制每个子像素的亮度来呈现不同的颜色场序列2将红、绿、蓝三种子像素的信号分别在不同的时间段内进行显示，以实现彩色图像的呈现帧频3由于每个子像素的信号是逐行显示的，因此需要高速的帧频来保证画面流畅，避免出现闪烁现象的优缺点LCD优点缺点•成本低廉•视角窄•功耗低•响应速度慢•尺寸多样•对比度低•寿命长•色彩还原度不足的显示特性LCD亮度对比度LCD的亮度取决于背光源的强度LCD的对比度是指最亮区域和最和面板的透光率，通常用cd/m²暗区域的亮度之比，反映了画面表示层次感和细节表现能力响应时间视角LCD的响应时间是指液晶分子从LCD的视角是指在不同角度观看一个状态切换到另一个状态所需画面时图像清晰度的变化范围，的时间，影响了画面动态效果的影响了观看体验的舒适度流畅度的应用领域LCD电视笔记本电脑显示器智能手机液晶电视以其清晰的画质、轻LCD屏幕在笔记本电脑中的应LCD显示器广泛应用于各种场LCD屏幕凭借其高分辨率、高薄的外观和节能的特点，成为用，为用户提供了更加轻便和合，例如银行、商店、机场，亮度和低功耗，成为了智能手目前最受欢迎的电视类型便携的移动办公体验提供信息展示和广告宣传机的最佳选择工艺流程LCD面板制作1玻璃基板、TFT阵列、彩色滤光片模组组装2背光模组、偏光片、液晶注入成品测试3外观测试、功能测试、可靠性测试生产设备LCD玻璃基板制造薄膜制备TFT高精度、大尺寸的玻璃基板是LCD的利用溅射、蒸镀等技术在玻璃基板上关键材料沉积TFT薄膜液晶灌注模组组装将液晶材料灌入TFT基板和彩色滤光片将液晶面板、背光源、偏光片等部件之间组装成LCD模组未来的发展趋势LCD柔性显示超高分辨率量子点技术柔性显示技术可以实现可折叠、可弯曲的显更高的分辨率可以带来更细腻的画面，为用量子点技术可以提升LCD的色彩表现和对比示屏，为用户带来更自由的使用体验户带来更好的视觉体验度，为用户带来更逼真的画面结语与展望LCD技术经过不断的发展，已经成为现代电子显示领域不可或缺的一部分展望未来，LCD技术将继续朝着更高分辨率、更低功耗、更轻薄的方向发展，并与其他显示技术融合，为我们带来更加丰富多彩的视觉体验。