液晶电视及其电光效应

一、认识液晶及种类

液晶即液态晶体，它是一种介于固体和液体之间的一种中间状态，在一定温度范围内既具有各向异性的晶体双折射性，又具有液体的流动性，是一种具有规则分子排列的有机化合物。液晶本身不发光，但可以产生光折射、光密度调制或色彩的变化。

液晶因温度和材料的不同，分子排列有序状态也不同，大体上可分为三种类型：近晶液晶（层状液晶）、胆甾液晶（螺旋状液晶）和向列液晶（丝状液晶）（见图4-20）。

图4-20　液晶的类型

二、液晶显示原理

液晶本身不发光，但是在外加电场、磁场、热、光的作用下，可产生光密度和色彩的变化。因为液晶分子的排列不像晶体那样完全有序、坚固，加之弹性系数很小，因此在外加刺激下极易改变液晶分子的排列方向或使液晶分子的运动发生紊乱，从而改变液晶的物理性质。

当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。

液晶显示器件就是利用液晶本身的这些特性，适当地利用电压来控制液晶分子的转动，进而影响光线的行进方向来形成不同的灰阶，作为显示影像的工具。当然，单靠液晶本身是无法当作显示器件使用的，还需要其他的器件来帮忙，其中，起着至关重要作用的就是偏光板（见图4-21）。

偏光板之所以具有阻隔垂直光波的功能，是因为偏光板的结构是由一片起偏片和一片检偏片组成的。当旋转起偏片和检偏片的相对角度，会发现随着相对角度的不同，光线的亮度会随着改变。当起偏片和检偏片互相平行时，光线就完成通过；当起偏片和检偏片互相垂直时，光线就完全无法通过。

图4-21　偏振板工作原理

三、液晶显示器

液晶显示器（LCD，Liquid Crystal Display）按照控制方式不同可分为无源矩阵式LCD及有源矩阵式LCD两种。

无源矩阵式LCD可分为TN—LCD（Twisted Nematic LCD，扭曲向列LCD）、STN—LCD（Super TN—LCD，超扭曲向列LCD）和DSTN—LCD（Double layer STN—LCD，双层超扭曲向列LCD）等多种类型。无源矩阵式LCD在亮度及可视角方面受到较大的限制，反应速度较慢，部分低档显示器采用无源矩阵式LCD。TN—LCD由玻璃基板、配向膜、偏光片等制成，并在一对平行放置的偏光片间填充液晶而构成的显示器件（见图4-22）。

图4-22　TN—LCD液晶显示器结构及原理(www.xing528.com)

有源矩阵式LCD的结构与TN—LCD基本相同，只是把TN—LCD每个像素的上部夹层电极改成薄膜晶体管（TFT，Thin Film Transistor），下层改成共通电极，因此，有源矩阵式LCD也称为TFT—LCD（见图4-23）。有源矩阵式LCD在液晶电视上得到广泛的应用。

图4-23　有源矩阵式LCD结构及原理

四、彩色液晶显示的实现

在彩色LCD上是通过使用彩色滤光片来形成彩色（见图4-24）。每个彩色像素由独立的三基色子像素单元组成，各自拥有不同的灰阶变化。根据空间混色法，每个彩色像素可以拥有不同的色彩变化，对于一个分辨率为1024×768的彩色LCD来说，实际上可拥有3×1024×768个子像素。

图4-24　彩色滤光片的排列

五、液晶电视的构成

将液晶显示器件、驱动电路、印制线路板、背光源、结构件装配在一起的组件称为液晶显示模块，或称液晶屏。液晶屏在信号板的信号驱动下，显示图像。液晶电视机包含了带PFC功能的开关电源板、信号板、逻辑板及液晶屏等组成（见图4-25）。

图4-25　液晶电视组成框

六、液晶显示器的特点

（1）驱动电压低，仅几伏，驱动功率小，能采用MOS集成电路直接驱动。

（2）被动显示，本身不发光，眼睛不易疲劳；室外阳光下或环境光亮时，对比度高。

（3）无X射线和紫外线辐射，安全。

（4）显示屏薄且平，容易实现袖珍型和壁挂型平板显示。