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TFT显示屏的工作原理

类别:常见问题 文章出处:/发布时间:2018-03-13 浏览人次:

  TFT 显示屏是“ Thin Film Transistor ”的简称,指的是薄膜液晶显示屏,而实际上指的是薄膜晶体管(矩阵)—— 可以“主动的”对屏幕上的各个独立的象素进行控制,这也就是所谓的主动矩阵 TFT ( active matrix TFT )的来历。


  那么图象究竟是怎么产生的呢?基本原理很简单:显示屏由许多可以发出任意颜色的光线的象素组成,只要控制各个象素显示相应的颜色就能达到目的了。在 TFT LCD 中一般采用背光技术,为了能精确地控制每一个象素的颜色和亮度就需要在每一个象素之后安装一个类似百叶窗的开关,当“百叶窗”打开时光线可以透过来,而“百叶窗”关上后光线就无法透过来。当然,在技术上实际上实现起来就不像刚才说的那么简单。 LCD ( Liquid Crystal Display )就是利用了液晶的特性(当加热时为液态,冷却时就结晶为固态)。


一般液晶有三种形态:


  类似粘土的层列( Smectic )液晶


  类似细火柴棒的丝状( Nematic )液晶


  类似胆固醇状的( Cholestic )液晶


  液晶显示屏使用的是丝状,当外界环境变化它的分子结构也会变化,从而具有不同的物理特性 ——就能够达到让光线通过或者阻挡光线的目的——也就是刚才比方的百叶窗。

TFT显示屏.jpg

  大家知道三原色,所以构成显示屏上的每个象素需上面先容的三个类似的基本组件来构成,分别控制红、绿、蓝三种颜色。


  目前使用的最普遍的是扭曲向列 TFT 液晶显示屏( Twisted Nematic TFT LCD ),下图就是说明的此类 TFT 显示器的工作原理。现存的技术差别很大,大家将会在本文的第二部分中详细先容。


  在上、下两层上都有沟槽,其中上层的沟槽是纵向排列,而下层是横向排列的。当不加电压液晶处于自然状态,从发光图 2a 扭曲向列 TFT 显示器工作原理图示意图层发散过来的光线通过夹层之后,会发生 90 度的扭曲,从而能在下层顺利透过。


  当两层之间加上电压之后,就会生成一个电场,这时液晶都会垂直排列,所以光线不会发生扭转 ——结果就是光线无法通过下层。


  TFT 象素架构:彩色滤光镜依据颜色分为红、绿、蓝三种,依次排列在玻璃基板上组成一组( dot pitch )对应一个象素每一个单色滤光镜称之为子象素( sub-pixel )。也就是说,如果一个 TFT 显示器最大支撑 1280 × 1024 分辨率的话,那么至少需要 1280 × 3 × 1024 个子象素和晶体管。对于一个 15 英寸的 TFT 显示器( 1024 × 768 )那么一个象素大约是 0.0188 英寸(相当于 0.30mm ),对于 18.1 英寸的 TFT 显示器而言( 1280 × 1024 ),就是 0.011 英寸(相当于 0.28mm )。


  大家知道,象素对于显示器是有决定意义的,每个象素越小显示器 可能达到的最大分辨率就会越大。不过由于晶体管物理特性的限制,现阶段 TFT 每个象素的大小基本就是 0.0117 英寸( 0.297mm ),所以对于 15 英寸的显示器来说,分辨率最大只有 1280 × 1024 。


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