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TFT-LCD液晶显示器摘要

王朝other·作者佚名  2006-01-09
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LCD

Liquid Crystal Display,中文多称“液晶平面显示器”或“液晶显示器”。其工作原理就是利用液晶的物理特性:通电时排列变得有序,使光线容易通过;不通电时排列混乱,阻止光线通过,说简单点就是让液晶如闸门般地阻隔或让光线穿透。常见的液晶显示器按物理结构分为四种:

(1)扭曲向列型(TN-Twisted Nematic);

(2)超扭曲向列型(STN-Super TN);

(3)双层超扭曲向列型(DSTN-Dual Scan Tortuosity Nomograph);

(4)薄膜晶体管型(TFT-Thin Film Transistor)。

TFT--ThinFilmTransistor薄膜晶体管是有源矩阵类型液晶显示器AM-LCD中的一种,TFT在液晶的背部设置特殊光管,可以“主动的”对屏幕上的各个独立的像素进行控制,这也就是所谓的主动矩阵TFT(activematrixTFT)的来历,这样可以大大地提高反应时间,一般TFT的反应时间比较快,约80ms,而STN则为200ms,如果要提高就会有闪烁现象发生。而且由于TFT是主动式矩阵LCD可让液晶的排列方式具有记忆性,不会在电流消失后马上恢复原状。TFT还改善了STN闪烁(水波纹)-模糊的现象有效地提高了播放动态画面的能力。和STN相比,TFT有出色的色彩饱和度、还原能力和更高的对比度,但是缺点就是比较耗电,而且成本也比较高。

液晶显示器的类型(按物理结构分类)

LCD按照物理结构,可以分为双扫描无源阵列显示器(DSTN-LCD)和薄膜晶体管有源阵列显示器(TFT-LCD)。而快速DSTN(HPA),性能界于两者之间。具体参数比较见表1。

类型 反应时间(ms) 对比度 视角

DSTN 300 25:1 20度

HPA 150 35:1 25度

TFT 80 100:1 45度

表1 几种LCD显示器类型的技术参数比较

DSTN(Dual Scan Tortuosity Nomograph)双扫描扭曲阵列

它是通过双扫描方式来扫描扭曲向列型液晶显示屏,来达到完成显示的目的。DSTN是由超扭曲向列型显示器(STN)发展而来的,由于DSTN采用双扫描技术,因而显示效果较STN有大幅度提高。笔记本电脑刚出现时主要是使用STN,其后是DSTN。STN和DSTN的反应时间都较慢,一般约为300ms左右。从液晶显示原理来看,STN的原理是用电场改变原为180度以上扭曲的液晶分子的排列从而改变旋光状态,外加电场通过逐行扫描的方式改变电场,在电场反复改变电压的过程中,每一点的恢复过程较慢,因而就会产生余辉现象。用户能感觉到拖尾(余辉),一般俗称为“伪彩”。由于DSTN显示屏上每个像素点的亮度和对比度不能独立控制,以至于显示效果欠佳,由这种液晶体所构成的液晶显示器对比度和亮度较差、屏幕观察范围较小、色彩欠丰富,特别是反应速度慢,不适于高速全动图像、视频播放等应用,一般只用于文字、表格和静态图像处理,但是它结构简单并且价格相对低廉(其价格一般要比同等配置下的TFT笔记本电脑低3千元左右),耗能也比TFT-LCD少,而视角小可以防止窥视屏幕内容达到保密作用,结构简单可以减小整机体积,因此,在少数笔记本电脑中仍采用它作为显示设备,目前仍然占有一定的市场份额。

其实DSTN-LCD并非真正的彩色显示器,它只能显示一定的颜色深度,与CRT的颜色显示特性相距较远,因而又称为“伪彩显”。DSTN的工作特点是这样的:扫描屏幕被分为上下两部分,CPU同时并行对这两部分进行刷新(双扫描),这样的刷新频率虽然要比单扫描(STN)重绘整个屏幕快一倍,它提高了占空率,改善了显示效果。由于DSTN分上下两屏同时扫描,上下两部分会出现刷新不同步,所以当元件的性能不佳时,一般在使用过程中,显示屏中央会出现一条模糊的水平亮线。不过,现在采用DSTN-LCD的电脑因CPU和RAM速率高且性能稳定,这种不同步现象已经很少碰见到了。

另外,由于DSTN的显示屏上的像素信息是由屏幕左右两侧的晶体管控制一整行像素来显示,每个像素点不能自身发光,是无源像点,所以反应速度不快,屏幕刷新后会留下幻影,其对比度和亮度也低,图像要比CRT显示器暗得多。

HPA一般称为高性能定址或快速DSTN。

是DSTN的改良型,能提供比DSTN更快的反应时间、更高的对比度和更大的视角,由于它具有与DSTN相近的成本,因此在低端笔记本电脑市场具有一定的优势。

TFT(Thin Film Transistor)即薄膜场效应晶体管。

所谓薄膜晶体管,是指液晶显示器上的每一液晶象素点都是由集成在其后的薄膜晶体管来驱动。从而可以做到高速度、高亮度、高对比度显示屏幕信息。

由于彩色显示器中所需要的像素点数目是黑白显示器的4倍,在彩色显示器中像素大量增加,若仍然采用双扫描形式,屏幕不能正常工作,必须采用有源驱动方式代替无源扫描方式来激活像素。这样就出现了将薄膜晶体管(TFT)、或薄膜二极管、或金属-绝缘体-金属(MIM)等非线性有源元件集成到显示组件中的有源技术,用来驱动每个像素点,使每个像素都能保持一定电压,达到100%的占空化,但这无疑是将增加设备的功耗。

TFT属于有源矩阵液晶显示器(AM-LCD)中的一种,TFT-LCD的每个像素点都是由集成在自身上的TFT来控制,是有源像素点。因此,不但反应时间可以极大地提高,起码可以到80ms左右,而且对比度和亮度也大大提高了,同时分辨率也达到了空前程度。因其具有比其他两种显示器更高的对比度和更丰富的色彩,荧屏更新频率也更快,俗称“真彩”。

 
 
 
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