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TFT-LCD液晶显示器的工作原理
TFT-LCD液晶顯示器的工作原理(4)





 




上下兩層玻璃與配向膜(alignment film) 

    這上下兩層玻璃主要是來夾住液晶用的. 在下面的那層玻璃長有薄膜電晶體(Thin film transistor, TFT), 而上面的那層玻璃則貼有彩色濾光片(Color filter). 如果您注意到的話(請見圖3), 這兩片玻璃在接觸液晶的那一面, 並不是光滑的, 而是有鋸齒狀的溝槽. 這個溝槽的主要目的是希望長棒狀的液晶分子, 會沿著溝槽排列. 如此一來, 液晶分子的排列才會整齊. 因爲如果是光滑的平面, 液晶分子的排列便會不整齊, 造成光線的散射, 形成漏光的現象. 其實這只是理論的說明, 告訴我們需要把玻璃與液晶的接觸面, 做好處理, 以便讓液晶的排列有一定的順序. 但在實際的製造過程中, 並無法將玻璃作成有如此的槽狀的分佈, 一般會在玻璃的表面上塗布一層PI(polyimide), 然後再用布去做磨擦(rubbing)的動作, 好讓PI的表面分子不再是雜散分佈, 會依照固定而均一的方向排列. 而這一層PI就叫做配向膜, 它的功用就像圖3中玻璃的凹槽一樣, 提供液晶分子呈均勻排列的介面條件, 讓液晶依照預定的順序排列.

TN(Twisted Nematic) LCD 

    從圖10中我們可以知道, 當上下兩塊玻璃之間沒有施加電壓時, 液晶的排列會依照上下兩塊玻璃的配向膜而定. 對於TN型的液晶來說, 上下的配向膜的角度差恰爲90度.(請見圖9) 所以液晶分子的排列由上而下會自動旋轉90度, 當入射的光線經過上面的偏光板時, 會只剩下單方向極化的光波. 通過液晶分子時, 由於液晶分子總共旋轉了90度, 所以當光波到達下層偏光板時, 光波的極化方向恰好轉了90度. 而下層的偏光板與上層偏光板, 角度也是恰好差異90度.(請見圖9) 所以光線便可以順利的通過, 但是如果我們對上下兩塊玻璃之間施加電壓時, 由於TN型液晶多爲介電係數異方性爲正型的液晶(ε// >ε⊥ ,代表著平行方向的介電係數比垂直方向的介電係數大, 因此當液晶分子受電場影響時, 其排列方向會傾向平行於電場方向.), 所以我們從圖10中便可以看到, 液晶分子的排列都變成站立著的. 此時通過上層偏光板的單方向的極化光波, 經過液晶分子時便不會改變極化方向, 因此就無法通過下層偏光板. 

Normally whitenormally black 

     所謂的NW(Normally white),是指當我們對液晶面板不施加電壓時, 我們所看到的面板是透光的畫面, 也就是亮的畫面, 所以才叫做normally white. 而反過來, 當我們對液晶面板不施加電壓時, 如果面板無法透光, 看起來是黑色的話, 就稱之爲NB(Normally black). 我們剛才所提到的圖9及圖10都是屬於NW的配置, 另外從圖11我們可以知道, 對TN型的LCD而言, 位於上下玻璃的配向膜都是互相垂直的, 而NB與NW的差別就只在於偏光板的相對位置不同而已. 對NB來說, 其上下偏光板的極性是互相平行的. 所以當NB不施加電壓時, 光線會因爲液晶將之旋轉90度的極性而無法透光. 爲什么會有NW與NB這兩種不同的偏光板配置呢? 主要是爲了不同的應用環境. 一般應用於桌上型電腦或是筆記型電腦, 大多爲NW的配置. 那是因爲, 如果你注意到一般電腦軟體的使用環境, 你會發現整個螢幕大多是亮點, 也就是說電腦軟體多爲白底黑字的應用. 既然亮著的點占大多數, 使用NW當然比較方便. 也因爲NW的亮點不需要加電壓, 平均起來也會比較省電. 反過來說 NB的應用環境就大多是屬於顯示幕爲黑底的應用了.



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