TFT-LCD液晶显示工作原理
本文作者：谢崇凯 图片制作：FPDisplay
当初刚开始从事有关液晶显示器相关的工作时, 常常遇到的困扰, 就是不知道怎么跟人家解释, 液晶显示器是什么? 只好随着不同的应用环境, 来解释给人家听. 在最早的时候是告诉人家, 就是掌上型电动玩具上所用的显示屏, 随着笔记本电脑的普及, 就可以告诉人家说, 就是使用在笔记型计算机上的显示器. 随着手机的流行, 又可以告诉人家说, 是使用在手机上的显示板. 时至今日, 液晶显示器, 对于一般普罗大众, 已经不再是生涩的名词. 而它更是继半导体后 另一种可以再创造大量营业额的新兴科技产品, 更由于其轻薄的特性, 因此它的应用范围比起原先使用阴极射线管(CRT, cathode-ray tube)所作成的显示器更多更广.
液晶显示器泛指一大堆利用液晶所制作出来的显示器. 而今日对液晶显示器这个名称, 大多是指使用于笔记本电脑, 或是桌上型计算机应用方面的显示器. 也就是薄膜晶体管液晶显示器. 其英文名称为Thin-film transistor liquid crystal display, 简称之TFT LCD. 从它的英文名称中我们可以知道, 这一种显示器它的构成主要有两个特征, 一个是薄膜晶体管, 另一个就是液晶本身. 我们先谈谈液晶本身.
液晶(LC, liquid crystal)的分类
我们一般都认为物质像水一样都有三态, 分别是固态液态跟气态. 其实物质的三态是针对水而言, 对于不同的物质, 可能有其它不同的状态存在. 以我们要谈到的液晶态而言, 它是介于固体跟液体之间的一种状态, 其实这种状态仅是材料的一种相变化的过程(请见图1), 只要材料具有上述的过程, 即在固态及液态间有此一状态存在, 物理学家便称之为液态晶体.
这种液态晶体的首次发现, 距今已经度过一百多个年头了. 在公元1888年, 被奥地利的植物学家Friedrich Reinitzer所发现, 其在观察从植物中分离精制出的安息香酸胆固醇(cholesteryl benzoate) 的融解行为时发现, 此化合物加热至145.5度℃时, 固体会熔化,呈现一种介于固相和液相间之半熔融流动白浊状液体. 这种状况会一直维持温度升高到178.5度℃, 才形成清澈的等方性液态(isotropic liquid). 隔年, 在1889年, 研究相转移及热力学平衡的德国物理学家O.Lehmann, 对此化合物作更详细的分析. 他在偏光显微镜下发现, 此黏稠之半流动性白浊液体化合物,具有异方性结晶所特有的双折射率(birefringence)之光学性质, 即光学异相性(optical anisotropic). 故将这种似晶体的液体命名为液晶. 此后, 科学家将此一新发现的性质, 称为物质的第四态-液晶(liquid crystal). 它在某一特定温度的范围内, 会具有同时液体及固体的特性.
TFT LCD液晶显示器的操作原理(上) -- 液晶(Liquid crystal)简介
谢崇凯
我一直记得, 当初刚开始从事有关液晶显示器相关的工作时, 常常遇到的困扰,
就是不知道怎么跟人家解释, 液晶显示器是什么? 只好随着不同的应用环境, 来解释给人家听. 在最早的时候是告诉人家, 就是掌上型电动玩具上所用的显示屏,
随着笔记型计算机开始普及, 就可以告诉人家说, 就是使用在笔记型计算机上的显示器. 随着手机的流行, 又可以告诉人家说, 是使用在手机上的显示板. 时至今日, 液晶显示器, 对于一般普罗大众, 已经不再是生涩的名词. 而它更是继半导体后 另一种可以再创造大量营业额的新兴科技产品, 更由于其轻薄的特性,
因此它的应用范围比起原先使用阴极射线管(CRT, cathode-ray tube)所作成的显示器更多更广.
如同我前面所提到的, 液晶显示器泛指一大堆利用液晶所制作出来的显示器. 而今日对液晶显示器这个名称, 大多是指使用于笔记型计算机, 或是桌上型计算机应用方面的显示器. 也就是薄膜晶体管液晶显示器. 其英文名称为Thin-film
transistor liquid crystal display, 简称之TFT LCD. 从它的英文名称中我们可以知道, 这一种显示器它的构成主要有两个特征, 一个是薄膜晶体管, 另一个就是液晶本身. 我们先谈谈液晶本身.
液晶(LC, liquid crystal)的分类
我们一般都认为物质像水一样都有三态, 分别是固态液态跟气态. 其实物质的三态是针对水而言, 对于不同的物质, 可能有其它不同的状态存在. 以我们要谈到的液晶态而言, 它是介于固体跟液体之间的一种状态, 其实这种状态仅是材料的一种相变化的过程(请见图1), 只要材料具有上述的过程, 即在固态及液态间有此一状态存在, 物理学家便称之为液态晶体.
这种液态晶体的首次发现, 距今已经度过一百多个年头了. 在公元1888年, 被奥地利的植物学家Friedrich Reinitzer所发现, 其在观察从植物中分离精制出的安息香酸胆固醇(cholesteryl benzoate)的融解行为时发现, 此化合物加热至145.5度℃时, 固体会熔化,呈现一种介于固相和液相间之半熔融流动白浊状液体. 这种状况会一直维持温度升高到178.5度℃, 才形成清澈的等方性液态(isotropic liquid).
TFT-LCD技术
1 TFT LCD技术发展历史
晶体管的发明对半导体行业来说，是个划时代的事件。作为晶体管的一种，TFT的发明是在与LCD没有任何联系的情况下发生的。1971年，虽然有人提出用TFT驱动LCD的概念，但是并没有引起人们的注意。直到1979年，开发出了TFT LCD，但是当时由于用无源矩阵的方法也可以驱动100条左右的扫描线，因此还是很多人对TFT LCD没有看好。在LCD画面的数十万个画素上都作TFT，在当时的半导体技术水平来看，简直是“痴人做梦”。
进入80年代以后，在TN模式LCD上很难实现显示更多信息量的要求，因此很多人（LCD技术人员，而不是半导体技术人员）在液晶材料和液晶模式上想找出答案。1983年左右，人们终于找到了答案—新的液晶模式STN LCD。由于STN模式非常巧妙的解决了TN模式在100条扫描线以上出现画质急剧下降的问题，整个LCD业界几乎都投入到STN技术开发和产品开发。80年大后期，市场上大量出现了STN产品，还出现了类似于笔记本电脑的文字处理器（Word
Processor）。
但是对于彩色化、液晶电视等新的需求，STN模式显然力不从心（响应速度慢，灰度表示较困难）。很多技术人员开始转向新的解决方法。虽然TFT LCD的技术开发没有停止过，但是整个LCD业界开始把目光转向TFT LCD还是上个世纪80年代中期以后的事。
上个世纪80年代正好是日本半导体行业的全盛期，而且比较有趣的是几乎所有的拥有半导体部门的日本企业都参与了TFT LCD产业。因为TFT的工艺与DRAM有很大的类似性，因此虽然没有LCD的技术储备，日本很多半导体企业还是参与了这个行业。其实韩国的三星电子、LG飞利浦、现代都拥有或拥有过半导体部门；台湾的TFT LCD企业（友达）也与半导体有关系。
下面的两个表各自描述TFT的技术发展史和LCD的技术发展史。在1971年TFT技术和LCD技术曾经有过交点，但是没有“成功”的结合；到了1981年开始这两个技术才真正结合并开始发芽开花了。
tft-lcd的goa电路工作原理 -回复
tftlcd是目前应用广泛的液晶显示屏类型之一，而GOA（Gate on Array）电路则是tftlcd屏幕的一种常用驱动模式。本文将详细介绍tftlcd的GOA电路工作原理，一步一步回答。
第一步：了解TFTLCD
为了更好地理解GOA电路的工作原理，首先需要对tftlcd有一定的了解。TFT（Thin Film Transistor）液晶显示屏是一种采用薄膜晶体管驱动方式的液晶显示技术。相较于传统的LCD屏幕，TFTLCD具有更高的像素密度和响应速度，以及更好的色彩鲜艳度和视角。
第二步：认识GOA电路
GOA电路是一种常用的tftlcd屏幕驱动方式，它将驱动晶体管集成到显示像素的底层数组中，从而减少了所需的元件和线路，提高了屏幕的性能和可靠性。GOA电路主要包括多种逻辑电路、信号传输和驱动电路等组成。
第三步：GOA电路工作原理
GOA电路的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：
1. 水平信号（HS）的传输
在GOA电路中，水平信号（HS）会根据显示像素的位置，通过水平信号线传输到相应的驱动晶体管上。这样，每个驱动晶体管就能根据HS信号的变化对相应的像素进行精确控制。
2. 垂直信号（VS）的传输
与HS信号类似，垂直信号（VS）也会根据显示像素的位置，经过垂直信号线传输到对应的驱动晶体管上。与此同时，位于水平信号线和垂直信号线交汇处的驱动晶体管将接收对应的HS和VS信号。
3. 数据信号（DS）的传输
除了HS和VS信号外，数据信号（DS）也是GOA电路的重要组成部分。DS信号通过数据线传输到每个像素的驱动晶体管上，从而控制像素的亮度和颜色等属性。每个像素都对应着一个驱动晶体管，因此DS信号会被相应地处理以调整像素的状态。
4. 驱动晶体管的工作
驱动晶体管接收到HS、VS和DS信号后，根据信号的变化控制像素的状态。它通过改变像素的亮度和颜色来实现显示效果。驱动晶体管的作用类似于一个开关，通过打开或关闭像素的液晶分子，来控制光的透过和阻挡，从而实现图像的显示。
