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晶体管怎么制作电视机,晶体管起什么作用

来源:整理 时间:2024-11-08 12:41:03 编辑:电视机技术 手机版

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1,晶体管起什么作用

它具有把所收电波加以区分的检波功能和增强微弱电波的放大功能。初期,这两种功能几乎都是由真空管来完成的。
付费内容限时免费查看回答晶体管的作用是信号调制、整流、信号放大等,该器件包含三级管、二极管、晶闸管等。作用一:三级管通过拼接,可以进行逻辑运算;作用二:通过三极管可以使电流放大;作用三:二极管可以当作开关来使用;作用四:可以作为数字或者模拟电路的器件。晶体管作为一种可变电流开关,能够基于输入电压控制输出电流。与普通机械开关(如Relay、switch)不同,晶体管利用电信号来控制自身的开合,所以开关速度可以非常快,实验室中的切换速度可达100GHz以上。晶体管优点:1、构件没有消耗无论多么优良的电子管,都将因阴极原子的变化和慢性漏气而逐渐劣化。由于技术上的原因,晶体管制作之初也存在同样的问题。随着材料制作上的进步以及多方面的改善,晶体管的寿命一般比电子管长100到1000倍。2、消耗电能极少仅为电子管的十分之一或几十分之一。它不像电子管那样需要加热灯丝以产生自由电子。一台晶体管收音机只要几节干电池就可以半年一年地听下去,这对电子管收音机来说,是难以做到的。3、不需预热一开机就工作。例如,晶体管收音机一开就响,晶体管电视机一开就很快出现画面。电子管设备就做不到这一点。开机后,等一会儿才听得到声音,看得到画面。显然,在军事、测量、记录等方面,晶体管是非常有优势的
根据电路能有:放大,射极跟随,开关,振荡等等功能。
看看在什么电路上啦,一般就是放大作用,计算机用得最多的是开关作用。

晶体管起什么作用

2,请问晶体管黑白电视机行振荡的工作原理

我记得它应该属于LC振荡器,也就是行震荡变压器与谐振电容(0.01u)反馈给行震荡三极管生成15625Hz振荡频率。
电容,用符号c表示。电容有存储电荷的作用,由于它的这个特性,决定了它有通交流阻直流,通高频阻低频的作用。因此常用作隔直,滤波,耦合。电容器的两个最基本的指标是容量和击穿电压。容量显示电容器的储存能力,有法拉(f)和微法(十的负六次方法拉)、皮法(十的负十二次方法拉)等计量单位。由于电容简单来说就是两个相互绝缘的导体,所以当电压升高到一定程度时,会击穿这层绝缘。这个极限电压就是电容器的耐压值。电容器按有无极性可分为有极性电容和无极性电容两种,在一般情况下,有极性电容的正负极不可接反。按制作材料分,电容器有铝电解电容(成本低,容量大,耐热性差,稳定性差)、钽电解电容(成本高,精度高,体积小,漏电小)、磁片电容、聚炳稀电容、纸质电容以及金属膜电容等多种。按容量是否可变分为固定电容和可调电容。 电感器,通俗的说就是线圈。它的基本的性质是通直流,阻交流,与电容器的性质恰恰相反。衡量电感器的最基本指标是电感量。以亨利(h)为单位,还有毫亨,微亨等。电感器可分为磁芯电感(电感量大,常用在滤波电路)和空心电感(电感量小,常用于高频电路)两种。 晶体管,最常用的有三极管和二极管两种。它对信号有放大作用。三极管以符号bg(旧)或(t)表示,二极管以d表示。按制作材料分,晶体管可分为锗管和硅管两种。按极性分,三极管有pnp和npn两种,而二极管有p型和n型之分。多数国产管用xxx表示,其中每一位都有特定含义:如 3 a x 31,第一位3代表三极管,2代表二极管。第二位代表材料和极性。a代表pnp型锗材料;b代表npn型锗材料;c为pnp型硅材料;d为npn型硅材料。第三位表示用途,其中x代表低频小功率管;d代表低频大功率管;g代表高频小功率管;a代表高频大功率管。最后面的数字是产品的序号,序号不同,各种指标略有差异。注意,二极管同三极管第二位意义基本相同,而第三位则含义不同。对于二极管来说,第三位的p代表检波管;w代表稳压管;z代表整流管。上面举的例子,具体来说就是pnp型锗材料低频小功率管。对于进口的三极管来说,就各有不同,要在实际使用过程中注意积累资料。常用的进口管有韩国的90xx、80xx系列,欧洲的2sx系列,在该系列中,第三位含义同国产管的第三位基本相同。 半导体晶体管的三种放大电路原理如下:1、————共基极放大电路。它的特点是输入阻抗低,输出阻抗高,电流放大倍数小于1,不易与前级匹配。2、————共发射极放大电路。它的特点是电流放大倍数较大,功率放大倍数更大,但在强信号是失真较大。3、————共集电极放大电路。它的特点是输入阻抗高,输出阻抗低,常用于阻抗匹配电路,增益最小。 三极管,三极管能够放大信号必须具备一定的外部条件,即给三极管的发射结加正向电压(习惯称正向偏置或正偏),集电结加反向电压(习惯称反向偏置或反偏)。三极管的主要应用分为两个方面。一是工作在饱和与截止状态,用作晶体管开关;二是工作在放大状态,用作放大器。放大区:此时ic=?ib,ic基本不随uce变化而变化,此时发射结正偏,集电结反偏。放大状态 : ub>0,发射结正偏,集电结反偏,ic=βib。
行震荡变压器与谐振电容(0.01u)反馈给行震荡三极管生成15625Hz振荡频率。
压控振荡器

请问晶体管黑白电视机行振荡的工作原理

3,电视在什么时候产生

19世纪末,少数先驱者开始研究设计传送图像的技术。1904年,英国人贝尔威尔和德国人柯隆发明了一次电传一张照片的电视技术,每传一张照片需要10分钟。1924年,英国和德国科学家几乎同时运用机械扫描方式成功地传出了静止图像。但有线机械电视传播的距离和范围非常有限,图像也相当粗糙。 1923年,俄裔美国科学家兹沃里金申请到光电显像管、电视发射器及电视接收器的专利,他首次采用全面性的“电子电视”发收系统,成为现代电视技术的先驱。电子技术在电视上的应用,使电视开始走出实验室,进入公众生活之中,1925年,英国科学家研制成功电视机。1928年,美国纽约31家广播电台进行了世界上第一次电视广播试验,由于显像管技术尚未完全过关,整个试验只持续了30分钟,收看的电视机也只有十多台,此举宣告了作为社会公共事业的电视艺术的问世,是电视发展史上划时代的事件。 1929年美国科学家伊夫斯在纽约和华盛顿之间播送50行的彩色电视图像,发明了彩色电视机。1933年兹沃里金又研制成功可供电视摄像用的摄像管和显像管。完成了使电视摄像与显像完全电子化的过程,至此,现代电视系统基本成型。今天电视摄影机和电视接收的成像原理与器具,就是根据他的发明改进而来。 (2)电视艺术在英国、美国的发展:教材强调了20世纪30~40年代,电视艺术在英国和美国有了长足的发展。建议教师结合教材,适当补充资料即可。 1936年11月2日,英国广播公司在伦敦郊外的亚历山大宫,播出了一场颇具规模的歌舞节目,并首次开办每天2小时的电视广播。全伦敦只有200多台收视电视机,但它标示着世界电视事业开始发迹。对当年柏林奥林匹克运动会的报道,更是年轻的电视事业的一次大亮相。当时共使用了4台摄像机拍摄比赛情况。其中最引人注目的是全电子摄像机。这台机器体积庞大,它的一个1.6米焦距的镜头就重45公斤,长2.2米,被人们戏称为电视大炮。此后,价格相当昂贵的电视在英国中上层家庭开始有所普及。1937年,该公司播映英王乔治五世的加冕大典时,英国已有5万观众在观看电视。1939年,第二次世界大战爆发时,英国约有两万家庭拥有了电视机。 1939年4月30日,美国无线电公司通过帝国大厦屋顶的发射机,传送了罗斯福总统在世界博览会上致开幕词和纽约市市长带领群众游行的电视节目。成千上万的人拥入百货商店排队观看这个新鲜场面。二战结束时,美国约有7000台电视机。二战前开办电视的还有德国、法国、意大利等国。 (3)电视艺术的普及应用:建议教师从电视艺术普及的条件、时间及表现三方面把握教材。 联系第三次科技革命的成果、结合本节整体教材指出电视艺术普及的条件:电子技术等方面的进步,社会巨大变化和人类新的精神需求及商业利润的驱动。建议教师从电视机研制、电视转播、电视节目制作三方面稍作补充,如:电视机经历了从黑白到彩色,从电子管、晶体管电视迅速发展到集成电路电视,目前,电视正在向智能化、数字化和多用途化迈进;电视转播也由卫星传播到卫星直播。 表现:教材以美国和中国为例加以说明,首先第二次世界大战后美国电视事业发展超过英国:从1949年到1951年,电视机数目从1百万台跃升为1千多万台,1960年全美电视台高达780座,电视机近三千万台,约有87%的家庭拥有至少一台电视机。同时期英国只有190万台电视机,法国3万台,加拿大2万,日本4千台。1993年底,美国98%的家庭拥有至少一台电视机,其中99%为彩色电视机。 1958年,中国第一台黑白电视机在天津诞生,同年,开始试播。当时,全国只有50多台黑白电视机。1971年,全国已建有电视台32座。21世纪初,中国大陆的电视覆盖率高达94%。

电视在什么时候产生

4,TFTLCD制程分哪三个步骤

制造TFT-LCD主要有三个重要的流程:1.阵列制程2.组立制程3.模组制程最后就是我们看到的产品了. 1.阵列制程 1)一片表面光滑,没有任何杂质的玻璃,是制造TFT玻璃基板最主要的原料.在制作之前,需用特殊的冼净液,将玻璃洗得干干净净,然后脱水,甩干.2)要使玻璃基板镀上金属薄膜,需先将金属材料放在真空室内,让金属上面的特殊气体产生电浆后,金属上的原子就会被撞向玻璃,然后就形成一层层的金属薄膜了. 3)镀完金属膜后,我们还要镀上一层不导电层与半导电层,在真空室内,先将玻璃板加温,然后由高压电的喷洒器喷洒特殊气体,让电子与气体产生电浆,经过化学反应后,玻璃上就形成了不导电层与半导体层。4)薄膜形成后,我们要在玻璃上制作电晶体的图案。首先,要进入黄光室喷上感光极强的光阻液,然后套上光罩照射蓝紫光进行曝光,最后送到显影区喷洒显影液,这样可以去除照光后的光阻,还可以让光阻层定型哦。5)光阻定型后,我们可用蚀刻进行湿式蚀刻,将没有用的薄膜露出,也可用电浆的化学反应进行干式蚀刻,蚀刻后再将留下的光阻以溜液去除,最后就产生电晶体所需要的电路图案了。6)要形成可用的薄膜电晶体,需要重复清洗,镀膜,上光阻,曝光,显影,蚀刻,去光阻等过程,一般来说,要制造TFT-LCD,就要重复5到7次。2.组立制程 1)完成薄膜电晶体玻璃基板后,我们就要进行液晶面板的组合了,液晶面板是由电晶体玻璃基板与彩色滤光片组合而成,首先,我们要先将玻璃洗干净,再进行下一个步骤。TFT-LCD的整个制造过程都必须在无尘室内,这样才不会有杂质在显示器里面。 2)彩色滤光片是以化学涂布的方式,在玻璃上形成红、绿、蓝的颜色,整齐排列后再覆盖一层会导电的薄膜即完成。3)在整个组合的过程中,首先我们要为布满电晶体的玻璃和彩色滤光片涂上一层化学薄膜,然后再进行配向的动作。4)在组合二片玻璃板之前,我们要先平均布满类似球状的隙子固定间隔,以免液晶面板组合后,二片玻璃向内凹曲。通常液晶面板在组合时,会留下一个或二个缺口,以利后续灌入液晶,接着就以框胶及导电胶封在二片玻璃边缘,如此就完成玻璃的组合了。5)封完边框之后,就将液晶面板放到真空室,透过刚才预留的缺口把液晶面板的空气抽掉,然后籍助大气压力灌入液晶,再将缺口封闭,而液晶是一种介于固体和液体之间的化合物质,具有规则分子排列的特性。6)最后再贴上二片垂直方向的偏光片,整片液晶面板即算完成。3)在整个组合的过程中,首先我们要为布满电晶体的玻璃和彩色滤光片涂上一层化学薄膜,然后再进行配向的动作。4)在组合二片玻璃板之前,我们要先平均布满类似球状的隙子固定间隔,以免液晶面板组合后,二片玻璃向内凹曲。通常液晶面板在组合时,会留下一个或二个缺口,以利后续灌入液晶,接着就以框胶及导电胶封在二片玻璃边缘,如此就完成玻璃的组合了。5)封完边框之后,就将液晶面板放到真空室,透过刚才预留的缺口把液晶面板的空气抽掉,然后籍助大气压力灌入液晶,再将缺口封闭,而液晶是一种介于固体和液体之间的化合物质,具有规则分子排列的特性。6)最后再贴上二片垂直方向的偏光片,整片液晶面板即算完成。3.模组制程 1)偏光片贴附完成后,我们即开始在液晶面板的两侧搭载DRIVE IC,DRIVE IC是很重要的驱动零件,是用来控制液晶颜色,亮度开关的。2)然后再将DRIVE IC 的入力端与电路板藉着焊锡焊接导通。这样讯号就可以顺利发出,然后控制面板上的影像了。3)液晶面板的光线就是从背光源发出来的,在组装背光源之前,我们会先检查组合完的液晶面板有无完善,然后再组装背光源,背光源就是液晶面板后的光线来源。4)最后,再将CELL与铁框以螺丝锁定。5)再来就进入了最后关键的测试过程,将组立完成的MODULE做老化测试,在通电及高温状态,筛选出品质不良的产品。6)品质最优的产品,就可以包装出货了。这样,液晶面板经过许多检验测试的程序,才能把最完美的产品交给客户,这样才算是真正的完成整个液晶显示器的制作过程。
array、cell、module

5,电视机是如何来成像的

从显示器的原理谈起,CRT的工作原理是由灯丝、阴极、控制栅组成的电子枪,发射出电子流,电子流被带有高电压的加速器加速,并经过透镜聚焦形成极细的电子束,打在荧光屏上,使荧光粉发光;偏转线圈产生的磁场作用,可以控制电子束射向荧光屏的指定位置;通过控制电子束的强弱和通断,最终形成各种绚丽多彩的画面。因此,对于CRT来讲,屏幕上的图形图像是由一个个因电子束击打而发光的荧光点组成,由于显像管内荧光粉受到电子束击打后发光的时间很短,所以电子束必须不断击打荧光粉使其持续发光。电子枪从屏幕的左上角的第一行(行的多少根据显示器当时的分辨率所决定,比如800X600分辨率下,电子枪就要扫描600行)开始,从左至右逐行扫描,第一行扫描完后再从第二行的最左端开始至第二行的最右端,一直到扫描完整个屏幕后再从屏幕的左上角开始,这时就完成了一次对屏幕的刷新。 每秒钟屏幕刷新的次数就叫场频,又称屏幕的垂直扫描频率,以Hz(赫兹)为单位。注意,这里的所谓“刷新次数”和我们通常在描述游戏速度时常说的“画面帧数”是两个截然不同的概念。后者指经电脑处理的动态图像每秒钟显示显像管电子枪的扫描频率。荧光屏上涂的是中短余辉荧光材料,否则会导致图像变化时前面图像的残影滞留在屏幕上,但如此一来,就要求电子枪不断的反复“点亮”、“熄灭”荧光点,场频与图像内容的变化没有任何关系,即便屏幕上显示的是静止图像,电子枪也照常更新。扫描频率过低会导致屏幕有明显的闪烁感,即稳定性差,容易造成眼睛疲劳。VESA组织于1997规定85Hz逐行扫描为无闪烁的标准场频。一般来讲,屏幕的刷新率要达到75HZ以上,人眼才不易感觉出,但长时间注视必然会让眼睛感到很累。所以,屏幕的刷新率是越高越好,当前市场中,低、中端指标产品垂直扫描频率为50~150Hz,而高端指标产品的垂直扫描频率在50-160Hz,如EMC 797的垂直扫描频率就为50-160Hz。 前面所讲的“场频”的概念是为下面“带宽”概念打基础的,带宽指的是什么了?带宽是指每秒钟所扫描的图像频点的总和,也就是每秒钟电子枪扫描过的总像素数,它等于“水平分辨率×垂直分辨率×场频(画面刷新次数)”,带宽采用的单位为MHz(兆赫)。带宽代表的是显示器的一个综合指标,也是衡量一台显示器好坏的重要指标,因此它是显示器最基本的频率特性,它决定着一台显示器可以处理的信息范围,就是指电路工作的频率范围。显示器工作频率范围在电路设计时就已定死了,主要由高频放大部分元件的特性决定,但高频电路的设计相对困难,成本也高且会产生辐射。高频处理能力越好,带宽能处理的频率越高,图像也更好。每种分辨率都对应着一个最小可接受的带宽,但如果带宽小于该分辨率的可接受数值,显示出来的图像会因损失和失真而模糊不清。
液晶电视的成像原理液晶是一种介于固态和液态之间的物质,是具有规则性分子排列的有机化合物,如果把它加热会呈现透明状的液体状态,把它冷却则会出现结晶颗粒的混浊固体状态。正是由于它的这种特性,所以被称之为液晶(Liquid Crystal)。 用于液晶显示器的液晶分子结构排列类似细火柴棒,称为Nematic液晶,采用此类液晶制造的液晶显示器也就称为LCD(Liquid Crystal Display)。而液晶电视是在两张玻璃之间的液晶内,加入电压,通过分子排列变化及曲折变化 再现画面,屏幕通过电子群的冲撞,制造画面并通过外部光线的透视反射来形成画面。液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示目的,即使屏幕加大,它的体积也不会成正比的增加,在重量上比相同显示面积的传统显示器要轻得多,液晶电视的重量大约是传统电视的1/3。液晶电视拥有16.7百万的色彩,画面层次分明,颜色绚丽真实。分辨率大,清晰度高。液晶显示器一开始就使用纯平面的玻璃板,其平面直角的显示效果比传统显示器看起来好得多。 液晶显示器没有幅射,只有来自驱动电路的少量电磁波,只要将外壳严格密封即可排除电磁波外泄。所以液晶显示器有称为冷显示器或环保显示器。液晶电视不存在屏幕闪烁现象,不易造成视觉疲劳。 液晶电视耗电量低,使用寿命长。按照使用时间为每天4.5小时的年耗电量换算,用30英寸液晶电视替代32英寸显像管电视,每年每台可节约电能71千瓦。液晶电视的使用寿命一般为5万个小时,比普通电视机的寿命长得多。 液晶电视,也称为LCD电视,使用的是和笔记本电脑及台式电脑平板显示器相同的显示技术。其生动的画面是由一个造价不菲的特殊玻璃嵌板以及上面的晶体管生成的。不过这种电视价格昂贵,特别是超过40英寸的大尺寸液晶电视。一些液晶电视在从侧面观看时,画面也不是十分清楚。目前国内市场上的液晶电视主要以15-32吋为主,也有42吋的超大液晶电视销售等离子电视,也称为PDP电视,是利用两块玻璃基板之间的气体来显现出色彩丰富而生动的画面。这种电视比液晶电视稍便宜,特别是40英寸以上的大电视。和液晶电视一样,等离子电视厚度也很薄。直到最近,许多等离子电视还有不少缺点需要克服,包括使用寿命相对比短、有可能长时间在屏幕上留下一些固定的影像、在高纬度地区无法工作等。不过这些问题至少在一些比好的机型中已经得到部分 解决。关于清晰度 生产液晶电视的企业往往宣称在清晰度上要高等离子电视一筹,并声称目前等离子电视宣称的最高物理分辨力不过1024×1024,而几乎所有的液晶电视都可以达到1024×768的高分辨力,最高的已达1920 ×1080。事实上,市场销售的等离子电视的物理分辨力大部分只有852×480,只有少数等离子电视的物理分辨力达到1024×768。 但决定平板电视清晰度不只是屏的物理分辨力,电路对高清信号处理的好坏也直接影响清晰度,单从屏的物理分辨力来判断还不够充分。所以,液晶电视生产企业单纯从屏的物理分辨力攻击等离子电视不够科学。 关于视角 无论液晶电视怎样辩解,等离子电视在视角方面要好于液晶电视,当然等离子电视也不是“没有视角问题”。对于客厅、卧房用的电视机,很少有人会在超过120度的角度去看电视,所以从这个角度来说,双方关于视角的攻击没有必要。 关于响应速度 响应速度曾是液晶电视的软肋,近期虽然在技术上已有很大改进,但有时也被生产等离子电视的企业作为攻击液晶电视的对象。有企业宣称,他们的液晶电视响应时间已降低到8毫秒,但实际上,市场上销售的液晶电视响应时间大部分在12毫秒左右。即使已宣称响应时间降到8毫秒的液晶电视,在播放快速运动图像时仍有拖尾现象,因为企业所宣称的8毫秒响应时间是在播放静止图像的情况下测算的。 对于一个快速运动的黑色图像或者白色图像,液晶电视都有轻微拖尾现象,但这并不表示,等离子电视在这方面就完美无缺,对于快速运动的白色物体,等离子电视同样会有轻度的拖尾现象,只是当快速运动的物体换成黑色,就不会再有拖尾现象发生。 关于灼伤 等离子电视在处理运动图像时优于液晶电视,但当静止的图像长时间出现在等离子屏幕同一位置上时,就可能出现灼伤现象。当等离子电视出现灼伤现象,开关机的时候,屏幕上会隐隐约约地出现长时间播放的那张图像,好像印在屏幕上一样,而这成为一些液晶电视生产企业攻击等离
电视机后面有一个电子枪,可以发射电子。发射出的电子在加速电场的作用下加速,然后被加速过的电子进入偏转电场产生偏转。由于偏转电场的电势差随着电视信号的变化而改变,所以电子从偏转电场射出后可以打在荧光屏的特定位置上。无数的电子打在荧光屏上就构成了图像。
简单的说就是带电粒子在加速电场(电子枪)加速,然后经偏转电场偏转打在有荧光粉的荧光屏上,从而产生变化多彩的图像。

6,液晶屏是怎么制造的

就是用......液晶制造的液晶显示器(LCD) 目前科技信息产品都朝着轻、薄、短、小的目标发展,在计算机周边中拥有悠久历史的显示器产品当然也不例外。在便于携带与搬运为前题之下,传统的显示方式如CRT映像管显示器及LED显示板等等,皆受制于体积过大或耗电量甚巨等因素,无法达成使用者的实际需求。而液晶显示技术的发展正好切合目前信息产品的潮流,无论是直角显示、低耗电量、体积小、还是零辐射等优点,都能让使用者享受最佳的视觉环境。 2. 液晶的诞生 要追溯液晶显示器的来源,必须先从「液晶」的诞生开始讲起。在公元1888年,一位奥地利的植物学家,菲德烈.莱尼泽(Friedrich Reinitzer)发现了一种特殊的物质。他从植物中提炼出一种称为螺旋性甲苯酸盐的化合物,在为这种化合物做加热实验时,意外的发现此种化合物具有两个不同温度的熔点。而它的状态介于我们一般所熟知的液态与固态物质之间,有点类似肥皂水的胶状溶液,但它在某一温度范围内却具有液体和结晶双方性质的物质,也由于其独特的状态,后来便把它命名为「Liquid Crystal」,就是液态结晶物质的意思。不过,虽然液晶早在1888年就被发现,但是真正实用在生活周遭的用品时,却是在80年后的事情了。 公元1968年,在美国RCA公司(收音机与电视的发明公司)的沙诺夫研发中心,工程师们发现液晶分子会受到电压的影响,改变其分子的排列状态,并且可以让射入的光线产生偏转的现象。利用此一原理,RCA公司发明了世界第一台使用液晶显示的屏幕。尔后,液晶显示技术被广泛的用在一般的电子产品中,举凡计算器、电子表、手机屏幕、医院所使用的仪器(因为有辐射计量的考虑)或是数字相机上面的屏幕等等。 令人玩味的是,液晶的发现比真空管或是阴极射线管还早,但世人了解此一现象的并不多,直到1962年才有第一本,由RCA研究小组的化学家乔.卡司特雷诺(Joe Castellano)先生所出版的书籍来描述。而与映像管相同的,这两项技术虽然都是由美国的RCA公司所发明的,却分别被日本的新力(Sony)与夏普(Sharp)两家公司发扬光大。 3. 什么是液晶 液晶显示器是以液晶材料为基本组件,由于液晶是介于固态和液态之间,不但具有固态晶体光学特性,又具有液态流动特性,所以已经可以说是一个中间相。而要了解液晶的所产生的光电效应,我们必须来解释液晶的物理特性,包括它的黏性(visco-sity)与弹性(elasticity)和其极化性(polarizalility)。液晶的黏性和弹性从流体力学的观点来看,可说是一个具有排列性质的液体,依照作用力量不同的方向,应该有不同的效果。就好像是将一把短木棍扔进流动的河水中,短木棍随着河水流着,起初显得凌乱,过了一会儿,所有短木棍的长轴都自然的变成与河水流动的方向一致,这表示着次黏性最低的流动方式,也是流动自由能最低的一个物理模型。 此外,液晶除了有黏性的反应外,还具有弹性的反应,它们都是对于外加的力量,呈现了方向性的效果。也因此光线射入液晶物质中,必然会按照液晶分子的排列方式行进,产生了自然的偏转现像。至于液晶分子中的电子结构,都具备着很强的电子共轭运动能力,所以当液晶分子受到外加电场的作用,便很容易的被极化产生感应偶极性(induced dipolar),这也是液晶分子之间互相作用力量的来源。而一般电子产品中所用的液晶显示器,就是是利用液晶的光电效应,藉由外部的电压控制,再透过液晶分子的折射特性,以及对光线的旋转能力来获得亮暗情况(或著称为可视光学的对比),进而达到显像的目的。 4. 液晶显示器的种类 液晶显示器,英文通称为LCD(Liquid Crystal Display),是属于平面显示器的一种,依驱动方式来分类可分为静态驱动(Static)、单纯矩阵驱动(Simple Matrix)以及主动矩阵驱动(Active Matrix)三种。其中,被动矩阵型又可分为扭转式向列型(Twisted Nematic;TN)、超扭转式向列型(Super Twisted Nematic;STN)及其它被动矩阵驱动液晶显示器;而主动矩阵型大致可区分为薄膜式晶体管型(Thin Film Transistor;TFT)及二端子二极管型(Metal/Insulator/Metal;MIM)二种方式。(详细的分类请参考附图)TN、STN及TFT型液晶显示器因其利用液晶分子扭转原理之不同,在视角、彩色、对比及动画显示品质上有高低程次之差别,使其在产品的应用范围分类亦有明显区隔。以目前液晶显示技术所应用的范围以及层次而言,主动式矩阵驱动技术是以薄膜式晶体管型(TFT)为主流,多应用于笔记型计算机及动画、影像处理产品。而单纯矩阵驱动技术目前则以扭转向列(TN)、以及超扭转向列(STN)为主,目前的应用多以文书处理器以及消费性产品为主。在这之中,TFT液晶显示器所需的资金投入以及技术需求较高,而TN及STN所需的技术及资金需求则相对较低。 5. 液晶显示器的运作原理 如以上所提,目前液晶显示技术大多以TN、STN、TFT三种技术为主轴,因此我们就这从这三种技术来探讨它们的运作原理。 TN型的液晶显示技术可说是液晶显示器中最基本的,而之后其它种类的液晶显示器也可说是以TN型为原点来加以改良。同样的,它的运作原理也较其它技术来的简单,请读者参照下方的图片。图中所表示的是TN型液晶显示器的简易构造图,包括了垂直方向与水平方向的偏光板,具有细纹沟槽的配向膜,液晶材料以及导电的玻璃基板。 其显像原理是将液晶材料置于两片贴附光轴垂直偏光板之透明导电玻璃间,液晶分子会依配向膜的细沟槽方向依序旋转排列,如果电场未形成,光线会顺利的从偏光板射入,依液晶分子旋转其行进方向,然后从另一边射出。如果在两片导电玻璃通电之后,两片玻璃间会造成电场,进而影响其间液晶分子的排列,使其分子棒进行扭转,光线便无法穿透,进而遮住光源。这样所得到光暗对比的现象,叫做扭转式向列场效应,简称TNFE(twisted nematic field effect)。在电子产品中所用的液晶显示器,几乎都是用扭转式向列场效应原理所制成。STN型的显示原理也似类似,如下图,不同的是TN扭转式向列场效应的液晶分子是将入射光旋转90度,而STN超扭转式向列场效应是将入射光旋转180~270度。 要在这边说明的是,单纯的TN液晶显示器本身只有明暗两种情形(或称黑白),并没有办法做到色彩的变化。而STN液晶显示器牵涉液晶材料的关系,以及光线的干涉现象,因此显示的色调都以淡绿色与橘色为主。但如果在传统单色STN液晶显示器加上一彩色滤光片(color filter),并将单色显示矩阵之任一像素(pixel)分成三个子像素(sub-pixel),分别透过彩色滤光片显示红、绿、蓝三原色,再经由三原色比例之调和,也可以显示出全彩模式的色彩。另外,TN型的液晶显示器如果显示屏幕做的越大,其屏幕对比度就会显得较差,不过藉由STN的改良技术,则可以弥补对比度不足的情况。 6. 液晶屏幕的驱动方式 在TN与STN型的液晶显示器中,所使用单纯驱动电极的方式,都是采用X、Y轴的交叉方式来驱动,如下图所示,因此如果显示部份越做越大的话,那么中心部份的电极反应时间可能就会比较久。而为了让屏幕显示一致,整体速度上就会变慢。讲的简单一点,就好像是CRT显示器的屏幕更新频率不够快,那是使用者就会感到屏幕闪烁、跳动;或着是当需要快速3D动画显示时,但显示器的显示速度却无法跟上,显示出来的要果可能就会有延迟的现象。所以,早期的液晶显示器在尺寸上有一定的限制,而且并不适合拿来看电影、或是玩3D游戏。 为了改善此一情形,后来液晶显示技术采用了主动式矩阵(active-matrix addressing)的方式来驱动,这是目前达到高数据密度液晶显示效果的理想装置,且分辨率极高。方法是利用薄膜技术所做成的硅晶体管电极,利用扫描法来选择任意一个显示点(pixel)的开与关。这其实是利用薄膜式晶体管的非线性功能来取代不易控制的液晶非线性功能。 如上图,在TFT型液晶显器中,导电玻璃上画上网状的细小线路,电极则由是薄膜式晶体管所排列而成的矩阵开关,在每个线路相交的地方则有着一弄控制匣,虽然驱动讯号快速地在各显示点扫瞄而过,但只有电极上晶体管矩阵中被选择的显示点得到足以驱动液晶分子的电压,使液晶分子轴转向而成「亮」的对比,不被选择的显示点自然就是「暗」的对比,也因此避免了显示功能对液晶电场效应能力的依靠。 7. TFT型液晶显示器的运作原理 TFT型的液晶显示器较为复杂,主要的构成包括了,荧光管、导光板、偏光板、滤光板、玻璃基板、配向膜、液晶材料、薄模式晶体管等等。首先液晶显示器必须先利用背光源,也就是荧光灯管投射出光源,这些光源会先经过一个偏光板然后再经过液晶,这时液晶分子的排列方式进而改变穿透液晶的光线角度。然后这些光线接下来还必须经过前方的彩色的滤光膜与另一块偏光板。因此我们只要改变刺激液晶的电压值就可以控制最后出现的光线强度与色彩,并进而能在液晶面板上变化出有不同深浅的颜色组合了。
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