液晶顯示原理考試題

1、選擇題1 .液晶顯示控制器的核心部件：（b ）a.接口部b.控制部c.指令集d.驅(qū)動部(c )2 .液晶分子受到外力作用時會發(fā)生三種基本畸變，下列選項不屬于這三種畸變的是:a.展曲形變b.彎曲形變 c.焦錐形變d.扭曲形變3 .下列哪些選項不是正偏光顯微鏡下液晶的結(jié)構(gòu)：（d ）a.焦錐結(jié)構(gòu)b.平面結(jié)構(gòu)c.指紋結(jié)構(gòu)d.螺旋結(jié)構(gòu)4 .人的各種感覺器官從外界獲取信息量最大的是：（c ）a.味覺b.聽覺c.視覺d.觸覺5 .對于自然光其偏振度 p是：（a ）a. 0 b. 1 c. 0.5 d.無法確定6 .對于完全偏正光其偏振度為：（b ）a. 0 bc. 0.5 d.無法確定7 .下列不是產(chǎn)生線性

2、偏振光的方法（）a.反射和折射b.雙折射 c.二向色性d.衍射8 .對于線性偏正光加上 1/4波片，出射光是（）a.線性偏振光 b.圓偏振光 c.橢圓偏振光d.部分偏振光9 .下列表達(dá)式不是有序度的表達(dá)式：（d ）a. s/solsol/b. s:./-a-asol1c. s_ d/ -dd/ 2d_d.sn -1n 23cot2 ：210.對于正性液晶，則 ne no,則o光對應(yīng)的是快軸，對于光矢量沿 x軸的振幅為e0的線性偏振光，光矢量歸一化瓊斯矢量為：（a ）11.對于左旋圓偏振光，j13一化瓊斯矢量為：(b )a.2 il-ib. 12 112.對于線性偏振器件,透光軸與jix軸成日=

3、己,則根據(jù)表達(dá)式gcos2日2sin(29)2sin(20)x sin2日)可得其瓊斯矩陣為:a. g =3434b.1)212)c.1434、3、434 )d. g =0填空題1 .液晶是物質(zhì)的第四態(tài)一一介于液態(tài)和晶態(tài)之間的中間相。液晶根據(jù)其形成機(jī)制，分為熱致 液晶和溶致液晶;2 .對于某向列型液晶材料而言，其溫度從熔點變化到清亮點過程中，一般發(fā)生如下過程的相變，固相-近晶型b相-近晶型c相-近晶型 a相-向列相-各向同性液體;；11003 .對于單軸各向異性晶體， 如果取主軸坐標(biāo)系 ？= 0 %2 0 ，則其折射率張量矩陣中00 隈1的三個對角元的關(guān)系是:11 = 22 =33 j4 .液

4、晶顯示的原理首先是利用了偏光片產(chǎn)生平行光特點,在兩層正交的偏光片之間加入液晶，利用不加電場時液晶分子的旋光性和加電場時液晶分子的分布產(chǎn)生畸變的現(xiàn)象，形成顯 示效果。5 .藍(lán)光波長范圍是：420470nm;6 .目前tft-lcd電視機(jī)的主流技術(shù) va和ips模式。7 .tft的關(guān)鍵工藝有：光刻工藝.蝕刻工藝.薄膜制備工藝.摻雜工藝:8 .tft在平板顯示中的作用是 利用補(bǔ)償電路、形成補(bǔ)償電容，為像素提供單獨的補(bǔ)償電壓， 延長該像素的驅(qū)動時間，提高像素的對比度畫圖題1 .請按1/duty的設(shè)計方案畫出標(biāo)準(zhǔn)的 com （公共端）和 seg （數(shù)據(jù)端），com用c1 , c2 , c3, c4 表示

5、，seg 用 s1 , s2 表示。2 .對于gh效應(yīng)作為原理的顯示器件，請分別畫出正負(fù)性顯示原理圖。簡單題1上匕較膽管型液晶，近晶型 c和向列型液晶在結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)上的異同。答：這三種液晶在結(jié)構(gòu)上的相同之處：液晶分子均是細(xì)長的，分子均是剛性的。物理性質(zhì)的相同之處：均有介電各向異性和光學(xué)各向異性。結(jié)構(gòu)上的不同之處：（1）膽管型液晶分子呈扁平形狀，分子排列成層，層內(nèi)分子類似于向列相排列，分子長軸平行于層平面，不同層的分子長軸方向沿層的法線方向排列成螺旋結(jié)構(gòu)，分為左旋和右旋結(jié)構(gòu)；（2）近晶型c*液晶分子與層面成傾斜排列，液晶分子結(jié)構(gòu)中含不對稱的手性基團(tuán)，能形成扭轉(zhuǎn)的螺旋結(jié)構(gòu)，為正光性雙軸晶體；（3

6、）向列型液晶由棒狀分子組成，近似于平行取向，具有一維取向有序，分子排列不分層，它能上下、左右、前后滑動，有序度低，粘度小。三種液晶在物理性質(zhì)上不同之處為：（1）膽管型液晶的雙折射 an 0 ,光學(xué)各向異性有三種效應(yīng)，光波導(dǎo)效應(yīng)、布拉格效應(yīng)、旋光效應(yīng)。（2）近晶型c*液晶為正光性雙軸晶體，具有膽備型液晶的光學(xué)性質(zhì)。（3）向列型液晶為折射橢球， an大多數(shù)情況大于零。2 .tn型液晶顯示器的液晶盒厚度d與雙折射率 麗 的乘積滿足什么條件？如何根據(jù)設(shè)備情況和器件要求選擇大小 ？答：and應(yīng)滿足第一極小值點 0.48nm或第二極小值點1.01nm。當(dāng)液晶顯示器需要較高的響應(yīng)速度時，可根據(jù)較好的設(shè)備和工

7、藝，采用第一極小值點。當(dāng)生產(chǎn)設(shè)備或工藝無法保證第一小值點，且需要顯示器有較高的驅(qū)動路數(shù)時，采用第二極小值點。3 .為了得到較高的驅(qū)動路數(shù)，lcd的電光曲線應(yīng)該陡峭還是比較平緩好？設(shè)v90 -為常數(shù)c,vm大一點對提高多路驅(qū)動能力是否有利，為什么？答：lcd的電光曲線應(yīng)該陡峭，才能得到較高的驅(qū)動路數(shù)。銳度為：p 必=1 v90二v0（1）v10v10而最大驅(qū)動路數(shù)為：n 1,由（2）式當(dāng)p1時，p越小n越大，既v10大一點對提高多路驅(qū)動能力是有利的。4 .請分別列舉我們學(xué)習(xí)過的作為顯示器件的原理?5 .膽管型液晶由那些光學(xué)性質(zhì)，分別的條件是什么？答：膽管型液晶光學(xué)有三種效應(yīng)，分別是光波導(dǎo)效應(yīng)，布

8、拉格效應(yīng)，旋光效應(yīng)。對應(yīng)的條件 為:光波長遠(yuǎn)小于螺距，光波長約等于螺距，光波長遠(yuǎn)大于螺距。6 .賓主效應(yīng)的液晶排列方式有哪幾種，哪種方式使用正性液晶，哪種方式使用負(fù)性液晶？答：賓主效應(yīng)的液晶排列方式有沿面排列，垂直排列和han型排列。沿面排列方式使用正性液晶，垂直排列方式使用負(fù)性液晶，han型排列既可以使用正性液晶，也可以使用負(fù)性液晶。7 .盒厚和液晶的粘度均增加一倍，液晶的響應(yīng)時間如何變化？答：由弛豫時間表達(dá)式d2d2%n =冗久ff 熱;可知當(dāng)厚度增加一倍后液晶的響應(yīng)時間變?yōu)樵瓉淼?倍；液晶的粘度增加一倍后，液晶的響應(yīng)時間變?yōu)樵瓉淼?2倍，兩個因素相加，響應(yīng)時間變?yōu)樵瓉淼?倍。8 .如何選

9、擇k33/kii和盒厚度提高tn型液晶顯示器件的多路驅(qū)動能力？答：根據(jù)液晶的銳度表達(dá)式：50 j0= 0.133 0.0266iaki0.0443為了改善銳度特性，即為了減小為0到，可以用兩種方案：一種是在材料上想辦法，選擇一nd種材料使得k33 kii ；另一種是在 lcd的構(gòu)參數(shù)上想辦法，讓in t 0,按照入射光2-波長為綠光的波長計，兒=0.5mm ,這時and =1。這正好是第二極小點，此時電光特性曲線最陡，所以得到對比度大的顯示。9 .純矩陣型液晶顯示器的電源需要產(chǎn)生哪些電平？答：應(yīng)該提供6種電平：s + d,s,s 一 d,2d, d,0或者 v0m/bm(1 -1/b )2v0

10、/b,v0(1 -2b ,010 .請問lcd本身可以實現(xiàn)全彩色顯示嗎？目前 lcd實現(xiàn)全彩顯示最成熟技術(shù)是什么 ？請簡 單描述之。答：不能。目前l(fā)cd實現(xiàn)全彩色顯示最成熟的技術(shù)是“微彩色膜方式”，將一個點陣像素分割為三個子像素，并在對應(yīng)位置的器件的內(nèi)表面設(shè)置r、g、b三個微型濾色膜，lcd僅作為光閥使用，控制每個子像素光閥就可以控制r、g、b三個濾色膜透過光的通斷；控制每個子像素光閥的灰度級別就可以控制 r、g、b三個濾色膜透過光的多少；利用三個子像素透過的不同光 量便可以相加混合出全彩色。11 .液晶顯示器控制器具有哪些特點？簡稱什么？答：液晶顯示器控制器應(yīng)具備的特點有：1 .具備簡捷的計

11、算機(jī)接口；2 .具有一套完整的邏輯控制電路和時序發(fā)生器，實現(xiàn)各種顯示功能；3 .具有管理顯示緩沖區(qū)的能力；4 .具備掃描時序的生成，發(fā)送和顯示數(shù)據(jù)的傳輸能力；5 .具備功能齊全的控制指令集，計算機(jī)容易編程。簡稱為“三部一集”，即接口部，控制部，驅(qū)動部和集令集。12 .在液晶顯示器件中交叉效應(yīng)是什么？在驅(qū)動電路上常使用什么措施來減少并消除交叉效應(yīng)？答：交叉效應(yīng)是指：矩陣式 lcd的顯示機(jī)理是由行，列選擇電荷合成實現(xiàn)的，要使點陣如（x, y原顯示，就需要在第x行和第y列上施加電壓，以使改點在電場強(qiáng)度達(dá)到最大。點（x, y ）叫做選擇點。此時除了 （x,y ）點外，第x行和第y列上的其余各點也都承受

12、一定電壓，這些點叫半選擇點。矩陣中的其余各點叫做非選擇點。若半選擇點上的有效電壓接近或者超過閾值電壓時，在屏幕上將出現(xiàn)不該出現(xiàn)的顯示，是對比度下降。在驅(qū)動電路方面最常用的是采用平均電壓的措施來減少并消除交叉效應(yīng)。13 .什么是lcd直接驅(qū)動法？直接驅(qū)動法又可以分為哪兩種方法？根據(jù)下圖判斷這是哪一種直接驅(qū)動法，并根據(jù)所給出的時序波形描述其工作原理。一二1iilcd答：直接驅(qū)動法是指驅(qū)動電壓直接施加于像素電極上，使液晶顯示直接對應(yīng)于所施驅(qū)動電壓信號的一種驅(qū)動方法；有靜態(tài)和動態(tài)兩種驅(qū)動方法。圖中所示的是靜態(tài)驅(qū)動法的原理電路 和驅(qū)動波形。在背電極com上施加一個持續(xù)的占空比為1/2的連續(xù)方波。當(dāng)在顯示

13、器的段電極f上，施加一個與背電極 com上的電壓波形相位相反、幅值相等、頻率相同的脈沖串時，該顯示段 像素部位的前后電極間即可建立起一個如f-com樣的交流電場實現(xiàn)顯示。而此時，在其他筆段電極上（以a為例）施加的是一串與 com電極上的波形頻率、相位相同，幅值相等的波形時，則這些筆段（如 a）像素部位的前后電極間則不能形成電場，如 a-com ,當(dāng)然這 些部位也就不能顯示。計算題1液晶盒的兩個面分別為沿面排列取向和垂直取向，厚度為do根據(jù)連續(xù)彈性體理論求液晶 盒中的指向失的分布？解：如右圖建立直角坐標(biāo)系則？心三個坐標(biāo)軸上投影為：nx =sin zi?r )= nny =01nz =cos9(z

14、 ) 則有： ? 二 dz、d d z . n? =j sin - zdz小工 k k7 q2qdvq2 k j d0(z)l22目, j de(z)2 , 2ai k k d9(z)12ftf?.i?cos zsin z22 il dz .il dz j i 2 il dz因此，系統(tǒng)的自由能為:.-.2一dxd吐臂管z2dxdydzis0_dizl dz其中s為液晶盒上x-y平面上的面積，按自由能最小的原理:z2dz = 0kz0 d zf s 20 il dz代入歐拉方程得:dz2解得：z ）；=c1z-c2邊界條件:f ji 匚0 =2f zo=0得：c1 二一,c2 =2zo 2 z-

15、所以液晶分子指向矢與 z軸夾角為：e（z）=+-+-2 zo 2既液晶盒中液晶分子的指向矢分布nx其中：”號表示右旋，“ + ”號表示左旋。jt=sin i 2d;?x,y,z） xw 0, d 】nz2. e76型號的液晶清亮點為 80c,請分別計算在攝氏 25 c和40 c下的有序度，并計算上述液晶在清亮點相變時的能量變化。解：由表可知:kt= 0.22019 ,kt0.22019n31.38 10273 800.22019_20= 2.212 10 j25 c 時：kt = -（273 +25）= 0.186、.19 vv查表可知有序度為：s=0.664440 c 時:ktk 273 4

16、0= 0.195 ： 0.20查表可知有序度為：s =0.6644清亮點相變是能量變化為：n =v（cos2日）cos29 =tcos2e）在清亮點的有序度 sn =0.429得，=8.49 102j3 .某lcd的光電特性為l =0.8, 1,=0.5,計算lcd的對比度。解：4 .像素的尺寸為0.25mm父0.25mm ,盒厚5nm,基片沿面取向，其間充入液晶，電壓 0.1v時，測得電容c =0.8pf ,在20v下測得電容c=1.26pf 。請判斷液晶為正性還是負(fù)性，并求：%和61% ,其中%為真空中的介電常數(shù)。解：因為液晶沿面取向加電場后液晶的介電常數(shù)變大，所以是正性液晶。cd z =

17、s0.1v小于閾值電壓，測得的為cl則：一 c”.2-0-0s20v遠(yuǎn)大于閾值電壓，測得的為 c/ ,則：；c/d=二11.30；s5.向列型液晶n =1.62, n = 1.52,工作與tn-lcd模式分別求出工作于第一和第二極小 對應(yīng)的液晶盒厚度。解：an =|n-n j =0.1對應(yīng)第一極小值時：,：nd =0.48則：d =048 =4.8m-：n對應(yīng)第一極小值時：nd =1.071 07d=10.7m-：nn b2,n -1 b26.從某lcd的電光曲線上得到 v90=2.0v, v10=1.8v,求這種lcd的最大驅(qū)動路數(shù) n 偏壓比b和驅(qū)動電壓 v0，提示v0 = s + d =

18、v90解：根據(jù)銳度公式：p =v90v10最大驅(qū)動路數(shù)：n二m2 /2p -1 v90 -v10, nn1bl41v偏壓比：b = . n 1 9 1=10根據(jù)驅(qū)動電壓表達(dá)式：v0 = s d =v907.對于彈f系數(shù)k11 = k22 = k33 = k的向列型液晶盒，采用半無界的邊界條件，請計算其磁相干長度。nx =cosrx)解：分子指向矢量在 xoz平面內(nèi)，其表達(dá)為：, ny = 0、nz =sin”x)根據(jù)自由能表達(dá)式，分別去除三個基本形變對應(yīng)的自由能：n n 2 =sin2 日 6 吆父 n 2 = cos2 日由 21 %h n 2 j 口0布 2 cos2 u2 2總自由能為：f =k r，d9（x）i2a,1儂如y/s 2 0 il dx k代入歐拉公式得:k d2- xv：h2 dx2-c0sxk因為一具有長度的平方量綱，可令0: h2j0；：h然后將微分方程兩端乘以dq/dx,得:22即 1 d sin 1 _ 1 d d21mdx 2 dx dx的/日 id8 i isin 9,解得；cdx 1msine cose d8d201 d de v=imdxdx22 dx 0取符號解得：i