液晶顯示原理考試題

液晶顯示原理考試題選擇題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(dòng)部2.液晶分子受到外力作用時(shí)會(huì)發(fā)生三種基本畸變，下列選項(xiàng)不屬于這三種畸變的是：（C）A.展曲形變 B.彎曲形變 C.焦錐形變扭曲形變3.下列哪些選項(xiàng)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(duì)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(duì)于完全偏正光其偏振度為：（B ）A.0 B.1 C.0.5 D.無法確定7.下列不是產(chǎn)生線性偏振光的方法（）A.反射和折射 B.雙折射 C.二向色性D.衍射A.G0 0G0 1

33B.11C.G44224422

13D.4444填空題1.液晶是物質(zhì)的第四態(tài)——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(duì)于某向列型液晶材料而言， 其溫度從熔點(diǎn)變化到清亮點(diǎn)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；3.對(duì)于單軸各向異性晶體，如果取主軸坐標(biāo)系11 0 0? 0 22 0 ，則其折射率張量矩陣中的三個(gè)對(duì)角0 0 33元的關(guān)系是： 11 22 33。4.液晶顯示的原理首先是利用了偏光片產(chǎn)生平行光特點(diǎn)，在兩層正交的偏光片之間加入液晶，利用不加電場(chǎng)時(shí)液晶分子的旋光性和加電場(chǎng)時(shí)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：420~470nm;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(dú)的補(bǔ)償電壓，延長該像素的驅(qū)動(dòng)時(shí)間，提高像素的對(duì)比度。畫圖題1.請(qǐng)按1/DUTY的設(shè)計(jì)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，SEG用S1，S2表示。2.對(duì)于GH效應(yīng)作為原理的顯示器件，請(qǐng)分別畫出正負(fù)性顯示原理圖。簡單題1.比較膽甾型液晶，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）膽甾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(duì)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）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(dòng)，有序度低，粘度小。三種液晶在物理性質(zhì)上不同之處為：（1）膽甾型液晶的雙折射n0，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，具有膽甾型液晶的光學(xué)性質(zhì)。（3）向列型液晶為折射橢球，n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： nd應(yīng)滿足第一極小值點(diǎn) 0.48m或第二極小值點(diǎn)1.01m。當(dāng)液晶顯示器需要較高的響應(yīng)速度時(shí)，可根據(jù)較好的設(shè)備和工藝，采用第一極小值點(diǎn)。當(dāng)生產(chǎn)設(shè)備或工藝無法保證第一小值點(diǎn)，且需要顯示器有較高的驅(qū)動(dòng)路數(shù)時(shí)，采用第二極小值點(diǎn)。3.為了得到較高的驅(qū)動(dòng)路數(shù)，LCD的電光曲線應(yīng)該陡峭還是比較平緩好？設(shè)V90V10為常數(shù)c,V10大一點(diǎn)對(duì)提高多路驅(qū)動(dòng)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(dòng)路數(shù)。銳度為：PV901V90V10（1）V10V10而最大驅(qū)動(dòng)路數(shù)為：NP21P21212P212(2)由(1)式，V10越大則銳度P越小，且P>1，由(2)式當(dāng)P>1時(shí)，P越小N越大，既V10大一點(diǎn)對(duì)提高多路驅(qū)動(dòng)能力是有利的。4.請(qǐng)分別列舉我們學(xué)習(xí)過的作為顯示器件的原理？5.膽甾型液晶由那些光學(xué)性質(zhì)，分別的條件是什么？答：膽甾型液晶光學(xué)有三種效應(yīng)，分別是光波導(dǎo)效應(yīng)，布拉格效應(yīng)，旋光效應(yīng)。對(duì)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(shí)間如何變化？答：由弛豫時(shí)間表達(dá)式d2d2onV22k，off2k；可知當(dāng)厚度增加一倍后液晶的響應(yīng)時(shí)間變?yōu)樵瓉淼?倍；液晶的粘度增加一倍后，液晶的響應(yīng)時(shí)間變?yōu)樵瓉淼?倍，兩個(gè)因素相加，響應(yīng)時(shí)間變?yōu)樵瓉淼?倍。8.如何選擇k33k11和盒厚度提高 TN型液晶顯示器件的多路驅(qū)動(dòng)能力？答：根據(jù)液晶的銳度表達(dá)式：V90V50k3320.13310.0443nd50900.0266InV50k112為了改善銳度特性，即為了減小 50 90，可以用兩種方案：一種是在材料上想辦法，選擇一種材料使得k33k11；另一種是在LCD的構(gòu)參數(shù)上想辦法，讓Innd0，按照入射光波長為綠光的波長計(jì)，20.5m，這時(shí)nd1。這正好是第二極小點(diǎn)，此時(shí)電光特性曲線最陡，所以得到對(duì)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 D,2D,D,0或者V0，V0b,V01 1b,2V0b,V01 2b,010.請(qǐng)問LCD本身可以實(shí)現(xiàn)全彩色顯示嗎？目前LCD實(shí)現(xiàn)全彩顯示最成熟技術(shù)是什么?請(qǐng)簡單描述之。答：不能。目前LCD實(shí)現(xiàn)全彩色顯示最成熟的技術(shù)是“微彩色膜方式”，將一個(gè)點(diǎn)陣像素分割為三個(gè)子像素，并在對(duì)應(yīng)位置的器件的內(nèi)表面設(shè)置R、G、B三個(gè)微型濾色膜，LCD僅作為光閥使用，控制每個(gè)子像素光閥就可以控制R、G、B三個(gè)濾色膜透過光的通斷；控制每個(gè)子像素光閥的灰度級(jí)別就可以控制R、G、B三個(gè)濾色膜透過光的多少；利用三個(gè)子像素透過的不同光量便可以相加混合出全彩色。液晶顯示器控制器具有哪些特點(diǎn)？簡稱什么？答：液晶顯示器控制器應(yīng)具備的特點(diǎn)有：1.具備簡捷的計(jì)算機(jī)接口；2.具有一套完整的邏輯控制電路和時(shí)序發(fā)生器，實(shí)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(shí)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(jì)算機(jī)容易編程。簡稱為“三部一集”，即接口部，控制部，驅(qū)動(dòng)部和集令集。在液晶顯示器件中交叉效應(yīng)是什么？在驅(qū)動(dòng)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(shí)現(xiàn)的，要使點(diǎn)陣如x,y點(diǎn)顯示，就需要在第x行和第y列上施加電壓，以使改點(diǎn)在電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到最大。點(diǎn)x,y叫做選擇點(diǎn)。此時(shí)除了x,y點(diǎn)外，第x行和第y列上的其余各點(diǎn)也都承受一定電壓，這些點(diǎn)叫半選擇點(diǎn)。矩陣中的其余各點(diǎn)叫做非選擇點(diǎn)。若半選擇點(diǎn)上的有效電壓接近或者超過閾值電壓時(shí)，在屏幕上將出現(xiàn)不該出現(xiàn)的顯示，是對(duì)比度下降。在驅(qū)動(dòng)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(dòng)法？直接驅(qū)動(dòng)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(dòng)法，并根據(jù)所給出的時(shí)序波形描述其工作原理。答：直接驅(qū)動(dòng)法是指驅(qū)動(dòng)電壓直接施加于像素電極上，使液晶顯示直接對(duì)應(yīng)于所施驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)的一種驅(qū)動(dòng)方法；有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種驅(qū)動(dòng)方法。圖中所示的是靜態(tài)驅(qū)動(dòng)法的原理電路和驅(qū)動(dòng)波形。在背電極COM上施加一個(gè)持續(xù)的占空比為1/2的連續(xù)方波。當(dāng)在顯示器的段電極f上，施加一個(gè)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(shí)，該顯示段像素部位的前后電極間即可建立起一個(gè)如f-COM樣的交流電場(chǎng)實(shí)現(xiàn)顯示。而此時(shí)，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(shí)，則這些筆段（如a）像素部位的前后電極間則不能形成電場(chǎng)，如a-COM，當(dāng)然這些部位也就不能顯示。計(jì)算題液晶盒的兩個(gè)面分別為沿面排列取向和垂直取向，厚度為d。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n?r在三個(gè)坐標(biāo)軸上投影為：nxsinz?ny0nrnzcosz則有：?dzkcosz?ndz?dzjsinzndz222k?2?2kdz2zdz2kdzt?nn2cossinz2dzdz2dz因此，系統(tǒng)的自由能為：kdz2kz02Fftdxdydzdz2dzdxdydz2Sdz0dz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：F kS

z0

2d zdz 02 0

dz代入歐拉方程得：GdG02d2z0dzdz2解得：zC1zC2邊界條件： 0 2z0 0得：C1,C22z02所以液晶分子指向矢與z軸夾角為：zz2z0 2既液晶盒中液晶分子的指向矢分布 ;n?x,y,z：x 0,dnx

cos

x2d

2ny

0

其中：“－”號(hào)表示右旋，nz

sin

2d

x

2“＋”號(hào)表示左旋。E76型號(hào)的液晶清亮點(diǎn)為80℃，請(qǐng)分別計(jì)算在攝氏25℃和40℃下的有序度，并計(jì)算上述液晶在清亮點(diǎn)相變時(shí)的能量變化。解：由表可知：kT0.22019，v得到：vkT1.381023273802.2121020J0.220190.22019kTk2732525℃時(shí)：vv0.1860.19查表可知有序度為： S 0.6644kTk2734040℃時(shí)：vv0.200.195查表可知有序度為：S0.6644清亮點(diǎn)相變是能量變化為：vcos2cos2cos222121其中cos3S在清亮點(diǎn)的有序度SN0.429得，8.491021J3.某LCD的光電特性為L//0.8，L0.5，計(jì)算LCD的對(duì)比度。解：4.像素的尺寸為0.25mm0.25mm,盒厚5m，基片沿面取向，其間充入液晶，電壓 0.1V時(shí)，測(cè)得電容0.8pf，在20V下測(cè)得電容C1.26pf。請(qǐng)判斷液晶為正性還是負(fù)性，并求：//0和0，其中0為真空中的介電常數(shù)。解：因?yàn)橐壕а孛嫒∠蚣与妶?chǎng)后液晶的介電常數(shù)變大，所以是正性液晶。CdS0.1V小于閾值電壓，測(cè)得的為 C，則：Cd7.20 0S20V遠(yuǎn)大于閾值電壓，測(cè)得的為 C//，則：//C//d11.300S5.向列型液晶n//1.62，n1.52，工作與TN-LCD模式分別求出工作于第一和第二極小對(duì)應(yīng)的液晶盒厚度。解： n n// n 0.1對(duì)應(yīng)第一極小值時(shí)： nd 0.48則：d0.484.8mn對(duì)應(yīng)第一極小值時(shí)： nd 1.07d1.0710.7mn6.從某LCD的電光曲線上得到V902.0v，V101.8v，求這種LCD的最大驅(qū)動(dòng)路數(shù)N，偏壓比b和驅(qū)動(dòng)電壓V0,提示V0SDV90Nb2N21b解：根據(jù)銳度公式：PV90V10P212V9022最大驅(qū)動(dòng)路數(shù)：NV10290P21V902V102偏壓比：bN19110根據(jù)驅(qū)動(dòng)電壓表達(dá)式：V0SDV90Nb2VN12b7.對(duì)于彈性系數(shù)k11k22k33k的向列型液晶盒，采用半無界的邊界條件，請(qǐng)計(jì)算其磁相干長度。解：分子指向矢量在 xoz平面內(nèi)，其表達(dá)為：nx cos(x)ny 0nz sin (x)根據(jù)自由能表達(dá)式，分別去除三個(gè)基本形變對(duì)應(yīng)的自由能：nn

2sin222cos221212220n20cos總自由能為：Fkdx2Hcosx20dxS20dxk代入歐拉公式得：kd2xsinxcosx00H2dx2因?yàn)閗具有長度的平方量綱，可令0H2lm2k0H2然 后將微分方程兩端乘以dqdx，得：sincosdd21d2dlm2dxdx22dxdx即：12dsin221dd2lmdx2dxdx解得;22dsincdxlm由于半無界條件：當(dāng)x時(shí)，d0，代入得：0，dx0，所以有：dsindxlm考慮x0取符號(hào)解得：Intanx或xtanelm2lm2lm1k