液晶显示原理考试题教案

选择题1.液晶显示控制器的核心部件：（ B ）A.接口部B.控制部C.指令集D.驱动部2.液晶分子受到外力作用时会发生三种基本畸变，下列选项不属于这三种畸变的是：（C ） A.展曲形变 B.弯曲形变 C.焦锥形变 D.扭曲形变3.下列哪些选项不是正偏光显微镜下液晶的结构：( D )A. 焦锥结构B. 平面结构C. 指纹结构D. 螺旋结构 4.人的各种感觉器官从外界获取信息量最大的是：（ C ） A. 味觉 B. 听觉 C. 视觉 D. 触觉 5.对于自然光其偏振度P 是：（ A ） A. 0 B. 1 C. 0.5 D. 无法确定 6.对于完全偏正光其偏振度为：（B ） A. 0 B. 1 C. 0.5 D. 无法确定 7.下列不是产生线性偏振光的方法（）A. 反射和折射B. 双折射C. 二向色性D.衍射 8.对于线性偏正光加上41波片，出射光是（）A. 线性偏振光B. 圆偏振光C.椭圆偏振光D. 部分偏振光 9.下列表达式不是有序度的表达式：（ D ） A.solsol S ⊥⊥--=χχχχ//// B.solsol S ⊥⊥--=αααα//// C.⊥⊥+-=d d d d S 2////D.12cot 23121-⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-=βN N S10.对于正性液晶，则o e n n >，则o 光对应的是快轴，对于光矢量沿x 轴的振幅为0E 的线性偏振光，光矢量归一化琼斯矢量为：（A )A. ⎥⎦⎤⎢⎣⎡01 B.⎥⎦⎤⎢⎣⎡10 C. ⎥⎦⎤⎢⎣⎡2222 D. ⎥⎦⎤⎢⎣⎡2321 11.对于左旋圆偏振光，归一化琼斯矢量为:(B ) A.⎥⎦⎤⎢⎣⎡-i 121⎥⎦⎤⎡i 1 C. ⎥⎦⎤⎢⎣⎡1121 D. ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-112112.对于线性偏振器件，透光轴与x 轴成G πθ=,则根据表达式⎪⎪⎭⎫⎝⎛=θθθθ221212sin )2sin()2(sin cos G ，可得其琼斯矩阵为：( )A. ⎪⎪⎭⎫⎝⎛=41434343G B. ⎪⎪⎭⎫⎝⎛=21212121G C. ⎪⎪⎭⎫⎝⎛=43434341G D. ⎪⎪⎭⎫⎝⎛=1000G填空题1.液晶是物质的第四态——介于液态和晶态之间的中间相。

液晶根据其形成机制，分为热致液晶和溶致液晶；2.对于某向列型液晶材料而言，其温度从熔点变化到清亮点过程中，一般发生如下过程的相变，固相→近晶型B 相→近晶型C 相→近晶型A 相→向列相→各向同性液体；3.对于单轴各向异性晶体，如果取主轴坐标系⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=332211000000ˆεεεε，则其折射率张量矩阵中的三个对角元的关系是：332211εεε≠=。

4.液晶显示的原理首先是利用了偏光片产生平行光特点，在两层正交的偏光片之间加入液晶，利用不加电场时液晶分子的旋光性和加电场时液晶分子的分布产生畸变的现象，形成显示效果。

5.蓝光波长范围是：420~470nm ;6.目前TFT-LCD 电视机的主流技术V A 和IPS 模式。

7.TFT 的关键工艺有：光刻工艺，蚀刻工艺，薄膜制备工艺，掺杂工艺；8.TFT 在平板显示中的作用是利用补偿电路，形成补偿电容，为像素提供单独的补偿电压，延长该像素的驱动时间，提高像素的对比度。

1.请按1/DUTY的设计方案画出标准的COM（公共端）和SEG（数据端），COM用C1，C2，C3，C4表示，SEG用S1，S2表示。

2.对于GH效应作为原理的显示器件，请分别画出正负性显示原理图。

1.比较胆甾型液晶，近晶型C 和向列型液晶在结构和物理性质上的异同。

答：这三种液晶在结构上的相同之处：液晶分子均是细长的，分子均是刚性的。

物理性质的相同之处：均有介电各向异性和光学各向异性。

结构上的不同之处：（1）胆甾型液晶分子呈扁平形状，分子排列成层，层内分子类似于向列相排列，分子长轴平行于层平面，不同层的分子长轴方向沿层的法线方向排列成螺旋结构，分为左旋和右旋结构；（2）近晶型C*液晶分子与层面成倾斜排列，液晶分子结构中含不对称的手性基团，能形成扭转的螺旋结构，为正光性双轴晶体；（3）向列型液晶由棒状分子组成，近似于平行取向，具有一维取向有序，分子排列不分层，它能上下、左右、前后滑动，有序度低，粘度小。

三种液晶在物理性质上不同之处为：（1）胆甾型液晶的双折射0<∆n ，光学各向异性有三种效应，光波导效应、布拉格效应、旋光效应。

（2）近晶型C*液晶为正光性双轴晶体，具有胆甾型液晶的光学性质。

（3）向列型液晶为折射椭球，n ∆大多数情况大于零。

2.TN 型液晶显示器的液晶盒厚度d 与双折射率n ∆的乘积满足什么条件？如何根据设备情况和器件要求选择大小?答：d n ⋅∆应满足第一极小值点m μ48.0或第二极小值点m μ01.1。

当液晶显示器需要较高的响应速度时，可根据较好的设备和工艺，采用第一极小值点。

当生产设备或工艺无法保证第一小值点，且需要显示器有较高的驱动路数时，采用第二极小值点。

3.为了得到较高的驱动路数，LCD 的电光曲线应该陡峭还是比较平缓好？设1090V V -为常数c ,10V 大一点对提高多路驱动能力是否有利，为什么？答：LCD 的电光曲线应该陡峭，才能得到较高的驱动路数。

锐度为：10109010901V VV V V P -+==（1） 而最大驱动路数为：()()[]()[]2222212111-+=-+≤PPP N (2)由(1)式，10V 越大则锐度P 越小，且P>1，由(2)式当P>1时，P 越小N 越大，既10V 大一点对提高多路驱动能力是有利的。

4.请分别列举我们学习过的作为显示器件的原理？5.胆甾型液晶由那些光学性质，分别的条件是什么？答：胆甾型液晶光学有三种效应，分别是光波导效应，布拉格效应，旋光效应。

对应的条件为:光波长远小于螺距，光波长约等于螺距，光波长远大于螺距。

6.宾主效应的液晶排列方式有哪几种，哪种方式使用正性液晶，哪种方式使用负性液晶？ 答：宾主效应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，垂直排列方式使用负性液晶，HAN 型排列既可以使用正性液晶，也可以使用负性液晶。

7.盒厚和液晶的粘度均增加一倍，液晶的响应时间如何变化？ 答：由弛豫时间表达式kV d on 222πεητ-∆=，kd off22πητ=； 可知当厚度增加一倍后液晶的响应时间变为原来的4倍；液晶的粘度增加一倍后，液晶的响应时间变为原来的2倍，两个因素相加，响应时间变为原来的8倍。

8.如何选择1133k k 和盒厚度提高TN 型液晶显示器件的多路驱动能力？ 答：根据液晶的锐度表达式：21133505090905020443.010266.0133.0⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛∆+⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=-=-λγnd In k k V V V 为了改善锐度特性，即为了减小9050-γ，可以用两种方案：一种是在材料上想办法，选择一种材料使得1133k k ≤；另一种是在LCD 的构参数上想办法，让02→∆λndIn，按照入射光波长为绿光的波长计，m μλ5.0=，这时1=∆nd 。

这正好是第二极小点，此时电光特性曲线最陡，所以得到对比度大的显示。

9.纯矩阵型液晶显示器的电源需要产生哪些电平？ 答：应该提供6种电平：0,,2,,,D D D S S D S -+或者()()0,21,2,11,00000b V b V b V V V --，10.请问LCD 本身可以实现全彩色显示吗？目前LCD 实现全彩显示最成熟技术是什么?请简单描述之。

答：不能。

目前LCD 实现全彩色显示最成熟的技术是“微彩色膜方式”，将一个点阵像素分割为三个子像素，并在对应位置的器件的内表面设置R 、G 、B 三个微型滤色膜，LCD 仅作为光阀使用，控制每个子像素光阀就可以控制R 、G 、B 三个滤色膜透过光的通断；控制每个子像素光阀的灰度级别就可以控制R 、G 、B 三个滤色膜透过光的多少；利用三个子像素透过的不同光量便可以相加混合出全彩色。

11.液晶显示器控制器具有哪些特点？简称什么？ 答：液晶显示器控制器应具备的特点有： 1.具备简捷的计算机接口；2.具有一套完整的逻辑控制电路和时序发生器，实现各种显示功能；3.具有管理显示缓冲区的能力；4.具备扫描时序的生成，发送和显示数据的传输能力；5.具备功能齐全的控制指令集，计算机容易编程。

简称为“三部一集”，即接口部，控制部，驱动部和集令集。

12.在液晶显示器件中交叉效应是什么？在驱动电路上常使用什么措施来减少并消除交叉效应？答：交叉效应是指：矩阵式LCD的显示机理是由行，列选择电荷合成实现的，要使点阵如()y x,点显示，就需要在第x行和第y列上施加电压，以使改点在电场强度达到最大。

点()y x,x,点外，第x行和第y列上的其余各点也都承受一定电压，这些叫做选择点。

此时除了()y点叫半选择点。

矩阵中的其余各点叫做非选择点。

若半选择点上的有效电压接近或者超过阈值电压时，在屏幕上将出现不该出现的显示，是对比度下降。

在驱动电路方面最常用的是采用平均电压的措施来减少并消除交叉效应。

13.什么是LCD直接驱动法？直接驱动法又可以分为哪两种方法？根据下图判断这是哪一种直接驱动法，并根据所给出的时序波形描述其工作原理。

答：直接驱动法是指驱动电压直接施加于像素电极上，使液晶显示直接对应于所施驱动电压信号的一种驱动方法；有静态和动态两种驱动方法。

图中所示的是静态驱动法的原理电路和驱动波形。

在背电极COM 上施加一个持续的占空比为1/2的连续方波。

当在显示器的段电极f 上，施加一个与背电极COM 上的电压波形相位相反、幅值相等、频率相同的脉冲串时，该显示段像素部位的前后电极间即可建立起一个如f-COM 样的交流电场实现显示。

而此时，在其他笔段电极上（以a 为例）施加的是一串与COM 电极上的波形频率、相位相同，幅值相等的波形时，则这些笔段（如a ）像素部位的前后电极间则不能形成电场，如a-COM ，当然这些部位也就不能显示。

计算题1液晶盒的两个面分别为沿面排列取向和垂直取向，厚度为d 。

根据连续弹性体理论求液晶盒中的指向失的分布？ 解：如右图建立直角坐标系则()r nˆ在三个坐标轴上投影为： ()()()⎪⎩⎪⎨⎧====z n n z n r nzy x θθcos 0sin ˆ 则有：()()z k dz z d n θθcos ˆ =•∇()()z j dzz d n θθsin ˆ =⨯∇()()[]()()()()()22222222sin cos 2ˆˆ2⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⨯∇+•∇=∆dz z d k z dz z d z dz z d k n n k f t θθθθθ 因此，系统的自由能为：()()dz dz z d S k dxdydz dz z d k dxdydz f F zt 202022⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡=∆=ΩΩθθ 其中S 为液晶盒上x-y 平面上的面积，按自由能最小的原理：()02200=⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎰dz dz z d S k F z θδδ 代入欧拉方程得：()02022=-=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-∂∂dzz d G dz d G θθθ解得：()21C z C z +=θ边界条件：()⎪⎩⎪⎨⎧==200z θπθ得：2,2201ππ=-=C z C所以液晶分子指向矢与z 轴夹角为：()220ππθ+=z zz既液晶盒中液晶分子的指向矢分布;()[]d x z y x n,0,,ˆ∈： ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎪⎭⎫ ⎝⎛+±==⎪⎭⎫ ⎝⎛+±=22sin 022cos ππππx d n n x d n z y x 其中：“－”号表示右旋，“＋”号表示左旋。