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什么是TN面板TN液晶面板结构与原理解析

来源:深圳市迈晶电子有限公司         添加时间:2018-09-21

TN面板是一种常用的液晶面板,TN(TwistedNematic)扭曲向列型液晶,其液晶板两端在加电压和不加电压时,液晶分子可以发生90°的扭转。利用TN液晶制造的液晶显示屏称为TN型液晶屏。实际上TN型液晶屏可以分为采用静态驱动或无源驱动,主要用于显示字符及简单图像的TN型笔段式、字符式及点阵式液晶显示屏,以及采用有源矩阵驱动方式(TFT薄膜场效应管)驱动的TN-TFT显示屏,也即我们通常所说的普通TFT液晶显示屏。一般来说,在没有特指的情况下,所说到的TN型液晶显示屏,是指采用静态驱动或无源驱动的笔段式、字符式及点阵式液晶显示屏,这类液晶屏多为黑白显示液晶屏。

TN型液晶显示屏的结构

1971年,瑞士人发明了扭曲向列型TNLCD显示屏,而日本厂家则使该技术进一步成熟,又因制造成本和价格低廉,其得以大量生产,成为主流产品。目前,常用的计算器、数字仪表、电子钟等所用的显示器件都是TN型器件。

TN型液晶显示屏的基本结构

将上下两块制作有透明电极的玻璃叠放在一起,其间隔为10mm左右,四周用环氧树脂封接在一起,封接边框上留有一个注入口,在真空环境下将液晶材料通过该注入口注入到液晶盒内,然后用树脂胶将注入口封堵,再在其上下表面各贴上一片偏振方向相互垂直的偏光片,底部加上一片反射板,液晶显示器件就算制成了。

TN显示屏内,在玻璃内表面还涂有定向膜(配向膜),并进行了定向处理,在盒内液晶分子沿玻璃表面平行排列。由于上下2片玻璃内表面定向层定向处理的方向互相垂直,因此,液晶分子在2片玻璃之间呈90°扭曲,这就是扭曲向列液晶显示器件名称的由来。

TN型液晶显示屏的工作原理

TN型液晶显示屏的工作原理示意图

图中,两个偏光片平面上的槽互相垂直(相交成90°),也就是说,若一个平面上的分子南北向排列,则另一平面上的分子东西向排列,位于两个平面之间的分子被强迫进入一种90°扭转的状态,由于光线顺着分子的排列方向传播,所以光线经过液晶时也被扭转90°。

在不加电场的情况下,入射光经过偏光片后通过液晶层,偏光被分子扭转排列的液晶层旋转90°。在离开液晶层时,其偏光方向恰与另一偏光板的方向一致,所以光线能顺利通过,在这种情况下,液晶盒相当于是透明的,我们可以看到反射板的电极。

当液晶上加一个电压时,分子便会重新垂直排列,使光线能直射出去,而不发生任何扭转,使器件不能透光。在这种情况下,由于没有光反射回来,我们也就看不到反射板的电极,于是在电极部位出现黑色。

由此可见,加电将光线阻断(有显示),不加电则使光线射出(无显示)。只要将电极制成不同的字的形状,就可以看到不同的黑色字。这种黑字,不是液晶的变色形成的,而是光被遮挡或射出的结果。

综上所述,液晶显示器件的显示原理是:液晶棒状分子在外加电场的作用下,其排列状态发生变化,使得穿过液晶显示器件的光被调制(即透过与不透过),从而呈现明与暗的显示效果。通过控制电压的大小,改变液晶转动的角度和光的行进方向,进而达到改变字符亮度的目的。

重点提示:真正的TN型液晶显示器,实际上并不一定在液晶屏的入射光处添加光源,而大多数情况下是在出射光处添加一个反射片(镜片)。这样不给液晶加电压时,液晶点的入射光(自然光)能够被反射回来,液晶片发亮;液晶加电压后,光线无法完成反射过程,液晶片发暗。

由于TN面板生产成本相对低廉,因此“TN”技术的液晶面板目前被广泛运用于中、低端液晶显示器之中。早期的TN面板,由于技术原因最高只能显示26万色。后来通过对TN面板的改良,首先通过“抖动”技术可以使其获得超过1600万种色彩的表现能力;其次,采用了补偿膜的方法,使得TN面板的可视角度大幅度提高。目前市场上的TN面板均为此类改良型面板,可视角度都可以达到160°。

在显示的响应速度上,TN面板由于输出灰阶级数较少,液晶分子偏转速度快,因此很容易将响应速度提高。通常,8ms以下响应速度的液晶显示器,大多都是采用了TN面板。另外,TN属于软屏,用手指轻划屏幕的话,会有类似水纹的现象。故此采用TN面板的液晶显示器在使用时需要更为细心的保护,避免笔或其他尖锐的物体接触屏幕,以免造成损坏。

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