液晶显示原理考试题教材

1、选择题1. 液晶显示控制器的核心部件： （ B ）C）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：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.

2、 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 1 4 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. S/solsol/B. S/sol/solC. Sd/ dd/ 2dD.SN1N23cot21210.对于正性液晶，则ne no ，则 o 光对应的是快轴，对于光矢量沿x 轴的振幅为 E0 的线性偏振光，光矢量归一化琼斯矢量为：A.2 i B. 2 i C. 2 1 D. 2 112.对于线性偏振器件

3、，透光轴与 x轴成G ,则根据表达式cos212 sin(2 )12 sin(2 ) sin 2可得其琼斯矩阵为：A. G34343314B.填空题1.液晶是物质的第四态介于1212C. G1434液态和晶态 之间的中间相。D.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，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，11如果取主轴坐标系 ? 00022 0 ，则其折射率张量矩阵中 0 33的三个对角元的关系是：11 22 33 。4. 液晶显示的原理首先是利用了偏

4、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： 420470nm;6. 目前 TFT-LCD 电视机的主流技术 VA 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，提高像素的对比度画图题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 ，

5、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。简单题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

6、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 n 0 ，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： n d 应满足第一极小值点 0.48 m或第二极小值点 1.

7、01 m。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V90 V10 为常数c,V10 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： P V90 1 V90 V10 （ 1）V10V10而最大驱动路数为：NP2 1 P2 1 2 1 2 P2 1 2 (2)由（1）式， V10越大则锐度 P越小，且 P1，由（2）式当 P1时， P

8、越小 N 越大，既 V10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

9、的响应时间如何变化？ 答：由弛豫时间表达式d 2d 2on 2 2 ， off 2 ；V k k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 k 33 k11 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：0.133 0.0266 k33 1k110.0443 In 2nd为了改善锐度特性，即为了减小50 90 ，可以用两种方案：一种是在材料上想办法，选择一nd种材料使得 k33 k11 ；另一种是在 LCD 的构参数上想办法，让 In n

10、d 0 ，按照入射光 波长为绿光的波长计， 0.5 m ，这时 nd 1。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：S D,S,S D,2D,D,0或者V0，V0 b,V01 1b,2V0 b,V0 1 2 b,010. 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

11、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

12、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x,y 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 x,y 叫做选择点。此时除了 x,y 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 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

13、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

14、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d。根据连续弹性体理论求液晶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 盒中的指向失的分布？ 解：如右图建立直角坐标系则 n? r 在三个坐标轴上投影为：nx sin zn? rn y 0 nz cos z则有： n? d z k cos z dzn? d z j sin z dzft k2n?2n? 2 k2 ddzz cos2Fftdxdydzk2 ddzzdxdydz k2 S0 ddzz dz因此，系统的自由能为：其中 S

15、为液晶盒上 x-y 平面上的面积，按自由能最小的原理：z2dz 0k z0 d z 2 FS2 0 dzGd代入欧拉方程得：G 0 2 d2 2z 0 dz 0 2 dz2 0解得： z C1 z C2边界条件： 0 2z0 0得： C1, C212 z0 2 2z 所以液晶分子指向矢与 z 轴夹角为： z2 z0 2既液晶盒中液晶分子的指向矢分布ny 0其中：“”号表示右旋， “”号表示左旋。;n? x,y,z：x 0,dnz sin xz 2d 22. E76 型号的液晶清亮点为 80，请分别计算在摄氏 25 和 40下的有序度，并计算上述液晶在清亮点相变时的能量变化。解：由表可知：kT0

16、.22019得到：kT0.220191.38 10 23 273 80 2.212 10 20 J0.22019kT k 273 2525 时：0.186 0.19vv查表可知有序度为： S 0.6644kT k 273 4040 时：0.195 0.20vv查表可知有序度为： S 0.6644清亮点相变是能量变化为：v cos2 cos2cos2其中 cos213 2S 1在清亮点的有序度 SN 0.429得， 8.49 10 21 J3. 某 LCD 的光电特性为 L/ 0.8， L 0.5 ，计算 LCD 的对比度。解：4. 像素的尺寸为 0.25mm 0.25mm,盒厚 5 m ，基片

17、沿面取向，其间充入液晶，电压0.1V时，测得电容 C 0.8pf ，在 20V 下测得电容 C 1.26 pf 。请判断液晶为正性还是负性， 并求： / 0 和 0 ，其中 0 为真空中的介电常数。 解：因为液晶沿面取向加电场后液晶的介电常数变大，所以是正性液晶。CdS0.1V 小于阈值电压，测得的为 C ，则：C d 7.200 S20V 远大于阈值电压，测得的为 C/ ，则：0S/ C/ d 11.35. 向列型液晶 n/ 1.62 ，n 1. 52 ，工作与 TN-LCD 模式分别求出工作于第一和第二极小 对应的液晶盒厚度。解： n n/ n 0.1对应第一极小值时：nd 0.48则：0

18、.48d4.8 mn对应第一极小值时：nd 1.07d1.0710.7 mN b22 N 1 b26. 从某 LCD 的电光曲线上得到 V90 2.0v ，V10 1.8v ，求这种 LCD 的最大驱动路数 N，偏压比 b 和驱动电压 V0 ,提示 V0 S D V90解：根据锐度公式： P VV1900最大驱动路数： NP2 1 22V10290根据驱动电压表达式：V0 S D V90 NN1b b2 14.1VN1b9 1 10偏压比： b N 17. 对于弹性系数 k11 k22 k33 k 的向列型液晶盒， 采用半无界的边界条件， 请计算其磁相 干长度。n x cos ( x)解：分子指向矢量在 xoz 平面内，其表达为：n y 0nz sin ( x) 根据自由能表达式，分别去除三个基本形变对应的自由