LCD的原理及构造

LCD显示器简介

LCD显示器的全称为LiquidCrystalDisplay液晶显示器，它还可以分TN-LCD、STN-LCD、DSTN-LCD、TFT-LCD等多种。TN-LCD称为扭曲向列型(TwistedNematic)液晶显示器，STN-LCD称为超扭曲向列型(SuperTN)液晶显示器，DSTN-LCD称为双扫描超扭曲向列型(DualScanTwistedNematic))液晶显示器，TFT-LCD称为薄膜晶体管型(ThinFilmTransistor)液晶显示器。前三种多用于电脑显示器，后一种主要用于大屏幕电视机图像显示器。LCD的原理及构造TN型、HTN型、STN型优缺点LCD的原理及构造液晶显示器的工作原理要了解液晶显示器的工作原理，我们首先要了解光。光是一种电磁波，即电磁场以波动形式传播。通常光是沿直线传播的，光波的振动方向垂直于光的传播方向。对自然光（如太阳光）来说，在垂直光传播方向的平面内，光波的振动方向是随机均匀分布的。如果光波振动方向是沿一个方向，这样的光称为线偏振光，这个振动方向称为偏振方向。偏振方向与光波的传播方向形成的平面称为偏振面。当自然光通过液晶盒的入射偏光片后，只剩下振动方向跟入射偏光片偏光轴相同的光，即面为线偏振光，偏振光经过液晶盒后再由偏光片射出。这样，光是否能通过偏光片，通过量的多少取决于线偏振光经过液晶盒后的偏状态。液晶显示器就是通过控制光通过液晶盒后的偏振状态，从而控制最后透过偏听偏光片的光、状态来实现显示的。具体来说，TN型液晶盒内液晶分子能形成一种扭曲结构主要是因为扭曲的螺距P（液晶分子扭曲360°，所需的液晶层厚度）与液晶的折射率各向异性（nc-no=△n）的乘积远大于可见光的波长2，即满足：P*△n》2LCD的原理及构造液晶显示器的工作原理则入射光的偏振面将顺着液晶分子扭曲方向旋转。液晶分子长轴90°的旋光。当对两块玻璃片上的电极施加一定大小的电压后，液晶分子就转变为垂直于上下玻璃片排列，扭曲结构消失，导致旋光作用消失，这种电光效应就称为扭曲电场效应。对于白底黑字的液晶显示器，上下偏光片相互垂直，入射的自然光经入射偏光片后变成平面偏振光。液晶盒未加电压时，偏振光顺着分子的扭曲结构扭转90°，振动方向变成和偏光片的偏光轴一致，因此可顺利通过偏光片。这时显示器呈透明状态，处于非显示状态。而当驱动电路将驱动的信号电压加至需要显示的相关电极时，该部分液晶分子扭曲结构消失，丧失了旋光功能。从入射偏光片出射人偏光偏振方向未经改变就到达偏光片。由于其偏振方向与偏光片光轴方向垂直，偏振光将无法透过偏光片。这样，该显示电极部分就变得不透明，呈现黑色，处于显示状态。当电压信号撤除以后，液晶分子受到定向层表面锚定的作用而恢复扭曲排列，显示器又变得透明。对于黑底白字的液晶显示器，上下偏光片的偏光轴方向相互平行，这样，在未加电压信号时显示器处于不透光的“暗”状态，加电压后为透明的“亮”状态。LCD显示的原理LCD的原理及构造LCD的基本构造液晶显示器件从结构上说，属于平板显示器件。其基本结构，呈平板形。典型液晶显示器件基本结构如图1-1所示。它主要由前后偏振片、前后玻璃片、封接边及液晶等几大部件组成。当然，不同类型的液晶显示器件其部分部件可能会有不同，如：相变型、PDLC、多稳态型液晶显示器件没有偏振片，有源矩阵型液晶显示器件在基板上制作有有源矩阵电路等，但是所有液晶显示器件都可以认为是由两片光刻有透明导电电极的基扳，夹持一个液晶层，封接成一个偏平盒，有时在外表面还可能贴装上偏振片等构成。下面以典型的扭曲向列型液晶显示器件（TN）为例，进行介绍，见图1-1。将两片光刻好透明导电极图形的平板玻璃相对放置在一起，使其间相距为6—7um。四周用环氧胶密封，但在一侧封接边上留有一个开口，该开口称为液晶注入口。液晶材料即是通过该注入口在真空条件下注入的。注入后，用树脂将开口封堵好，再在此液晶盒前后表面呈正交地贴上前后偏振片即完成了一个完整的液晶显示器件。当然，作为扭曲向列型液晶显示器件，在液晶盒内表面还应制作上一层定向层。该定向层经定向处理后，可使液晶分子在液晶盒内，在前后玻璃基板表面都呈沿面平行排列，而在前后玻璃基板之间液晶分子又呈90度扭曲排列。从而使其具有特有的光学和电光学特性。现将构成液晶显示器件的三大基本部件和特点介绍如下：1.玻璃基板这是一种表面极其平整的浮法生产薄玻璃片。表面蒸镀有一层In2O3或SnO2透明导电层，即ITO膜层。经光刻加工制成透明导电图形。这些图形由像素图形和外引线图形组成。因此，外引线不能进行传统的锡焊，只能通过导电橡胶条或导电胶带等进行连接。如果划伤、割断或腐蚀，则会造成器件报废。LCD的原理及构造LCD的基本构造2．液晶液晶材料是液晶显示器件的主体。不同器件所用液晶材料不同，液晶材料大都是由几种乃至十几种单体液晶材料混合而成。每种液晶材料都有自己固定的清亮点TL和结晶点Ts。因此也要求每种液晶显示器件必须使用和保存在Ts—TL之间的一定温度范围内，如果使用或保存温度过低，结晶会破坏液晶显示器件的定向层；而温度过高，液晶会失去液晶态，也就失去了液晶显示器件的功能。3．偏振片偏振片又称偏光片，由塑料膜材料制成。涂有一层光学压敏胶，可以贴在液晶盒的表面。前偏振片表面还有一保护膜，使用时应揭去，偏振片怕高温、高湿，在高温高湿条件下会使其退偏振或起泡。

LCD产品结构示意图

TN和STN在结构上的主要不同为液晶分子的扭曲角，TN的扭曲角为90°，STN的扭曲角为90°~270°。随着扭曲角及偏光片角度的不同STN可以有黄绿模式、蓝模式、灰模式等。TN有正性和负性等。STN比TN具有更高路数的驱动能力和优异的电光性能。

DSTN在本质上与STN没有区别，只是显示器的扫描方式不同，DSTN显示器把图像分成上下