LCD显示技术22076课件

LCD显示技术介绍

XIAMENZECO.,LTD.1主要内容液晶基本知识LCDPanel的基本结构及显示原理LCDPanel工艺简介LCD电光特性曲线LCD的瞬态响应LCD对比度和视角的关系LCD的温度特性LCD显示类型及模式LCD采光方式TN、STN、TFT显示器性能比较背光源简介LCD显示性能IC帮定方式LCD连接方式LCD环境实验模块使用注意事项2液晶基本知识1.什么是液晶一般物质分为三种状态:固态、液态和气态。液晶是基于固态和液态之间，兼有二者的特性。它具有光电各向异性。正是这种光、电各向异性使得用电来控制光学性能或液晶显示成为了可能。2.液晶的分类从液晶的物理条件可分为热致液晶和溶致液晶:热致液晶：由于温度变化而出现的液晶相。目前用于液晶显示的液晶材料基本上都属于热致液晶。溶致液晶：由于溶液浓度变化而出现的液晶相。3液晶基本知识3.液晶的异向性沿分子长轴平行方向的物理量,我们称之为平行分量,如平行介电常(ε∥)

，平行折射率(n∥)

，平行磁化率(χ∥)，平行电导率(ρ∥)，平行粘滞系数(η∥)。而与分子长轴垂直的物理量有垂直介电常数(ε┻)，垂直折射率(n┻)，垂直磁化率(χ┻)，垂直电导率(ρ┻)

，垂直粘滞系数(η┻)。液晶物理参数各向异性的大小和方向则用它们的代数和来表示。

Δε=ε∥-ε┻

Δn=n∥

-n┻

Δχ=χ∥-χ┻

Δρ=ρ∥

-ρ┻

Δη=η∥

-η┻

其中:Δε=ε∥-ε┻是液晶显示器件原理的基础.液晶的Δε有时为正有时为负.Δε为正时我们称为正性液晶(也称P型液晶);而当Δε为负时我们就称为负型液晶(也称N型液晶).P型液晶在电场中液晶分子长轴与电场方向平行。而N型液晶在电场中则分子长轴与电场方向正交排列。5液晶基本知识液晶材料参数对显示器件性能的影响液晶材料的任何一项性能和参数都会影响甚至决定液晶显示器件的性能。有有些还会影响显示器件的工艺制造。液晶显示器件主要参数主要有工作温度范围﹑响应特性﹑驱动特性﹑视角﹑对比度、可靠性等。而必须与其适应的器件工艺则主要是制盒的盒厚及取向工艺。器件特性与其所要求的液晶材料的特性和参数如下表所示：

器件特性相互关系液晶参数

工作温度范围相变温度TSTc对比度粘度η响应特性介电个向异性Δε

驱动电压折射率各向异性Δn

视角弹性常数k11，k22，k33可靠性螺距P器件工艺电阻率ρ盒厚

取向6LCDPanel的结构及显示原理TN-LCD、STN-LCD器件结构

TN、STN液晶显示器件的典型结构如右图所示。上、下两玻璃基片外表面都贴有偏振片。上、下两玻璃基片内表面都镀有透明的导电材料（ITO），经光刻工艺后形成导电电极图形。ITO上涂有配向膜（PI层），PI层经摩擦后形成沟道，使两表面的液晶分子沿沟道定向排列。由于两玻璃表面的摩擦沟道方向不同致使液晶分子产生扭曲。

TN-LCD：扭曲角为何90℃

HTN-LCD：扭曲角为何90—120℃

STN-LCD：扭曲角为何180—270℃玻璃间距为几个微米。封框胶及液晶盒中填有隔垫物（spacer)，使液晶盒厚均匀。正介电各向异性向列相液晶夹在配向膜中间。7LCDPanel工艺简介9LCD电光特性曲线3.TN-LCD、STN-LCD电光特性曲线相对透光率:Lt=(透射光量/入射光量)×100%电光特性的陡度:γ=V90/V10从图中可见,随着驱动电压的升高,电光响应缓慢增加,响应曲线不够陡峭,这给多路驱动造成了困难,使液晶在大信息量,视频显示上受到了限制.20世纪80年代初,人们发现,传统的扭曲向列液晶(TN)器件,只要将其液晶分子的扭曲角增大,即可以或得陡峭的电光响应曲线从而改善其驱动特性.从而实现高驱动路数,高点阵的液晶显示.目前,几乎所有的点阵图形和大部分点阵字符液晶显示器件均已采用了STN模式.STN技术在液晶产业中已处于成熟、完善的阶段.STN模式的产品结构基本和TN模式是一样的,只不过盒中液晶分子排列不是沿着90℃扭曲排列，而是180-270℃扭曲排列。

10LCD的瞬态响应4.度扭曲向列型液晶显示器件的瞬态响应

延迟时间τd是指脉冲开始到透光率达10%的时间上升时间τr是指透光率从10%上升到90%的时间下降时间τf是指透光率从90%下降到10%的时间上升时间与加到盒上的电压成反比；下降时间与材料性能有关（与粘度成正比，与弹性系数k成反比，其中k=k11+(k33－2k22)/4_11LCD显示类型及模式正性显示:白底黑字负性显示:黑底白字黄绿模式:黄绿色底色,蓝黑色字体。蓝模式：蓝色底色，白色字体。灰模式：灰色底色，棕蓝色字体。FSTN：在STN上加补偿模，补偿掉干涉色以实现黑白显示。Grey-scale：灰度显示。LCD类型TNSTNHTNTFT正显(NW)负显(NB)正显(NW)负显(NB)正显(NW)黄绿模蓝模灰模负显(NB)Grey-scale二端器件a-TFTLTPSHTPSFSTNCSTN13LCD采光方式1.反射式采光

此种方式是利用外界自然光反射来进行显示。优点是需要背光源;缺点是对外界光强有较大的依赖性，在黑暗的状态下无法观察。2.透射式采光此种方式是利用背光源来进行显示的。优点是不依赖与外界光，在黑暗的条件下亦显示；缺点是耗电大，3.半透半反式采光此种方式可同时利用自然光与背光源。当外界光线较强时可以不用背光源；当外界较弱时，使用背光源

14TN、STN、TFT显示器性能比较15背光源结构二、背光模组的结构市售的LCD背光源都是将发光灯与导光板、散色板及光学膜组成一体的背光模组。背光模组的结构有侧光式和背光式两种：17LCD显示性能常温显示：即0℃～50℃为工作温度，－20℃～60℃为存储温度的产品。宽温显示：即－20℃～70℃为工作温度，－35℃～80℃为存储温度的产品。静态驱动显示：每个像素均有单独引出电极，驱动其间要持续施加电压的产品。动态驱动显示：像素电极排布呈矩阵或变形矩阵方式，需用时间分割扫描方式驱动的产品。18LCD显示性能5.笔段型液晶显示器件段型显示器件主要是为了显示数字或围绕数字显示。它的电极图形总是围绕数字“8”的结构变化。其中以七段显示最为常用。被广泛应用于各种仪表、计时器、计数器等。6.字符点阵型液晶显示器件字符型液晶显示模块是一类专用于显示字母、数字、符号等。其电极图形是由若干个5×8或5×11点阵块组成的字符块集。每一个字符块是一个字符位，每一位都可以显示一个字符，字符位之间空有一个点距的间隔起着字符间距和行距的作用，这是其一；其二是这类模块使用了专用于字符显示控制与驱动的IC芯片。所以这类模块的应用范围仅限于字符而显示不了图形。7.图形点阵液晶显示模块点阵数量多,且像素间距均等,可以显示任意图形的点阵式产品。19IC帮定方式COB(Chiponboard)可靠性有限,COB的尺寸比较大.当引线数超过200时,COB的总成本就相当的高.因此COB仅用于TN或低驱动路数STN显示。TAB:TapeAutomatedBonding21IC帮定方式3.COG(Chiponglass)COG是把LCD驱动器IC和LCD玻璃连接起来的最常见的技术.这种方法大大的节省了IC封装上的成本22LCD连接方式1.导电胶条连接使用此种连接方式时需要用一结构件将LCD与导电胶条和PCB版固定在一起。因为电极间距可以做的很小，所以适合驱动路数多的产品。2.金属插脚连接将金属插脚固定在LCD外引线上，既可以直接将LCD固定在PCB上，也可以将LCD插在PCB的插座上。金属插脚间距有2.54mm,2.0mm,1.8mm。适用的玻璃厚度有1.1mm,0.7mm,0.55mm。3.热压软带连接用软带将LCD和PCB版连接在一起。由于片基是柔软的，所以使用时固定方便，并且可以减小安装厚度。

23LCD环境实验

可靠性实验主要包括以下实验：低温储存、高温储存、恒定湿热、温度变化振动、低温通电、低气压等。具体参数如下：低温储存：实验温度-25±3℃，持续16h，恢复24h。高温存储：实验温度55±2℃，持续96h，恢复24h。恒定湿热：实验温度40±2℃，相对湿度95±2%，实验持续时间为96小时。振动：震动频率为30Hz，加速度为2.5m/s，在水平、垂直方向各振动30min25模块使用注意事项1-1.安装LCD模块的安装是用PCB上的安装孔装配到所用的设备仪器上，因为模块内部的显示屏由两片很薄的玻璃组成，很易损坏，因此，在安装应用时应特别小心。1-2.模块的清洁处理

当对模块进行清洁处理时，用软布蘸取少许溶剂（推荐如下）轻擦即可。异丙醇乙醇

避免用干燥或硬物擦洗显示表面以免损坏偏光片。请勿使用如下溶剂：水酮类芳香族化合物1-3.防止静电

LCD模块上所用的驱动IC为C-MOS大规模集成电路。因此请勿将任何未用的输入端接到VDD或Vss，不要在电源打开之前向模块输入任何信号，并将操作者的身体、工作台、装配台接地，安装设备需防止静电。1-4.包装

LCD模块避免剧烈震动，或从高处跌落。为防止模块老化，避免在阳光直射下或在高温、高湿环境下工作或储存。

26模块使用注意事项1-5.操作(注意事项)LCD模块必须在规定的电压范围内驱动，高于规定的驱动电压将缩短LCD模块的寿命。直流电流将导致LCD劣化，因此避免使用直流电驱动。温度低于工作温度范围时LCD的响应时间将会显著加长，高于工作温度范围时，LCD颜色变暗。上述现象在恢复工作温度范围内工作时便会恢复正常，并非产品质量问题。如果在工作