液晶显示器基础

1基本名词LCD：液晶显示器STN：超扭曲向列相TN：扭曲向列相PDA：个人数字助理第1页/共39页第一页，共40页。2显示分类ELECTONICINFORMATIONDISPLAYSPROJECTIONDIRECT-VIEWOFF-SCREENCRTLIGHT-VALVELCDCRTFLAT-PANELSHADOWMASKBEAMINDEXMONO-CHROMEEMITTERNONEMITTERLUMINESCENCEINCANDESCENCELIQUID-CRYSTALELECTO-CHROMICELECTO-PHORETICELECTO-ELECTORICACTIVE-MATRIXPASSIVE-MATRIXPLASMAADDRESSEDTFTMIMMOSDIODEOTHERSTNSTNCSTNOTHERSFLC第2页/共39页第二页，共40页。3注：优；良；差各种显示技术的特点第3页/共39页第三页，共40页。4

什么是液晶液晶就是液态晶体液态和固态之间的中间态液晶具有流动性和各向异性

液晶分子结构施主基团共轭电子体系受主基团液晶基本知识第4页/共39页第四页，共40页。5

液晶分类形成方式：

热致液晶、溶致液晶相结构：

向列相、近晶相、胆甾相向列相近晶相胆甾相

近晶相液晶SmASmBSmLSmESmCSmISmFSmJSmKSmGSmHSmC*SmI*SmF*SmG*SmH*第5页/共39页第五页，共40页。6

液晶发展简史1）发现和萌芽阶段（1854~1889）

1854年Virchow发现溶致液晶，神经稍磷脂类物质溶解在水中观察到光学各向异性现象。

1888年Reinitger发现热致液晶，把胆甾苯炭酸酯加热到145.5ºC呈乳白状液体，再加热到

178.5ºC呈透明液体。

1889年Lehmann确认液晶。2）液晶合成和分类(1920年代)20年代开始合成液晶材料，并掌握液晶分子结构特点，很快合成300多种。现在液晶品种有1万多种。

Friedel把液晶分类：向列相、近晶相、胆甾相。3）液晶物理鼎盛时期（1930~1960）

Frank等人建立液晶连续体理论。

Maier-Saupe平均场理论的建立。液晶光电磁性研究等，液晶应用基础。第6页/共39页第六页，共40页。74）应用研究阶段（1960~1968）

Williams研究向列相液晶动态散射。

Fergason研究胆甾相液晶温度色变。

Fergason等人发现TN-LCD。

1968年RCA公布LCD。5）液晶显示产业(1973~)Gray5CB液晶材料的合成

TN-LCD工业生产(1973~)STN-LCD工业生产（1985~）

TFT-LCD工业生产

(1991~)第7页/共39页第七页，共40页。8

液晶的物性光学各向异性Δn=n∥-n⊥=ne-no

介电各向异性Δε=ε∥-ε⊥弹性常数（K11、K22、K33）相变温度（Tm、Tc）、液晶电阻率（ρ）、粘度（η）等。∥⊥STN双折射Δε>0分子沿电场方向排列Δε<0分子垂直电场方向排列第8页/共39页第八页，共40页。9

液晶应用领域1-生物膜2-液晶高分子3-光逻辑，光双稳，传感器，可变电位器，直流变压器光逻辑应用第9页/共39页第九页，共40页。10

液晶显示优缺点低电压、微功耗、易彩色化、被动显示、平板化、小型便携、易于集成电路集成视角狭窄、速度慢、使用温度范围有限液晶显示器第10页/共39页第十页，共40页。11TN-LCD：低信息容量，码段式显示应用范围：电子钟表、测量仪器、电话机、游戏机第11页/共39页第十一页，共40页。12STN-LCD:图文信息显示应用范围：便携通讯终端、PDA、仪器器表掌上电脑PDA移动通讯终端第12页/共39页第十二页，共40页。13TFT-LCD:大信息容量视频显示显像应用范围：笔记本电脑、PC监视器、液晶电视、GPS、液晶投影第13页/共39页第十三页，共40页。14

液晶显示器的结构第14页/共39页第十四页，共40页。15

液晶显示器的结构第15页/共39页第十五页，共40页。16导电玻璃（ITO玻璃）In2O3中掺杂少量Sn（Tin）ITO层是透明的、导电的并且可以用酸腐蚀掉物理特性：方块电阻、透过率、可靠性等机械特性：外型尺寸、平整度、波纹度、翘曲度等ITOSiO2玻璃衬底偏振片PVA（聚乙烯醇）膜片沾碘拉伸对自然光线选择性透过物理特性：偏光度、透过率和色相、可靠性等机械特性：外型尺寸、缺陷等保护膜保护层保护层偏振片粘接剂削离层

液晶显示器的主要材料第16页/共39页第十六页，共40页。17取向剂材料（PI聚酰亚胺）二酐和二胺低温聚合生成聚酰胺酸（PA），经高温聚合成聚酰亚胺（PI）印刷PA固化成PI膜：膜厚、均匀性用绒布摩擦PI膜，产生沟槽液晶分子会按照沟槽方向排列

液晶显示器的主要材料第17页/共39页第十七页，共40页。18TN-LCD工作原理亮态暗态摩根条件：nP/2=n2d第18页/共39页第十八页，共40页。19TN-LCD工作原理第19页/共39页第十九页，共40页。20TN-LCD工作时分子运动情况第20页/共39页第二十页，共40页。21TN-LCD电光特性曲线第21页/共39页第二十一页，共40页。22TN-LCD电光特性曲线

中间层分子与玻璃基板的夹角随电场变化曲线第22页/共39页第二十二页，共40页。23

STN-LCD工作原理

扭曲角从90º180º~270º

旋光效应双折射效应扭曲角与电光特性的关系第23页/共39页第二十三页，共40页。24

STN-LCD工作原理第24页/共39页第二十四页，共40页。25STN-LCD电光特性曲线第25页/共39页第二十五页，共40页。26液晶弹性常数对器件电光特性的影响第26页/共39页第二十六页，共40页。27TN-LCD和STN-LCD电光特性曲线比较第27页/共39页第二十七页，共40页。28TN-LCD和STN-LCD视角特性曲线比较3.0002.9002.7002.5002.3202.0991.8801.6601.4501.2201.000第28页/共39页第二十八页，共40页。29液晶显示器按显示内容分类：段码式字符点阵图形点阵按显示方式分类：正性显示（白底黑字）负性显示（黑底白字）按后偏振片类型分类：透射式反射式半反半透式第29页/共39页第二十九页，共40页。30液晶显示器按STN背景模式分类：第30页/共39页第三十页，共40页。31液晶显示模块驱动方式静态驱动动态驱动双线或多线驱动驱动电路原理接口部控制部驱动部液晶屏分压电路温度补偿电路第31页/共39页第三十一页，共40页。32IronlawofMultiplexingNmaxVon/Voff161.2911.199641.1341.0931601.0821.0731.0671.0663001.059液晶显示模块多路扫描第32页/共39页第三十二页，共40页。33交叉效应液晶显示模块矩阵显示第33页/共39页第三十三页，共40页。34液晶显示模块驱动波形方式MLA（多线驱动法）驱动法AltPleshko驱动法改良AltPleshko驱动法（标准驱动法）SPD（电源摇动法）扫描信号驱动信号0V28V-28V28V0V-2V26V20V-20V0V28V0V2V-2V2V-2V28V24V2.8V-2.8V2V-2V56V30V40V28V4V30V5.6V4V第34页/共39页第三十四页，共40页。35液晶显示模块液晶屏与电路连接方式金属插脚连接斑马条连接（导电橡胶条，组装型模块）斑马纸连接（热压胶片，热连接或组装）热压带载封装片（TCP、COF，TAB）热压集成电路芯片（COG）直接集成连接（CIG）第35页/共39页第三十五页，共40页。36液晶显示模块典型驱动电路板方式表面贴装（SMT：QFP）邦定方式（COB：ICCHIP）带载封装（TCP：TAB、COF）集成芯片裸片（COG：ICCHIP）第36页/共39页第三十六页，共40页。37液晶显示模块采光技术自然光普通电光源（白炽灯等）冷阴极荧光灯（CCFL）电致发光片（EL）发光二极管阵列（LED）有机发光二极管（OLED）第37页/共39页第三十七页，共40页。38谢谢！第38页/共39页第三十八页，共40页。39感谢您的观看！第39页/共3