LCD-教育训练(基础)

液晶光学的

模组特性概述液晶显示器的种类

液晶显示器扭转型(Twinst

Nematic,TN)1971超扭转型(SuperTwinst

Nematic,STN)1984

双层双扭转型(DoubleLayerSTN,DSTN)1987

光相位补偿超扭转型(FilmSTN,FSTN)1988

主动驱动超扭转型(AASTNorMLSSTN)1992强介电型(FerroelectricLiquidCrystal:FLC)1980PDLC(PolymerDispersiveLC)1988PSCT(PolymerStabilizedCholestericTexture)1993OtherDS(DynamicScattering)1968PC(PhaseChange)1968GH(GuestHost)1968ECB(ElcetricalControlBirefregency)1971BTN(BistableTwistNematic)1995IPS(InPlaneSwitch)1995VA(VerticalAlignment)1996大纲LCM原理与量测介绍LCM概述LCM的动作原理与特性LCM的元件特性与影响液晶显示器(LCD)

低操作电压(数V~10V),可直接以IC驱动,而将回路简化.

低消耗电力(数uW~数10uW/cm^2),适合以电池驱动,为取能量型.

薄型/量轻/小型显示(数mm^2)至大型显示(~1000cm^2)之设计均为可能.

为受光型显示,在明亮处亦清晰可见.

彩色显示设计容易,可扩大显示机能及多样化.

可投影显示显示,故可容易以大画面(数m^2~数10m^2)显示.

非常适合于LSI驱动回路.由于为非发光型显示,对于反射型显示来说在黑暗无法提供清晰显示.显示对比(对比愈高则画面愈清晰)会依视角之不同而异,故有可视角之限制.应答性会依周围环境温度而异,低温下(-20度以下)显示效果不佳.缺点:优点:TN型LCD显示原理Twist90液晶分子FieldOFFFieldON利用液晶的旋光特性调变穿透光线液晶的旋光特性消失TN显示器的运作原理TN显示器的运作原理STNLCD显示原理Twist270液晶分子FieldOFFFieldON利用液晶的双折射特性调变穿透光线LightGuidePanel–OpticalPath

CCFL被动驱动方式主动驱动方式偏光板偏光板扭转向列(TN)效应配向膜出射光:直线偏光方向入射光偏光方向(与偏光片平行)向列型液晶配向膜配向膜nn其他偏光方向入射的光线扭转向列(TN)工作原理液晶与偏光片的效应组合：未加电压：当光线通过上层偏光片，以一特定的方向进入LCD后，藉由液晶的扭转将光路径旋转至特定之角度(90)，而得以穿透下层偏光片的通过轴向。施加电压：若外加一电压(Vrms)于90度扭转排列的液晶薄膜时,则在某一临界激发电压,液晶分子的长轴将会移转至与电场方向一致(液晶失去了旋转光路径的功能,因此光线无法通过下层偏光片的通过轴向。分子长轴方向超扭旋向列性复折射(SBE/STN)效应

扭转角()>90VoffVon超扭旋向列性复折射(SBE/STN)效应随着液晶分子扭旋角()之增大,很明显的临界值会急速的上升,对比较高!!

=270(FSTN)外加电压0.51.01.53.003060902.02.5

=90

=180

=360倾斜角度ColorFilterIntroductionColorCIE1931LCDcandisplay“Colors＂isactuallyby“ColorFilter＂PolarizerGlassSubstrateGlassSubstrateLCLayerBackLightUnitPolarizerLEDTFTArrayLightGuidePlateColorFilterStructureGlassSubstrate:0.7mmRed:1.4umCr.BM:1500AGreen:1.4umBlue:1.4umPhotoSpacer:4.5umITO:1400A名词解释光度:光源的强度，单位为烛光。光通量:又称为光束，简称（流明Lm）从光源发出可见光的总量。照度:单位Lux被照地方的明亮程度。辉度:（每平方烛光）简单说用来评估发光体（光源）对眼睛刺激的程度。

BrightnessMeasurementCondition

ThereasonableperformanceofBrightness(Transflective):Typical:50cd/m^2for1.1＂-2.2＂(by3eaLED).Min.:45cd/m^2.ThereasonableperformanceofBrightness(Transmissive):Typical:170cd/m^2for1.8＂-2.2＂(by3eaLED).Min.:150cd/m^2.a-SiTFTColorSTN

ThereasonableperformanceofBrightness(Transflective):Typical:60cd/m^2for1.7＂-1.9＂(by2eaLED).Min.:45cd/m^2.ThereasonableperformanceofBrightness(Transmissive):Typical:120cd/m^2for1.7＂-1.9＂(by2eaLED).Min.:95cd/m^2.

Brightness与人眼感觉之关系图.ReasonablePerformance人眼感觉Brightness(cd/m^2)依据“环境光-太阳光,日光灯,..＂不同而改变!!近似曲线140180人眼感觉差异不大当多数人之人眼感觉“Brightness＂够,即可定义此产品之“Brightness＂规格.

WhiteBalance

ThereasonableperformanceofWhiteBalance(byCIE1931):Typical:(0.31,0.33)–byCorD65sourceTolerance:0.01ThereasonableperformanceofWhiteBalance(byColorTemperature):Typical:5500–6500KAllColorLCDM

“WhiteBalance＂为人眼重要视觉效果之一.大部分阅读资料之背景皆为白色,所以对于LCDPanel所显示之白色会特别敏感.

东方人与西方人对于“白色＂之喜好不同,会影响“白色＂之相对应之“色座标＂或“色温＂.东方人:白色偏蓝(色温较高).西方人:白色偏黄绿(色温较低).

由以下附图可知,要使LCDPanel达到设计所要之“白平衡＂,须由“环境光源频谱/背光源频谱＂,“反射板频谱＂,“ColorFilter频谱＂与“液晶材料+单偏光片光学系统＂共同设计与最佳化.

最理想设计为“环境光源频谱/背光源频谱＂,“反射板频谱＂,“ColorFilter频谱＂与“液晶材料+单偏光片光学系统＂各自达到设计所要之“白平衡＂.InformationColorSaturationdependonColorFilter与光穿透频谱optimumdesignandR/G/B光阻materialimprove.

WhiteBalanceOptimization理想状况下,“环境光源频谱/背光源频谱＂,“反射板频谱＂,“ColorFilter频谱＂与“液晶材料+单偏光片光学系统＂各自达到“白平衡＂.

使用不同反射板频谱-金属材质(AgAlloy/Al),会产生不同之白平衡显示效果.AgAlloy:白色偏黄.Al:白色偏蓝.STN液晶材料+单偏光片光学系统于反射方式下,很难同时达到“亮状态-白色＂及“暗状态-黑色＂之光学显示效果:

当“亮状态-白色＂时,“暗状态-黑色偏蓝(黑色与蓝色易混淆)＂.

当“暗状态-黑色＂时(对比较好),“亮状态-白色偏黄＂.

以上两个显示效果须先做平衡评估后再做光学设计.

根据以上之说明,可以下一结论:系统厂之RD先定义产品所需之“WhiteBalance＂之规格(色度座标or色温),再由LCDM厂之RD以“环境光源频谱/背光源频谱＂,“反射板频谱＂,“ColorFilter频谱＂与“液晶材料+单偏光片光学系统＂做共同设计