LCD原理课件

LCDApplicationsLCD的基礎知識及應用DPEanalysis:魏朋濤課程內容介紹一:認識LC二:LCD介紹三:LCM知識簡介四:評價LCD五:LCM的電路知識簡介一、認識液晶（LC:LiquidCrystal)1.1物質的四態1.2液晶的基本特性1.3LC的分類1.4液晶应用原理1.1物質的四態1.1物質的四態1.1物質的四態晶体、液体、气体、液晶晶体：有固定的形状，分子排列有序，呈各向异性质(电、光双折射效应)。液体:无固定的形状，分子排列杂乱无章，呈各向同性性质，具有流动性。气体：无固定的形状、体积，分子排列杂乱无章液晶:介于晶体和液体之间，在某个温度、浓度范围内兼有晶体的各向异性和液体的流动性。1.2液晶的基本特性液体的流动性、粘度性、形变性晶体的热效应、光学各向异性、电光效应、磁光效应一般电子产品中所用的液晶显示器，就是是利用液晶的光电效应，藉由外部的电压控制，再通过液晶分子的折射特性，以及对光线的旋转能力来获得亮暗情况（或着称为可视光学的对比），进而达到显像的目的。层列液晶向列液晶胆甾相液晶分子层之间结合较弱，层与层之间易于相互滑动。与通常的液体相比，其粘度要高得多每个分子在长轴方向可以比较自由的移动，不存在层状结构。富于流动性，粘度较小。相邻层面间分子长轴的取向方位多少有些差别，整个液晶形成螺旋结构。1.3液晶的分類1.4液晶应用原理液晶的分子排列结构，并不像晶体结构那样坚固，因此，在电场、磁场、温度、应力等外部刺激的影响下，其分子容易发生再排列，由此液晶的各种光学性质发生变化。液晶所具有的这种柔软的分子排列，正是其用于显示器件、光电器件、传感器等的基础。因液晶具有光学、电学各向异性和低弹性常数，在电的作用下液晶分子的初始排列很容易改变为其它的排列方式，从而使液晶盒的光学性质发生变化，即“电”通过液晶对“光”进行了调制，这就叫液晶的电光效应。二、LiquidCrystalDisplay液晶显示器2.1、什么是液晶显示器2.2、液晶显示器的構成2.3、的液晶显示器顯示原理2.4、液晶显示器的显示模式2.5、液晶显示器的视向定义2.6、常見液晶顯示器的分類2.1、什么是液晶显示器液晶对电场、磁场、光线和温度等外界的条件的变化很敏感的特性（光电效应），可以把上述外界条件的变化在一定条件下转换为可视信号，液晶显示器就是利用液晶的这些特性制成的液晶显示器：将电、磁、光、热信号转化为可视信号的一种可视终端2.2、液晶显示器的構成POL介紹光波的行进方向,是与电场及磁场互相垂直的.同时光波本身的电场与磁场分量,彼此也是互相垂直的.也就是说行进方向与电场及磁场分量,彼此是两两互相平行的.(请见图7)而偏光板的作用就像是栅栏一般,会阻隔掉与栅栏垂直的分量,只准许与栅栏平行的分量通过.所以如果我们拿起一片偏光板对着光源看,会感觉像是戴了太阳眼镜一般,光线变得较暗.但是如果把两片偏光板叠在一起,那就不一样了.当您旋转两片的偏光板的相对角度,会发现随着相对角度的不同,光线的亮度会越来越暗.当两片偏光板的栅栏角度互相垂直时,光线就完全无法通过了.(请见图8)而液晶显示器就是利用这个特性来完成的.利用上下两片栅栏互相垂直的偏光板之间,充满液晶,再利用电场控制液晶转动,来改变光的行进方向,如此一来,不同的电场大小,就会形成不同灰阶亮度(请见图9)上下两层玻璃与配向膜(alignmentfilm)这上下两层玻璃主要是来夹住液晶用的.如果您注意到的话(请见图9),这两片玻璃在接触液晶的那一面,并不是光滑的,而是有锯齿状的沟槽.这个沟槽的主要目的是希望长棒状的液晶分子,会沿着沟槽排列.如此一来,液晶分子的排列才会整齐.因为如果是光滑的平面,液晶分子的排列便会不整齐,造成光线的散射,形成漏光的现象.其实这只是理论的说明,告诉我们需要把玻璃与液晶的接触面,做好处理,以便让液晶的排列有一定的顺序.但在实际的制造过程中,并无法将玻璃作成有如此的槽状的分布,一般会在玻璃的表面上涂布一层PI(polyimide),然后再用布去做磨擦(rubbing)的动作,好让PI的表面分子不再是杂散分布,会依照固定而均一的方向排列.而这一层PI就叫做配向膜,它的功用就像图9中玻璃的凹槽一样,提供液晶分子呈均匀排列的接口条件,让液晶依照预定的顺序排列.2.3液晶显示器的顯示原理以主動矩陣驅動方式的液晶顯示器來說明，首先由背光源的光線照在偏光板上，光線在穿過偏光板後，會被偏極化（也就是偏極化後每一個光線的分子，在能量、相位、頻率和方向上的特性都會相同。），偏極化的光線會穿過液晶，因為液晶分子的排列方式被電極產生的電壓影響，因此液晶可以改變偏極化光線的偏光角度，不同的偏光角度造成出來的光線強度會不同，不同強度的光線就會顯示出各種不同的亮度畫素，最後再經由各個畫素就可以組成肉眼看得到的各種影像和圖形。液晶显示原理图2.4、液晶显示器的显示模式2.4.1按POL的角度分上下偏振片的偏光轴平行：负显示，黑底白字正交：正显示，白底黑字2.4、液晶显示器的显示模式2.4.2按POL种类分•透射型•反射型•半透半反型•下偏光片类型：透射：透射型反射：反射型半透半反：半透半反型2.5、液晶显示器的视向定义6：0012：00时钟定义法则12：003：006：009：002.6常見液晶顯示器的分類TN：（90º）TwistedNematic扭曲向列型HTN:（100º~120º）HighTwistedNematic高扭曲向列型STN:（180º~270º）SuperTwistedNematic超高扭曲向列型FSTN:（180º~270º）FoilCompensatedSTN带延迟膜的超扭曲向列型DSTN:（180º~270º）DoubleSTN双层超扭曲向列型TFT：（90ºAM）ThinFilmTranstor薄膜晶体管TN-LCD扭曲向列型TN是繼DSM型的液晶材料後，所發展的新液晶材料，TN-LCD的最大特點就如同其名稱「扭轉向列」一般，其液晶分子從最上層到最下層的排列方向恰好是呈90度的3D螺旋狀。TN-LCD的出現奠定了現今LCD發展的主要方式，但是由於TN-LCD具有兩個重大缺點，那就是無法呈現黑、白兩色以外色調，以及當液晶顯示器越做越大時其對比會越來越差，使得各種新的技術陸續出現。STN-LCD超高扭曲向列型STN-LCD的出現是為了改善TN-LCD對比不佳的問題，最大差別點在於液晶分子扭轉角度不同以及在玻璃基板的配合層有預傾角度，其液晶分子從最上層到最下層的排列方向恰好是180度至260度的3D螺旋狀。但是，STN-LCD雖然改善了TN-LCD的對比問題，其顏色的表現依然無法獲得較好的解決，STN-LCD的顏色除了黑、白兩個色調外，就只有橘色和黃綠色等少數顏色，對於色彩的表達仍然無法達到全彩的要求，因此仍然不是一個完善的解決方式。TSTN&FSTN為了改善對於色彩的要求，又發明了TSTN（TripleSuperTwistedNematic）和FSTN（FilmSuperTwistedNematic）兩種新技術。TSTN和FSTN的基本構造原理與STN相同，差別在於TSTN在兩片玻璃上加上兩片色補償用薄膜，而FSTN則是加上一片色補償用薄膜。TSTN和FSTN具有高解析度和全彩的優點，完全改善TN的比對問題和STN的色彩問題。但可惜的是，TSTN和FSTN卻有液晶分子的反應較慢的問題，在放映數量較大的資料時，會造成無法負荷的缺點，因此也不是完善的解決方式。TFT-LCD三.常见的LCM种类COB(ChipOnBoard):IC裸片通过邦定固定于印刷线路板上。COF(ChipOnFilm):将IC封装于柔性线路板上。COG(ChipOnGlass):将IC封装于玻璃上。TAB(TapeAutomatedBonding):柔性带自动连接LCD與PCB之間的連結方式Zebra(斑马条)、HeatSeal(热压纸或者斑马纸)、PIN（金属引脚）斑马条连接和金属插脚PIN连接金属插脚间距2.54mm,2.0mm,1.8mm.适用的玻璃厚度:1.1mm,0.7mm,0.55mm斑马条连接热压纸连接heatseal热压纸连接heatseal: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四:評價下LCD分辨率是一个非常重要的性能指标。它指的是屏幕上水平和垂直方向所能够显示的点数（屏幕上显示的线和面都是由点构成的）的多少，分辨率越高，同一屏幕内能够容纳的信息就越多。对于一台能够支持1280x1024分辨率的CRT来说，无论是320x240还是1280x1024分辨率，都能够比较完美地表现出来（因为电子束可以做弹性调整）。但它的最大分辨率未必是最合适的分辨率，因为如果17寸显示器上到1280x1024分辨率的话，WINDOWS的字体会很小，时间一长眼睛就容易疲劳，所以17寸显示器的最佳分辨率应为1024x768。轉下頁但對LCD来说则不然。LCD的最大分辨率就是它的真实分辨率，也就是最佳分辨率。一旦所设定的分辨率小于真实分辨率（比如说15寸LCD，其真实分辨率为1024x768，而WINDOWS中设定分辨率为800x600）的话，将有两种显示方式。一是居中显示，只有LCD中间的800x600个点会显示图象，其他没有用到的点不会发光，保持黑暗背景，看起来画面是居中缩小的。另一种是扩展显示，这种方式会使用到屏幕上每一个像素，但由于像素很容易发生扭曲，所以会对显示效果造成一定影响。所以说无论如何在选择LCD时要注意分辨率不是越大越好而是适当好用。刷新率对于CRT来讲，屏幕上的图形图像是由一个个因电子束击打而发光的荧光点组成，由于显像管内荧光粉受到电子束击打后发光的时间很短，所以电子束必须不断击打荧光粉使其持续发光。电子枪从屏幕的左上角的第一行（行的多少根据显示器当时的分辨率所决定，比如800X600分辨率下，电子枪就要扫描600行）开始，从左至右逐行扫描，第一行扫描完后再从第二行的最左端开始至第二行的最右端，一直到扫描完整个屏幕后再从屏幕的左上角开始，这时就完成了一次对屏幕的刷新，周而复始。这样我们就能够理解，为什么显示器的分辨率越高，其所能达到的刷新率最大值就越低。一般来讲，屏幕的刷新率要达到75HZ以上，人眼才不易感觉出屏幕的闪烁，CRT显示器的刷新率是由其行频和当时的分辨率决定的，行频越高，同一分辨率下的刷新率就越高；而行频一定的情况下，分辨率越高则它所能达到的刷新率越低。对于LCD来说则不存在刷新率的问题，它根本就不需要刷新。因为LCD中每个像素都在持续不断地发光，直到不发光的电压改变并被送到控制器中，所以LCD不会有不断充放电而引起的闪烁现象。视角目前大多数纯平显示器的视角都能达到180度，也就是说，从屏幕前的任意一个方向都能清楚地看到所显示的内容。而LCD则不同，它的可视角度根据工艺先进与否而有所不同，部分新型产品的可视角度已经能够达到160左右，跟CRT的180度已经非常接近。也有一些LCD虽然标称视角为160度，但实际上却达不到这个标准。用户在使用过程中一旦视角超出其实际可视范围，画面的颜色就会减退、变暗，甚至出现正像变成负像的情况。這是LCD明显比CRT弱的地方，所以不用担心被同事看见小笨熊的爱称。当然如果厂商将产品中加上增加视角的技术的话情况会好一点可视面积可视面积指的是在实际应用中，可以用来显示图像的那部分屏幕的面积。因为CRT显示器的尺寸实际上是其显像管的尺寸，可以用来显示图像的部分根本达不到这个尺寸，因为显像管的边框占了一部分空间。一般来讲，17寸CRT显示器的可视面积约在15.8-16英寸左右，而15寸显示器的可视面积则只有13.8英寸左右。但对于LCD来说，标称的尺寸大小基本上就是可视面积的大小，被边框占用的空间非常小，15寸LCD的可视面积大约有14.5英寸左右，这也是为什么LCD看起来要比同样尺寸CRT更大一些的原因。所以选购LCD的时候15村就基本上够了.亮度与对比度液晶显