LCD的原理及構(gòu)造

LCD顯示器簡介

LCD顯示器的全稱為LiquidCrystalDisplay液晶顯示器，它還可以分TN-LCD、STN-LCD、DSTN-LCD、TFT-LCD等多種。TN-LCD稱為扭曲向列型(TwistedNematic)液晶顯示器，STN-LCD稱為超扭曲向列型(SuperTN)液晶顯示器，DSTN-LCD稱為雙掃描超扭曲向列型(DualScanTwistedNematic))液晶顯示器，TFT-LCD稱為薄膜晶體管型(ThinFilmTransistor)液晶顯示器。前三種多用于電腦顯示器，后一種主要用于大屏幕電視機圖像顯示器。LCD的原理及構(gòu)造TN型、HTN型、STN型優(yōu)缺點LCD的原理及構(gòu)造液晶顯示器的工作原理要了解液晶顯示器的工作原理，我們首先要了解光。光是一種電磁波，即電磁場以波動形式傳播。通常光是沿直線傳播的，光波的振動方向垂直于光的傳播方向。對自然光（如太陽光）來說，在垂直光傳播方向的平面內(nèi)，光波的振動方向是隨機均勻分布的。如果光波振動方向是沿一個方向，這樣的光稱為線偏振光，這個振動方向稱為偏振方向。偏振方向與光波的傳播方向形成的平面稱為偏振面。當自然光通過液晶盒的入射偏光片后，只剩下振動方向跟入射偏光片偏光軸相同的光，即面為線偏振光，偏振光經(jīng)過液晶盒后再由偏光片射出。這樣，光是否能通過偏光片，通過量的多少取決于線偏振光經(jīng)過液晶盒后的偏狀態(tài)。液晶顯示器就是通過控制光通過液晶盒后的偏振狀態(tài)，從而控制最后透過偏聽偏光片的光、狀態(tài)來實現(xiàn)顯示的。具體來說，TN型液晶盒內(nèi)液晶分子能形成一種扭曲結(jié)構(gòu)主要是因為扭曲的螺距P（液晶分子扭曲360°，所需的液晶層厚度）與液晶的折射率各向異性（nc-no=△n）的乘積遠大于可見光的波長2，即滿足：P*△n》2LCD的原理及構(gòu)造液晶顯示器的工作原理則入射光的偏振面將順著液晶分子扭曲方向旋轉(zhuǎn)。液晶分子長軸90°的旋光。當對兩塊玻璃片上的電極施加一定大小的電壓后，液晶分子就轉(zhuǎn)變?yōu)榇怪庇谏舷虏Ａ帕?，扭曲結(jié)構(gòu)消失，導(dǎo)致旋光作用消失，這種電光效應(yīng)就稱為扭曲電場效應(yīng)。對于白底黑字的液晶顯示器，上下偏光片相互垂直，入射的自然光經(jīng)入射偏光片后變成平面偏振光。液晶盒未加電壓時，偏振光順著分子的扭曲結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)90°，振動方向變成和偏光片的偏光軸一致，因此可順利通過偏光片。這時顯示器呈透明狀態(tài)，處于非顯示狀態(tài)。而當驅(qū)動電路將驅(qū)動的信號電壓加至需要顯示的相關(guān)電極時，該部分液晶分子扭曲結(jié)構(gòu)消失，喪失了旋光功能。從入射偏光片出射人偏光偏振方向未經(jīng)改變就到達偏光片。由于其偏振方向與偏光片光軸方向垂直，偏振光將無法透過偏光片。這樣，該顯示電極部分就變得不透明，呈現(xiàn)黑色，處于顯示狀態(tài)。當電壓信號撤除以后，液晶分子受到定向?qū)颖砻驽^定的作用而恢復(fù)扭曲排列，顯示器又變得透明。對于黑底白字的液晶顯示器，上下偏光片的偏光軸方向相互平行，這樣，在未加電壓信號時顯示器處于不透光的“暗”狀態(tài)，加電壓后為透明的“亮”狀態(tài)。LCD顯示的原理LCD的原理及構(gòu)造LCD的基本構(gòu)造液晶顯示器件從結(jié)構(gòu)上說，屬于平板顯示器件。其基本結(jié)構(gòu)，呈平板形。典型液晶顯示器件基本結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。它主要由前后偏振片、前后玻璃片、封接邊及液晶等幾大部件組成。當然，不同類型的液晶顯示器件其部分部件可能會有不同，如：相變型、PDLC、多穩(wěn)態(tài)型液晶顯示器件沒有偏振片，有源矩陣型液晶顯示器件在基板上制作有有源矩陣電路等，但是所有液晶顯示器件都可以認為是由兩片光刻有透明導(dǎo)電電極的基扳，夾持一個液晶層，封接成一個偏平盒，有時在外表面還可能貼裝上偏振片等構(gòu)成。下面以典型的扭曲向列型液晶顯示器件（TN）為例，進行介紹，見圖1-1。將兩片光刻好透明導(dǎo)電極圖形的平板玻璃相對放置在一起，使其間相距為6—7um。四周用環(huán)氧膠密封，但在一側(cè)封接邊上留有一個開口，該開口稱為液晶注入口。液晶材料即是通過該注入口在真空條件下注入的。注入后，用樹脂將開口封堵好，再在此液晶盒前后表面呈正交地貼上前后偏振片即完成了一個完整的液晶顯示器件。當然，作為扭曲向列型液晶顯示器件，在液晶盒內(nèi)表面還應(yīng)制作上一層定向?qū)?。該定向?qū)咏?jīng)定向處理后，可使液晶分子在液晶盒內(nèi)，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間液晶分子又呈90度扭曲排列。從而使其具有特有的光學和電光學特性。現(xiàn)將構(gòu)成液晶顯示器件的三大基本部件和特點介紹如下：1.玻璃基板這是一種表面極其平整的浮法生產(chǎn)薄玻璃片。表面蒸鍍有一層In2O3或SnO2透明導(dǎo)電層，即ITO膜層。經(jīng)光刻加工制成透明導(dǎo)電圖形。這些圖形由像素圖形和外引線圖形組成。因此，外引線不能進行傳統(tǒng)的錫焊，只能通過導(dǎo)電橡膠條或?qū)щ娔z帶等進行連接。如果劃傷、割斷或腐蝕，則會造成器件報廢。LCD的原理及構(gòu)造LCD的基本構(gòu)造2．液晶液晶材料是液晶顯示器件的主體。不同器件所用液晶材料不同，液晶材料大都是由幾種乃至十幾種單體液晶材料混合而成。每種液晶材料都有自己固定的清亮點TL和結(jié)晶點Ts。因此也要求每種液晶顯示器件必須使用和保存在Ts—TL之間的一定溫度范圍內(nèi)，如果使用或保存溫度過低，結(jié)晶會破壞液晶顯示器件的定向?qū)樱欢鴾囟冗^高，液晶會失去液晶態(tài)，也就失去了液晶顯示器件的功能。3．偏振片偏振片又稱偏光片，由塑料膜材料制成。涂有一層光學壓敏膠，可以貼在液晶盒的表面。前偏振片表面還有一保護膜，使用時應(yīng)揭去，偏振片怕高溫、高濕，在高溫高濕條件下會使其退偏振或起泡。

LCD產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖

TN和STN在結(jié)構(gòu)上的主要不同為液晶分子的扭曲角，TN的扭曲角為90°，STN的扭曲角為90°~270°。隨著扭曲角及偏光片角度的不同STN可以有黃綠模式、藍模式、灰模式等。TN有正性和負性等。STN比TN具有更高路數(shù)的驅(qū)動能力和優(yōu)異的電光性能。

DSTN在本質(zhì)上與STN沒有區(qū)別，只是顯示器的掃描方式不同，DSTN顯示器把圖像分成上下