液晶顯示器基礎(chǔ)

1基本名詞LCD：液晶顯示器STN：超扭曲向列相TN：扭曲向列相PDA：個(gè)人數(shù)字助理第1頁/共39頁第一頁，共40頁。2顯示分類ELECTONICINFORMATIONDISPLAYSPROJECTIONDIRECT-VIEWOFF-SCREENCRTLIGHT-VALVELCDCRTFLAT-PANELSHADOWMASKBEAMINDEXMONO-CHROMEEMITTERNONEMITTERLUMINESCENCEINCANDESCENCELIQUID-CRYSTALELECTO-CHROMICELECTO-PHORETICELECTO-ELECTORICACTIVE-MATRIXPASSIVE-MATRIXPLASMAADDRESSEDTFTMIMMOSDIODEOTHERSTNSTNCSTNOTHERSFLC第2頁/共39頁第二頁，共40頁。3注：優(yōu)；良；差各種顯示技術(shù)的特點(diǎn)第3頁/共39頁第三頁，共40頁。4

什么是液晶液晶就是液態(tài)晶體液態(tài)和固態(tài)之間的中間態(tài)液晶具有流動(dòng)性和各向異性

液晶分子結(jié)構(gòu)施主基團(tuán)共軛電子體系受主基團(tuán)液晶基本知識(shí)第4頁/共39頁第四頁，共40頁。5

液晶分類形成方式：

熱致液晶、溶致液晶相結(jié)構(gòu)：

向列相、近晶相、膽甾相向列相近晶相膽甾相

近晶相液晶SmASmBSmLSmESmCSmISmFSmJSmKSmGSmHSmC*SmI*SmF*SmG*SmH*第5頁/共39頁第五頁，共40頁。6

液晶發(fā)展簡史1）發(fā)現(xiàn)和萌芽階段（1854~1889）

1854年Virchow發(fā)現(xiàn)溶致液晶，神經(jīng)稍磷脂類物質(zhì)溶解在水中觀察到光學(xué)各向異性現(xiàn)象。

1888年Reinitger發(fā)現(xiàn)熱致液晶，把膽甾苯炭酸酯加熱到145.5oC呈乳白狀液體，再加熱到

178.5oC呈透明液體。

1889年Lehmann確認(rèn)液晶。2）液晶合成和分類(1920年代)20年代開始合成液晶材料，并掌握液晶分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，很快合成300多種。現(xiàn)在液晶品種有1萬多種。

Friedel把液晶分類：向列相、近晶相、膽甾相。3）液晶物理鼎盛時(shí)期（1930~1960）

Frank等人建立液晶連續(xù)體理論。

Maier-Saupe平均場理論的建立。液晶光電磁性研究等，液晶應(yīng)用基礎(chǔ)。第6頁/共39頁第六頁，共40頁。74）應(yīng)用研究階段（1960~1968）

Williams研究向列相液晶動(dòng)態(tài)散射。

Fergason研究膽甾相液晶溫度色變。

Fergason等人發(fā)現(xiàn)TN-LCD。

1968年RCA公布LCD。5）液晶顯示產(chǎn)業(yè)(1973~)Gray5CB液晶材料的合成

TN-LCD工業(yè)生產(chǎn)(1973~)STN-LCD工業(yè)生產(chǎn)（1985~）

TFT-LCD工業(yè)生產(chǎn)

(1991~)第7頁/共39頁第七頁，共40頁。8

液晶的物性光學(xué)各向異性Δn=n∥-n⊥=ne-no

介電各向異性Δε=ε∥-ε⊥彈性常數(shù)（K11、K22、K33）相變溫度（Tm、Tc）、液晶電阻率（ρ）、粘度（η）等?！巍蚐TN雙折射Δε>0分子沿電場方向排列Δε<0分子垂直電場方向排列第8頁/共39頁第八頁，共40頁。9

液晶應(yīng)用領(lǐng)域1-生物膜2-液晶高分子3-光邏輯，光雙穩(wěn)，傳感器，可變電位器，直流變壓器光邏輯應(yīng)用第9頁/共39頁第九頁，共40頁。10

液晶顯示優(yōu)缺點(diǎn)低電壓、微功耗、易彩色化、被動(dòng)顯示、平板化、小型便攜、易于集成電路集成視角狹窄、速度慢、使用溫度范圍有限液晶顯示器第10頁/共39頁第十頁，共40頁。11TN-LCD：低信息容量，碼段式顯示應(yīng)用范圍：電子鐘表、測量儀器、電話機(jī)、游戲機(jī)第11頁/共39頁第十一頁，共40頁。12STN-LCD:圖文信息顯示應(yīng)用范圍：便攜通訊終端、PDA、儀器器表掌上電腦PDA移動(dòng)通訊終端第12頁/共39頁第十二頁，共40頁。13TFT-LCD:大信息容量視頻顯示顯像應(yīng)用范圍：筆記本電腦、PC監(jiān)視器、液晶電視、GPS、液晶投影第13頁/共39頁第十三頁，共40頁。14

液晶顯示器的結(jié)構(gòu)第14頁/共39頁第十四頁，共40頁。15

液晶顯示器的結(jié)構(gòu)第15頁/共39頁第十五頁，共40頁。16導(dǎo)電玻璃（ITO玻璃）In2O3中摻雜少量Sn（Tin）ITO層是透明的、導(dǎo)電的并且可以用酸腐蝕掉物理特性：方塊電阻、透過率、可靠性等機(jī)械特性：外型尺寸、平整度、波紋度、翹曲度等ITOSiO2玻璃襯底偏振片PVA（聚乙烯醇）膜片沾碘拉伸對自然光線選擇性透過物理特性：偏光度、透過率和色相、可靠性等機(jī)械特性：外型尺寸、缺陷等保護(hù)膜保護(hù)層保護(hù)層偏振片粘接劑削離層

液晶顯示器的主要材料第16頁/共39頁第十六頁，共40頁。17取向劑材料（PI聚酰亞胺）二酐和二胺低溫聚合生成聚酰胺酸（PA），經(jīng)高溫聚合成聚酰亞胺（PI）印刷PA固化成PI膜：膜厚、均勻性用絨布摩擦PI膜，產(chǎn)生溝槽液晶分子會(huì)按照溝槽方向排列

液晶顯示器的主要材料第17頁/共39頁第十七頁，共40頁。18TN-LCD工作原理亮態(tài)暗態(tài)摩根條件：nP/2=n2d第18頁/共39頁第十八頁，共40頁。19TN-LCD工作原理第19頁/共39頁第十九頁，共40頁。20TN-LCD工作時(shí)分子運(yùn)動(dòng)情況第20頁/共39頁第二十頁，共40頁。21TN-LCD電光特性曲線第21頁/共39頁第二十一頁，共40頁。22TN-LCD電光特性曲線

中間層分子與玻璃基板的夾角隨電場變化曲線第22頁/共39頁第二十二頁，共40頁。23

STN-LCD工作原理

扭曲角從90o180o~270o

旋光效應(yīng)雙折射效應(yīng)扭曲角與電光特性的關(guān)系第23頁/共39頁第二十三頁，共40頁。24

STN-LCD工作原理第24頁/共39頁第二十四頁，共40頁。25STN-LCD電光特性曲線第25頁/共39頁第二十五頁，共40頁。26液晶彈性常數(shù)對器件電光特性的影響第26頁/共39頁第二十六頁，共40頁。27TN-LCD和STN-LCD電光特性曲線比較第27頁/共39頁第二十七頁，共40頁。28TN-LCD和STN-LCD視角特性曲線比較3.0002.9002.7002.5002.3202.0991.8801.6601.4501.2201.000第28頁/共39頁第二十八頁，共40頁。29液晶顯示器按顯示內(nèi)容分類：段碼式字符點(diǎn)陣圖形點(diǎn)陣按顯示方式分類：正性顯示（白底黑字）負(fù)性顯示（黑底白字）按后偏振片類型分類：透射式反射式半反半透式第29頁/共39頁第二十九頁，共40頁。30液晶顯示器按STN背景模式分類：第30頁/共39頁第三十頁，共40頁。31液晶顯示模塊驅(qū)動(dòng)方式靜態(tài)驅(qū)動(dòng)動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)雙線或多線驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電路原理接口部控制部驅(qū)動(dòng)部液晶屏分壓電路溫度補(bǔ)償電路第31頁/共39頁第三十一頁，共40頁。32IronlawofMultiplexingNmaxVon/Voff161.2911.199641.1341.0931601.0821.0731.0671.0663001.059液晶顯示模塊多路掃描第32頁/共39頁第三十二頁，共40頁。33交叉效應(yīng)液晶顯示模塊矩陣顯示第33頁/共39頁第三十三頁，共40頁。34液晶顯示模塊驅(qū)動(dòng)波形方式MLA（多線驅(qū)動(dòng)法）驅(qū)動(dòng)法AltPleshko驅(qū)動(dòng)法改良AltPleshko驅(qū)動(dòng)法（標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)法）SPD（電源搖動(dòng)法）掃描信號(hào)驅(qū)動(dòng)信號(hào)0V28V-28V28V0V-2V26V20V-20V0V28V0V2V-2V2V-2V28V24V2.8V-2.8V2V-2V56V30V40V28V4V30V5.6V4V第34頁/共39頁第三十四頁，共40頁。35液晶顯示模塊液晶屏與電路連接方式金屬插腳連接斑馬條連接（導(dǎo)電橡膠條，組裝型模塊）斑馬紙連接（熱壓膠片，熱連接或組裝）熱壓帶載封裝片（TCP、COF，TAB）熱壓集成電路芯片（COG）直接集成連接（CIG）第35頁/共39頁第三十五頁，共40頁。36液晶顯示模塊典型驅(qū)動(dòng)電路板方式表面貼裝（SMT：QFP）邦定方式（COB：ICCHIP）帶載封裝（TCP：TAB、COF）集成芯片裸片（COG：ICCHIP）第36頁/共39頁第三十六頁，共40頁。37液晶顯示模塊采光技術(shù)自然光普通電光源（白熾燈等）冷陰極熒光燈（CCFL）電致發(fā)光片（EL）發(fā)光二極管陣列（LED）有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）第37頁/共39頁第三十七頁，共40頁。38謝謝！第38頁/共39頁第三十八頁，共40頁。39感謝您的觀看！第39頁/共3