LCD顯示技術22076課件

LCD顯示技術介紹

XIAMENZECO.,LTD.1主要內容液晶基本知識LCDPanel的基本結構及顯示原理LCDPanel工藝簡介LCD電光特性曲線LCD的瞬態響應LCD對比度和視角的關系LCD的溫度特性LCD顯示類型及模式LCD采光方式TN、STN、TFT顯示器性能比較背光源簡介LCD顯示性能IC幫定方式LCD連接方式LCD環境實驗模塊使用注意事項2液晶基本知識1.什么是液晶一般物質分為三種狀態:固態、液態和氣態。液晶是基于固態和液態之間，兼有二者的特性。它具有光電各向異性。正是這種光、電各向異性使得用電來控制光學性能或液晶顯示成為了可能。2.液晶的分類從液晶的物理條件可分為熱致液晶和溶致液晶:熱致液晶：由于溫度變化而出現的液晶相。目前用于液晶顯示的液晶材料基本上都屬于熱致液晶。溶致液晶：由于溶液濃度變化而出現的液晶相。3液晶基本知識3.液晶的異向性沿分子長軸平行方向的物理量,我們稱之為平行分量,如平行介電常(ε∥)

，平行折射率(n∥)

，平行磁化率(χ∥)，平行電導率(ρ∥)，平行粘滯系數(η∥)。而與分子長軸垂直的物理量有垂直介電常數(ε┻)，垂直折射率(n┻)，垂直磁化率(χ┻)，垂直電導率(ρ┻)

，垂直粘滯系數(η┻)。液晶物理參數各向異性的大小和方向則用它們的代數和來表示。

Δε=ε∥-ε┻

Δn=n∥

-n┻

Δχ=χ∥-χ┻

Δρ=ρ∥

-ρ┻

Δη=η∥

-η┻

其中:Δε=ε∥-ε┻是液晶顯示器件原理的基礎.液晶的Δε有時為正有時為負.Δε為正時我們稱為正性液晶(也稱P型液晶);而當Δε為負時我們就稱為負型液晶(也稱N型液晶).P型液晶在電場中液晶分子長軸與電場方向平行。而N型液晶在電場中則分子長軸與電場方向正交排列。5液晶基本知識液晶材料參數對顯示器件性能的影響液晶材料的任何一項性能和參數都會影響甚至決定液晶顯示器件的性能。有有些還會影響顯示器件的工藝制造。液晶顯示器件主要參數主要有工作溫度范圍﹑響應特性﹑驅動特性﹑視角﹑對比度、可靠性等。而必須與其適應的器件工藝則主要是制盒的盒厚及取向工藝。器件特性與其所要求的液晶材料的特性和參數如下表所示：

器件特性相互關系液晶參數

工作溫度范圍相變溫度TSTc對比度粘度η響應特性介電個向異性Δε

驅動電壓折射率各向異性Δn

視角彈性常數k11，k22，k33可靠性螺距P器件工藝電阻率ρ盒厚

取向6LCDPanel的結構及顯示原理TN-LCD、STN-LCD器件結構

TN、STN液晶顯示器件的典型結構如右圖所示。上、下兩玻璃基片外表面都貼有偏振片。上、下兩玻璃基片內表面都鍍有透明的導電材料（ITO），經光刻工藝后形成導電電極圖形。ITO上涂有配向膜（PI層），PI層經摩擦后形成溝道，使兩表面的液晶分子沿溝道定向排列。由于兩玻璃表面的摩擦溝道方向不同致使液晶分子產生扭曲。

TN-LCD：扭曲角為何90℃

HTN-LCD：扭曲角為何90—120℃

STN-LCD：扭曲角為何180—270℃玻璃間距為幾個微米。封框膠及液晶盒中填有隔墊物（spacer)，使液晶盒厚均勻。正介電各向異性向列相液晶夾在配向膜中間。7LCDPanel工藝簡介9LCD電光特性曲線3.TN-LCD、STN-LCD電光特性曲線相對透光率:Lt=(透射光量/入射光量)×100%電光特性的陡度:γ=V90/V10從圖中可見,隨著驅動電壓的升高,電光響應緩慢增加,響應曲線不夠陡峭,這給多路驅動造成了困難,使液晶在大信息量,視頻顯示上受到了限制.20世紀80年代初,人們發現,傳統的扭曲向列液晶(TN)器件,只要將其液晶分子的扭曲角增大,即可以或得陡峭的電光響應曲線從而改善其驅動特性.從而實現高驅動路數,高點陣的液晶顯示.目前,幾乎所有的點陣圖形和大部分點陣字符液晶顯示器件均已采用了STN模式.STN技術在液晶產業中已處于成熟、完善的階段.STN模式的產品結構基本和TN模式是一樣的,只不過盒中液晶分子排列不是沿著90℃扭曲排列，而是180-270℃扭曲排列。

10LCD的瞬態響應4.度扭曲向列型液晶顯示器件的瞬態響應

延遲時間τd是指脈沖開始到透光率達10%的時間上升時間τr是指透光率從10%上升到90%的時間下降時間τf是指透光率從90%下降到10%的時間上升時間與加到盒上的電壓成反比；下降時間與材料性能有關（與粘度成正比，與彈性系數k成反比，其中k=k11+(k33－2k22)/4_11LCD顯示類型及模式正性顯示:白底黑字負性顯示:黑底白字黃綠模式:黃綠色底色,藍黑色字體。藍模式：藍色底色，白色字體。灰模式：灰色底色，棕藍色字體。FSTN：在STN上加補償模，補償掉干涉色以實現黑白顯示。Grey-scale：灰度顯示。LCD類型TNSTNHTNTFT正顯(NW)負顯(NB)正顯(NW)負顯(NB)正顯(NW)黃綠模藍模灰模負顯(NB)Grey-scale二端器件a-TFTLTPSHTPSFSTNCSTN13LCD采光方式1.反射式采光

此種方式是利用外界自然光反射來進行顯示。優點是需要背光源;缺點是對外界光強有較大的依賴性，在黑暗的狀態下無法觀察。2.透射式采光此種方式是利用背光源來進行顯示的。優點是不依賴與外界光，在黑暗的條件下亦顯示；缺點是耗電大，3.半透半反式采光此種方式可同時利用自然光與背光源。當外界光線較強時可以不用背光源；當外界較弱時，使用背光源

14TN、STN、TFT顯示器性能比較15背光源結構二、背光模組的結構市售的LCD背光源都是將發光燈與導光板、散色板及光學膜組成一體的背光模組。背光模組的結構有側光式和背光式兩種：17LCD顯示性能常溫顯示：即0℃～50℃為工作溫度，－20℃～60℃為存儲溫度的產品。寬溫顯示：即－20℃～70℃為工作溫度，－35℃～80℃為存儲溫度的產品。靜態驅動顯示：每個像素均有單獨引出電極，驅動其間要持續施加電壓的產品。動態驅動顯示：像素電極排布呈矩陣或變形矩陣方式，需用時間分割掃描方式驅動的產品。18LCD顯示性能5.筆段型液晶顯示器件段型顯示器件主要是為了顯示數字或圍繞數字顯示。它的電極圖形總是圍繞數字“8”的結構變化。其中以七段顯示最為常用。被廣泛應用于各種儀表、計時器、計數器等。6.字符點陣型液晶顯示器件字符型液晶顯示模塊是一類專用于顯示字母、數字、符號等。其電極圖形是由若干個5×8或5×11點陣塊組成的字符塊集。每一個字符塊是一個字符位，每一位都可以顯示一個字符，字符位之間空有一個點距的間隔起著字符間距和行距的作用，這是其一；其二是這類模塊使用了專用于字符顯示控制與驅動的IC芯片。所以這類模塊的應用范圍僅限于字符而顯示不了圖形。7.圖形點陣液晶顯示模塊點陣數量多,且像素間距均等,可以顯示任意圖形的點陣式產品。19IC幫定方式COB(Chiponboard)可靠性有限,COB的尺寸比較大.當引線數超過200時,COB的總成本就相當的高.因此COB僅用于TN或低驅動路數STN顯示。TAB:TapeAutomatedBonding21IC幫定方式3.COG(Chiponglass)COG是把LCD驅動器IC和LCD玻璃連接起來的最常見的技術.這種方法大大的節省了IC封裝上的成本22LCD連接方式1.導電膠條連接使用此種連接方式時需要用一結構件將LCD與導電膠條和PCB版固定在一起。因為電極間距可以做的很小，所以適合驅動路數多的產品。2.金屬插腳連接將金屬插腳固定在LCD外引線上，既可以直接將LCD固定在PCB上，也可以將LCD插在PCB的插座上。金屬插腳間距有2.54mm,2.0mm,1.8mm。適用的玻璃厚度有1.1mm,0.7mm,0.55mm。3.熱壓軟帶連接用軟帶將LCD和PCB版連接在一起。由于片基是柔軟的，所以使用時固定方便，并且可以減小安裝厚度。

23LCD環境實驗

可靠性實驗主要包括以下實驗：低溫儲存、高溫儲存、恒定濕熱、溫度變化振動、低溫通電、低氣壓等。具體參數如下：低溫儲存：實驗溫度-25±3℃，持續16h，恢復24h。高溫存儲：實驗溫度55±2℃，持續96h，恢復24h。恒定濕熱：實驗溫度40±2℃，相對濕度95±2%，實驗持續時間為96小時。振動：震動頻率為30Hz，加速度為2.5m/s，在水平、垂直方向各振動30min25模塊使用注意事項1-1.安裝LCD模塊的安裝是用PCB上的安裝孔裝配到所用的設備儀器上，因為模塊內部的顯示屏由兩片很薄的玻璃組成，很易損壞，因此，在安裝應用時應特別小心。1-2.模塊的清潔處理

當對模塊進行清潔處理時，用軟布蘸取少許溶劑（推薦如下）輕擦即可。異丙醇乙醇

避免用干燥或硬物擦洗顯示表面以免損壞偏光片。請勿使用如下溶劑：水酮類芳香族化合物1-3.防止靜電

LCD模塊上所用的驅動IC為C-MOS大規模集成電路。因此請勿將任何未用的輸入端接到VDD或Vss，不要在電源打開之前向模塊輸入任何信號，并將操作者的身體、工作臺、裝配臺接地，安裝設備需防止靜電。1-4.包裝

LCD模塊避免劇烈震動，或從高處跌落。為防止模塊老化，避免在陽光直射下或在高溫、高濕環境下工作或儲存。

26模塊使用注意事項1-5.操作(注意事項)LCD模塊必須在規定的電壓范圍內驅動，高于規定的驅動電壓將縮短LCD模塊的壽命。直流電流將導致LCD劣化，因此避免使用直流電驅動。溫度低于工作溫度范圍時LCD的響應時間將會顯著加長，高于工作溫度范圍時，LCD顏色變暗。上述現象在恢復工作溫度范圍內工作時便會恢復正常，并非產品質量問題。如果在工作