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1LCDPANEL培训教材2液晶产品专业知识(培训教材目录)一、液晶显示器基本常识……………………………3二、液晶显示器件的结构……………………………5三、液晶显示器件的基本性能………………………7四、液晶显示器件的基本参数………………………8五、IC与LCD的常见连接方式……………………12六、LCD专业术语解释……………………………13七、液晶显示原理……………………………………14八、液晶显示器件的驱动……………………………163一、液晶显示器基本常识1.液晶显示器（LCD）目前科技信息产品都朝着轻、薄、短、小的目标发展，在计算机周边中拥有悠久历史的显示器产品当然也不例外。在便于携带与搬运为前提之下，传统的显示方式如CRT映像管显示器及LED显示板等等，皆受制于体积过大或耗电量甚巨等因素，无法达成使用者的实际需求。而液晶显示技术的发展正好切合目前信息产品的潮流，无论是直角显示、低耗电量、体积小、还是零辐射等优点，都能让使用者享受最佳的视觉环境。2.液晶的诞生要追溯液晶显示器的来源，必须先从「液晶」的诞生开始讲起。在公元1888年，一位奥地利的植物学家，菲德烈．莱尼泽（FriedrichReinitzer）发现了一种特殊的物质。他从植物中提炼出一种称为螺旋性甲苯酸盐的化合物，在为这种化合物做加热实验时，意外的发现此种化合物具有两个不同温度的熔点。而它的状态介于我们一般所熟知的液态与固态物质之间，有点类似肥皂水的胶状溶液，但它在某一温度范围内却具有液体和结晶双方性质的物质，也由于其独特的状态，后来便把它命名为「LiquidCrystal」，就是液态结晶物质的意思。不过，虽然液晶早在1888年就被发现，但是真正实用在生活周遭的用品时，却是在80年后的事情了。公元1968年，在美国RCA公司（收音机与电视的发明公司）的沙诺夫研发中心，工程师们发现液晶分子会受到电压的影响，改变其分子的排列状态，并且可以让射入的光线产生偏转的现象。利用此一原理，RCA公司发明了世界第一台使用液晶显示的屏幕。尔后，液晶显示技术被广泛的用在一般的电子产品中，举凡计算器、电子表、手机屏幕、医院所使用的仪器（因为有辐射计量的考虑）或是数字相机上面的屏幕等等。令人玩味的是，液晶的发现比真空管或是阴极射线管还早，但世人了解此一现象的并不多，直到1962年才有第一本，由RCA研究小组的化学家乔．卡司特雷诺（JoeCastellano）先生所出版的书籍来描述。而与映像管相同的，这两项技术虽然都是由美国的RCA公司所发明的，却分别被日本的新力（Sony）与夏普（Sharp）两家公司发扬光大。43.LCD基本常识液晶显示是一种被动的显示，它不能发光，只能使用周围环境的光。它显示图案或字符只需很小能量。正因为低功耗和小型化使LCD成为较佳的显示方式。液晶显示所用的液晶材料是一种兼有液态和固体双重性质的有机物，它的棒状结构在液晶盒内一般平行排列，但在电场作用下能改变其排列方向。对于正性TN-LCD，当未加电压到电极时，LCD处于OFF态，光能透过LCD呈白态；当在电极上加上电压LCD处于ON态，液晶分子长轴方向沿电场方向排列，光不能透过LCD，呈黑态。有选择地在电极上施加电压，就可以显示出不同的图案。对于STN-LCD，液晶的扭曲角更大，所以对比度更好，视角更宽。STN-LCD是基于双折射原理进行显示，它的基色一般为黄绿色，字体蓝色，成为黄绿模。当使用紫色偏光片时，基色会变成灰色成为灰模。当使用带补偿膜的偏光片，基色会变成接近白色，此时STN成为黑白模即为FSTN,以上三种模式的偏光片转90°，即变成了蓝模，效果会更佳。4.液晶显示器的种类液晶显示器，英文通称为LCD（LiquidCrystalDisplay），是属于平面显示器的一种，依驱动方式来分类可分为静态驱动（Static）、单纯矩阵驱动（SimpleMatrix）以及主动矩阵驱动（ActiveMatrix）三种。其中，被动矩阵型又可分为扭转式向列型（TwistedNematic；TN）、超扭转式向列型（SuperTwistedNematic；STN）及其它被动矩阵驱动液晶显示器；而主动矩阵型大致可区分为薄膜式晶体管型（ThinFilmTransistor；TFT）及二端子二极管型（Metal/Insulator/Metal；MIM）二种方式。（详细的分类请参考附图）5TN、STN及TFT型液晶顯示器因其利用液晶分子扭轉原理之不同，在視角、彩色、對比及動畫顯示品質上有高低程次之差別，使其在產品的應用範圍分類亦有明顯區隔。以目前液晶顯示技術所應用的範圍以及層次而言，主動式矩陣驅動技術是以薄膜式電晶體型（TFT）為主流，多應用於筆記型電腦及動畫、影像處理產品。而單純矩陣驅動技術目前則以扭轉向列（TN）、以及超扭轉向列（STN）為主，目前的應用多以文書處理器以及消費性產品為主。在這之中，TFT液晶顯示器所需的資金投入以及技術需求較高，而TN及STN所需的技術及資金需求則相對較低。二、液晶显示器件的结构下图是一个反射式TN型液晶显示器的结构图.6从图中可以看出,液晶显示器是一个由上下两片导电玻璃制成的液晶盒，盒内充有液晶，四周用密封材料-胶框（一般为环氧树脂）密封，盒的两个外侧贴有偏光片。液晶盒中上下玻璃片之间的间隔，即通常所说的盒厚，一般为几个微米（人的准确性直径为几十微米）。上下玻璃片内侧，对应显示图形部分，镀有透明的氧化甸-氧化锡（简称ITO）导电薄膜，即显示电极。电极的作用主要是使外部电信号通过其加到液晶上去。液晶盒中玻璃片内侧的整个显示区覆盖着一层定向层。定向层的作用是使液晶分子按特定的方向排列，这个定向层通常是一薄层高分子有机物，并经摩擦处理；也可以通过在玻璃表面以一定角度用真空蒸镀氧化硅薄膜来制备。在TN型液晶显示器中充有正性向列型液晶。液晶分子的定向就是使长棒型的液晶分子平行于玻璃表面沿一个固定方向排列，分子长轴的方向沿着定向处理的方向。上下玻璃表面的定向方向是相互垂直的，这样，在垂直于玻璃片表面的方向，盒内液晶分子的取向逐渐扭曲，从上玻璃片到下玻璃片扭曲了90°（参见下图），这就是扭曲向列型液晶显示器名称的由来。实际上，靠近玻璃表面的液晶分子并不完全平等于玻璃表面，而是与其成一定的角度，这个角度称为预倾角，一般为1°~2°。液晶盒中玻璃片的两个外侧分别有偏光片，这两片偏光片的偏光轴相互平行（黑底白字的常黑型）或相互正交（白底黑字的常白型），且与液晶盒表面定向方向相互平行或垂直。偏光片一般是将高分子塑料薄膜在一定的工艺条件下进行加工而成的。7我们通常所见的多是反向型的液晶显示器，这种显示器在下边的偏振片后还贴有一片反光片。这样，光的入射和观察都是在液晶盒的同一侧。TN、HTN、STN的结构：FSTN、ECB-Multi-colorSTN的结构：ColorSTN的结构：三、液晶显示器件的基本性能8电光性能：LCD光学透过率随电压变化的曲线，如图1。响应速度：LCD加电压后，透过率变化的快慢程度，如图2。对比度：LCD在选态透过率与非选态透过率的比值。如图3。视角图：LCD在不同视角下观察所获得的等对比度曲线图。如图4。温度性能：由于液晶材料本身的物理性质随温度变化而变化，因而引起LCD的阈值、透过光谱等会随温度漂移。频率响应：LCD只能工作在一个适当的频率范围，太低会引起显示闪动太高则液晶分子跟不上电场变化。LCD功耗：指单位显示面积的电流密度。寿命：1)工业品保证100000小时。2)民用品保证50000小时。3)其他性能：防紫外、防眩目、防划伤等。四、液晶显示器件的基本参数LCD显示类型TN型：9STN型：显示模式背景前景黄绿模黄绿色蓝黑色蓝模蓝色白色灰模灰白色深蓝色黑白模白色黑色照明方式LCD有三种显示方式：反射型，全透型和半透型。(1)反射型LCD的底偏光片后面加了一块反射板，它一般在户外和光线良好的办公室使用。(2)全透型LCD的底偏光片是全透偏光片，它需要连续使用背光源，一般在光线差的环境使用。(3)半透型LCD是处于以上两者之间，底偏光片能部分反光，一般也带背光源，光线好的时候，可关掉背光源；光线差时，可点亮背光源使用LCD。LCD显示方式还分正性和负性。正性LCD呈现白底黑字，在反射和半透型LCD中显示最佳；负性LCD呈现黑底白字，一般用于全透型LCD，加上背光源，字体清晰，易于阅读。正显模式（白底黑字）POSITIVETYPE负显模式（黑底白字）NEGATIVETYPE温度特性类型TNSTNⅠⅡⅢⅣⅠⅡ工作温度（℃）0～50-10～60-20～70-30～800～50-20～70储存温度（℃）-20～60-20～70-30～80-40～90-20～60-30～8010LCD的采光技术显示器件是被动型显示器件，它本身不会发光，是靠调制外界光实现显示的。外界光是液晶显示器件进行显示的前提条件。因此，在液晶显示装配、使用中，巧妙地解决采光，不仅可以保证和提高液晶显示的质量，而且一般液晶显示的采光技术分为自然光采光技术和外光源设置技术。而外光源设置上，又有背光源、前光源和投影光源三类技术。这里，我们就较为常见的背光源作简单介绍:一.背光源采光技术的两大任务是：1.使液晶显示器件在有无外界光的环境下都能使用；2.提高背景光亮度，改善显示效果。二.分类：现对常用的背照明光源，按如下分类说明：光源种类LEDEL（电致发光）CCFL寿命(小时)100,000(半衰期)2000～5000(半衰期）5000～8000特点优点寿命长分光特性好,无亮斑,薄而轻,耐振抗冲击在可见光范围光谱峰值可任选,亮度高,寿命长，适于彩色化缺点单色光，调光难寿命短，电压高不能调光，驱动电压高，有一定厚度发光方式边光背光一般为边光工作电压3.8～4.5V60～200V500～1000V推荐工作电压70～110V工作频率-50～1000Hz20KHz推荐工作频率-400～700Hz工作电流不定(由LED的数量决定）0.1～0.25mA/cm24～6mA电容值-100～1000pF/cm2工作温度-30℃～+50℃+10℃～50℃存储温度-40℃～+60℃-20℃～60℃存储湿度70%RH亮度3000～35000cd/m2功耗不定(由LED的数量决定)1～4W颜色种类黄、红、绿、橙、白EL是低亮度照明光源，发光颜色仅绿色、蓝绿色、橙色。白色外接元器件外接5V电源时须限流需DC-AC逆变器需DC-AC逆变器,串联限流电阻100KΩ～200KΩ全透型和半全透型LCD一般都需要加背光源，其放置位置根据实际情况下面介绍几种常见11的背光源：EL背光LED背光CCFL背光电致发光(EL)：EL背光源厚度薄，重量轻、发光均匀。它可用于不同颜色，但最常用于LCD白光背光。EL背光源功耗低，只需电压80-110VAC，通过变压器将5V,12V或24VDC转变得到。EL背光源的半衰期约为2000-5000小时。发光二极管(LED):LED背光源主要用于字符型模块。比EL寿命更长（最少5000小时），光更强，但能耗更大。作为固态装置，它直接使用5VDC。LCD一般直接排列在LCD的后面，厚度要增加5mm，LED可以发不同颜色的光，最常见的是黄绿光。冷阴极荧光灯(CCFL):CCFL能够提供能耗低，光亮强的白光。它由冷阴极荧光管发光，通过散射器将光均匀分散在视窗区。侧背光源体积小，能耗低，但CCFL需要一个变压器来供应270-300VAC的电源。它主要用于图形LCD，寿命达10000-15000小时。LCD的视角视角简单地说就是显示图案能看得清楚的角度。它是由定向层的摩擦方向决定，不能通过旋转偏光片改变。视角以时针的钟点来命名，如6:00视角，12:00视角等等。6:00视角就是指在6点时针的平面方向到法线方向这个区域LCD显示效果理想；12:00视角是指12点时针的平面到法线方向区域显示理想。LCD的视角是由LCD显示屏在仪器上的位置来确定。例如计算器一般放在桌上或拿在手上使用，LCD做成6:00视角最好。有些仪器上的L