液晶顯示模塊(LCM)的基礎(chǔ)知識(上).doc

液晶顯示模塊（LCM）的基礎(chǔ)知識 版 本：A版 生效日期：2003.11.12編 制：葉建人一、 LCD的工作原理1、液晶顯示器基本常識LCD基本常識 液晶顯示是一種被動的顯示，它不能發(fā)光，只能使用周圍環(huán)境的光。它顯示圖案或字符只需很小能量。正因為低功耗和小型化使 LCD成為較佳的顯示方式。 液晶顯示所用的液晶材料是一種兼有液態(tài)和固體雙重性質(zhì)的有機(jī)物，它的棒狀結(jié)構(gòu)在液晶盒內(nèi)一般平行排列，但在電場作用下能改變其排列方向。 對于正性TN-LCD，當(dāng)未加電壓到電極時，LCD處于OFF態(tài)，光能透過LCD呈白態(tài)；當(dāng)在電極上加上電壓LCD處于ON態(tài)，液晶分子長軸方向沿電場方向排列，光不能透過LCD，呈黑態(tài)。有選擇地在電極上施加電壓，就可以顯示出不同的圖案。 對于STN-LCD，液晶的扭曲角更大，所以對比度更好，視角更寬。STN-LCD是基于雙折射原理進(jìn)行顯示，它的基色一般為黃綠色，字體藍(lán)色，成為黃綠模。當(dāng)使用紫色偏光片時，基色會變成灰色成為灰模。當(dāng)使用帶補(bǔ)償膜的偏光片，基色會變成接近白色，此時STN成為黑白模即為FSTN,以上三種模式的偏光片轉(zhuǎn)90，即變成了藍(lán)模，效果會更佳。 2、液晶0下圖是一個反射式TN型液晶顯示器的結(jié)構(gòu)圖. 從圖中可以看出,液晶顯示器是一個由上下兩片導(dǎo)電玻璃制成的液晶盒，盒內(nèi)充有液晶，四周用密封材料-膠框（一般為環(huán)氧樹脂）密封，盒的兩個外側(cè)貼有偏光片。 液晶盒中上下玻璃片之間的間隔，即通常所說的盒厚，一般為幾個微米（人的準(zhǔn)確性直徑為幾十微米）。上下玻璃片內(nèi)側(cè)，對應(yīng)顯示圖形部分，鍍有透明的氧化銦-氧化錫（簡稱ITO）導(dǎo)電薄膜，即顯示電極。電極的作用主要是使外部電信號通過其加到液晶上去（這個電信號一般來自IC）。 液晶盒中玻璃片內(nèi)側(cè)的整個顯示區(qū)覆蓋著一層定向?qū)?。定向?qū)拥淖饔檬鞘挂壕Х肿影刺囟ǖ姆较蚺帕校@個定向?qū)油ǔＪ且槐痈叻肿佑袡C(jī)物，并經(jīng)摩擦處理。在TN型液晶顯示器中充有正性向列型液晶。液晶分子的定向就是使長棒型的液晶分子平行于玻璃表面沿一個固定方向排列，分子長軸的方向沿著定向處理的方向。上下玻璃表面的定向方向是相互垂直的，這樣，在垂直于玻璃片表面的方向，盒內(nèi)液晶分子的取向逐漸扭曲，從上玻璃片到下玻璃片扭曲了90（參見下圖），這就是扭曲向列型液晶顯示器名稱的由來。 實(shí)際上，靠近玻璃表面的液晶分子并不完全平等于玻璃表面，而是與其成一定的角度，這個角度稱為預(yù)傾角，一般為12。 液晶盒中玻璃片的兩個外側(cè)分別貼有偏光片，這兩片偏光片的偏光軸相互平行（黑底白字的常黑型）或相互正交（白底黑字的常白型），且與液晶盒表面定向方向相互平行或垂直。偏光片一般是將高分子塑料薄膜在一定的工藝條件下進(jìn)行加工而成的。 我們通常所見的多是反向型的液晶顯示器，這種顯示器在下邊的偏振片后還貼有一片反光片。這樣，光的入射和觀察都是在液晶盒的同一側(cè)。 TN、HTN、STN的結(jié)構(gòu)： FSTN、ECB-Multi-color STN的結(jié)構(gòu)： Color STN的結(jié)構(gòu)： 3、液晶顯示器件的基本性能 電光性能：LCD光學(xué)透過率隨電壓變化的曲線，如圖1。 響應(yīng)速度：LCD加電壓后，透過率變化的快慢程度，如圖2。 對比度：LCD在選態(tài)透過率與非選態(tài)透過率的比值。如圖3。 視角圖：LCD在不同視角下觀察所獲得的等對比度曲線圖。如圖4。 溫度性能：由于液晶材料本身的物理性質(zhì)隨溫度變化而變化，因而引起LCD的閾值、透過光譜等會隨溫度漂移。 頻率響應(yīng)：LCD只能工作在一個適當(dāng)?shù)念l率范圍，太低會引起顯示閃動太高則液晶分子跟不上電場變化。 LCD功耗：指單位顯示面積的電流密度。 壽命： 工業(yè)品保證100000小時。 民用品保證50000小時。 其他性能：防紫外、防眩目、防劃傷等。 4、液晶顯示器件的基本參數(shù) LCD顯示類型 TN型： STN型： 顯示模式 背景 前景 黃綠模 黃綠色 藍(lán)黑色 藍(lán) 模 藍(lán)色 白色 灰 模 灰白色 深藍(lán)色 黑白模 白色 黑色 照明方式 LCD有三種顯示方式：反射型，全透型和半透型。反射型LCD的底偏光片后面加了一塊反射板，它一般在戶外和光線良好的辦公室使用。全透型LCD的底偏光片是全透偏光片，它需要連續(xù)使用背光源，一般在光線差的環(huán)境使用。半透型LCD是處于以上兩者之間，底偏光片能部分反光，一般也帶背光源，光線好的時候，可關(guān)掉背光源；光線差時，可點(diǎn)亮背光源使用LCD。 LCD顯示方式還分正性和負(fù)性。正性LCD呈現(xiàn)白底黑字，在反射和半透型LCD中顯示最佳；負(fù)性LCD呈現(xiàn)黑底白字，一般用于全透型LCD，加上背光源，字體清晰，易于閱讀。正顯模式（白底黑字）POSITIVE TYPE 負(fù)顯模式（黑底白字）NEGATIVE TYPE 溫度特性 類型 TN STN 工作溫度（） 050 -1060 -2070 -3080 050 -2070 儲存溫度（） -2060 -2070 -3080 -4090 -2060 -3080 LCD的采光技術(shù) 顯示器件是被動型顯示器件，它本身不會發(fā)光，是靠調(diào)制外界光實(shí)現(xiàn)顯示的。外界光是液晶顯示器件進(jìn)行顯示的前提條件。因此，在液晶顯示裝配、使用中，巧妙地解決采光，不僅可以保證和提高液晶顯示的質(zhì)量，而且 一般液晶顯示的采光技術(shù)分為自然光采光技術(shù)和外光源設(shè)置技術(shù)。而外光源設(shè)置上，又有背光源、前光源和投影光源三類技術(shù)。 這里，我們就較為常見的背光源作簡單介紹:一. 背光源采光技術(shù)的兩大任務(wù)是： 1.使液晶顯示器件在有無外界光的環(huán)境下都能使用；2.提高背景光亮度，改善顯示效果。二. 分類： 現(xiàn)對常用的背照明光源，按如下分類說明： 光源種類 LED EL（電致發(fā)光） CCFL壽命(小時) 100,000 (半衰期)20005000 (半衰期)50008000 特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn) 壽命長 分光特性好,無亮斑,薄而輕,耐振抗沖擊 在可見光范圍光譜峰值可任選,亮度高,壽命長，適于彩色化 缺點(diǎn) 單色光，調(diào)光難 壽命短，電壓高 不能調(diào)光，驅(qū)動電壓高，有一定厚度 發(fā)光方式 邊光 背光 一般為邊光 工作電壓 3.84.5V 60200V 5001000V 推薦工作電壓 70110V 工作頻率 - 501000Hz 20KHz 推薦工作頻率 - 400700Hz 工作電流 不定(由LED的數(shù)量決定） 0.10.25mA/cm2 46mA 電容值 - 1001000pF/cm2 工作溫度 -30+50 +1050 存儲溫度 -40+60 -2060 存儲濕度 70%RH 亮度 300035000cd/m2 功耗 不定(由LED的數(shù)量決定) 14W 顏色種類 黃、紅、綠、橙、白 EL是低亮度照明光源，發(fā)光顏色僅綠色、藍(lán)綠色、橙色。 白色 外接元器件 外接5V電源時須限流 需DC-AC逆變器 需DC-AC逆變器,串聯(lián)限流電阻100K200K 全透型和半全透型LCD一般都需要加背光源，其放置位置根據(jù)實(shí)際情況下面介紹幾種常見的背光源： EL背光 LED背光 CCFL背光 電致發(fā)光(EL)：EL背光源厚度薄，重量輕、發(fā)光均勻。它可用于不同顏色，但最常用于LCD白光背光。EL背光源功耗低，只需電壓80-110VAC，通過變壓器將5V,12V或24VDC轉(zhuǎn)變得到。EL背光源的半衰期約為2000-5000小時。 發(fā)光二極管(LED):LED背光源主要用于字符型模塊。比EL壽命更長（最少5000小時），光更強(qiáng)，但能耗更大。作為固態(tài)裝置，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可以發(fā)不同顏色的光，最常見的是黃綠光。 冷陰極熒光燈(CCFL):CCFL能夠提供能耗低，光亮強(qiáng)的白光。它由冷陰極熒光管發(fā)光，通過散射器將光均勻分散在視窗區(qū)。側(cè)背光源體積小，能耗低，但CCFL需要一個變壓器來供應(yīng)270-300VAC的電源。它主要用于圖形LCD，壽命達(dá)10000-15000小時。 LCD的視角 視角簡單地說就是顯示圖案能看得清楚的角度。它是由定向?qū)拥哪Σ练较驔Q定，不能通過旋轉(zhuǎn)偏光片改變。由于較早期LCD應(yīng)用于手表，故視角以時針的鐘點(diǎn)來命名，如6:00視角，12:00視角等等。6:00視角就是指在6點(diǎn)時針的平面方向到法線方向這個區(qū)域LCD顯示效果理想；12:00視角是指12點(diǎn)時針的平面到法線方向區(qū)域顯示理想。 LCD的視角是