LCD顯示技術(shù)22076課件

LCD顯示技術(shù)介紹

XIAMENZECO.,LTD.1主要內(nèi)容液晶基本知識(shí)LCDPanel的基本結(jié)構(gòu)及顯示原理LCDPanel工藝簡(jiǎn)介L(zhǎng)CD電光特性曲線LCD的瞬態(tài)響應(yīng)LCD對(duì)比度和視角的關(guān)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(jiǎn)介L(zhǎng)CD顯示性能IC幫定方式LCD連接方式LCD環(huán)境實(shí)驗(yàn)?zāi)K使用注意事項(xiàng)2液晶基本知識(shí)1.什么是液晶一般物質(zhì)分為三種狀態(tài):固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)。液晶是基于固態(tài)和液態(tài)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(lái)控制光學(xué)性能或液晶顯示成為了可能。2.液晶的分類從液晶的物理?xiàng)l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(xiàn)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(xiàn)的液晶相。3液晶基本知識(shí)3.液晶的異向性沿分子長(zhǎng)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(dǎo)率(ρ∥)，平行粘滯系數(shù)(η∥)。而與分子長(zhǎng)軸垂直的物理量有垂直介電常數(shù)(ε┻)，垂直折射率(n┻)，垂直磁化率(χ┻)，垂直電導(dǎo)率(ρ┻)

，垂直粘滯系數(shù)(η┻)。液晶物理參數(shù)各向異性的大小和方向則用它們的代數(shù)和來(lái)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(chǔ).液晶的Δε有時(shí)為正有時(shí)為負(fù).Δε為正時(shí)我們稱為正性液晶(也稱P型液晶);而當(dāng)Δε為負(fù)時(shí)我們就稱為負(fù)型液晶(也稱N型液晶).P型液晶在電場(chǎng)中液晶分子長(zhǎng)軸與電場(chǎng)方向平行。而N型液晶在電場(chǎng)中則分子長(zhǎng)軸與電場(chǎng)方向正交排列。5液晶基本知識(shí)液晶材料參數(shù)對(duì)顯示器件性能的影響液晶材料的任何一項(xiàng)性能和參數(shù)都會(huì)影響甚至決定液晶顯示器件的性能。有有些還會(huì)影響顯示器件的工藝制造。液晶顯示器件主要參數(shù)主要有工作溫度范圍﹑響應(yīng)特性﹑驅(qū)動(dòng)特性﹑視角﹑對(duì)比度、可靠性等。而必須與其適應(yīng)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(shù)如下表所示：

器件特性相互關(guān)系液晶參數(shù)

工作溫度范圍相變溫度TSTc對(duì)比度粘度η響應(yīng)特性介電個(gè)向異性Δε

驅(qū)動(dòng)電壓折射率各向異性Δn

視角彈性常數(shù)k11，k22，k33可靠性螺距P器件工藝電阻率ρ盒厚

取向6LCDPanel的結(jié)構(gòu)及顯示原理TN-LCD、STN-LCD器件結(jié)構(gòu)

TN、STN液晶顯示器件的典型結(jié)構(gòu)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(nèi)表面都鍍有透明的導(dǎo)電材料（ITO），經(jīng)光刻工藝后形成導(dǎo)電電極圖形。ITO上涂有配向膜（PI層），PI層經(jīng)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(chǎn)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(gè)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(jiǎn)介9LCD電光特性曲線3.TN-LCD、STN-LCD電光特性曲線相對(duì)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(jiàn),隨著驅(qū)動(dòng)電壓的升高,電光響應(yīng)緩慢增加,響應(yīng)曲線不夠陡峭,這給多路驅(qū)動(dòng)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(jì)80年代初,人們發(fā)現(xiàn),傳統(tǒng)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(yīng)曲線從而改善其驅(qū)動(dòng)特性.從而實(shí)現(xiàn)高驅(qū)動(dòng)路數(shù),高點(diǎn)陣的液晶顯示.目前,幾乎所有的點(diǎn)陣圖形和大部分點(diǎn)陣字符液晶顯示器件均已采用了STN模式.STN技術(shù)在液晶產(chǎn)業(yè)中已處于成熟、完善的階段.STN模式的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)基本和TN模式是一樣的,只不過(guò)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(tài)響應(yīng)4.度扭曲向列型液晶顯示器件的瞬態(tài)響應(yīng)

延遲時(shí)間τd是指脈沖開始到透光率達(dá)10%的時(shí)間上升時(shí)間τr是指透光率從10%上升到90%的時(shí)間下降時(shí)間τf是指透光率從90%下降到10%的時(shí)間上升時(shí)間與加到盒上的電壓成反比；下降時(shí)間與材料性能有關(guān)（與粘度成正比，與彈性系數(shù)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(fù)性顯示:黑底白字黃綠模式:黃綠色底色,藍(lán)黑色字體。藍(lán)模式：藍(lán)色底色，白色字體。灰模式：灰色底色，棕藍(lán)色字體。FSTN：在STN上加補(bǔ)償模，補(bǔ)償?shù)舾缮嫔詫?shí)現(xiàn)黑白顯示。Grey-scale：灰度顯示。LCD類型TNSTNHTNTFT正顯(NW)負(fù)顯(NB)正顯(NW)負(fù)顯(NB)正顯(NW)黃綠模藍(lán)?；夷Ｘ?fù)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(lái)進(jìn)行顯示。優(yōu)點(diǎn)是需要背光源;缺點(diǎn)是對(duì)外界光強(qiáng)有較大的依賴性，在黑暗的狀態(tài)下無(wú)法觀察。2.透射式采光此種方式是利用背光源來(lái)進(jìn)行顯示的。優(yōu)點(diǎn)是不依賴與外界光，在黑暗的條件下亦顯示；缺點(diǎn)是耗電大，3.半透半反式采光此種方式可同時(shí)利用自然光與背光源。當(dāng)外界光線較強(qiáng)時(shí)可以不用背光源；當(dāng)外界較弱時(shí)，使用背光源

14TN、STN、TFT顯示器性能比較15背光源結(jié)構(gòu)二、背光模組的結(jié)構(gòu)市售的LCD背光源都是將發(fā)光燈與導(dǎo)光板、散色板及光學(xué)膜組成一體的背光模組。背光模組的結(jié)構(gòu)有側(cè)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(chǔ)溫度的產(chǎn)品。寬溫顯示：即－20℃～70℃為工作溫度，－35℃～80℃為存儲(chǔ)溫度的產(chǎn)品。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)顯示：每個(gè)像素均有單獨(dú)引出電極，驅(qū)動(dòng)其間要持續(xù)施加電壓的產(chǎn)品。動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)顯示：像素電極排布呈矩陣或變形矩陣方式，需用時(shí)間分割掃描方式驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)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(shù)字或圍繞數(shù)字顯示。它的電極圖形總是圍繞數(shù)字“8”的結(jié)構(gòu)變化。其中以七段顯示最為常用。被廣泛應(yīng)用于各種儀表、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器等。6.字符點(diǎn)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(shù)字、符號(hào)等。其電極圖形是由若干個(gè)5×8或5×11點(diǎn)陣塊組成的字符塊集。每一個(gè)字符塊是一個(gè)字符位，每一位都可以顯示一個(gè)字符，字符位之間空有一個(gè)點(diǎn)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(qū)動(dòng)的IC芯片。所以這類模塊的應(yīng)用范圍僅限于字符而顯示不了圖形。7.圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊點(diǎn)陣數(shù)量多,且像素間距均等,可以顯示任意圖形的點(diǎn)陣式產(chǎn)品。19IC幫定方式COB(Chiponboard)可靠性有限,COB的尺寸比較大.當(dāng)引線數(shù)超過(guò)200時(shí),COB的總成本就相當(dāng)?shù)母?因此COB僅用于TN或低驅(qū)動(dòng)路數(shù)STN顯示。TAB:TapeAutomatedBonding21IC幫定方式3.COG(Chiponglass)COG是把LCD驅(qū)動(dòng)器IC和LCD玻璃連接起來(lái)的最常見(jiàn)的技術(shù).這種方法大大的節(jié)省了IC封裝上的成本22LCD連接方式1.導(dǎo)電膠條連接使用此種連接方式時(shí)需要用一結(jié)構(gòu)件將LCD與導(dǎo)電膠條和PCB版固定在一起。因?yàn)殡姌O間距可以做的很小，所以適合驅(qū)動(dòng)路數(shù)多的產(chǎn)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(shí)固定方便，并且可以減小安裝厚度。

23LCD環(huán)境實(shí)驗(yàn)

可靠性實(shí)驗(yàn)主要包括以下實(shí)驗(yàn)：低溫儲(chǔ)存、高溫儲(chǔ)存、恒定濕熱、溫度變化振動(dòng)、低溫通電、低氣壓等。具體參數(shù)如下：低溫儲(chǔ)存：實(shí)驗(yàn)溫度-25±3℃，持續(xù)16h，恢復(fù)24h。高溫存儲(chǔ)：實(shí)驗(yàn)溫度55±2℃，持續(xù)96h，恢復(fù)24h。恒定濕熱：實(shí)驗(yàn)溫度40±2℃，相對(duì)濕度95±2%，實(shí)驗(yàn)持續(xù)時(shí)間為96小時(shí)。振動(dòng)：震動(dòng)頻率為30Hz，加速度為2.5m/s，在水平、垂直方向各振動(dòng)30min25模塊使用注意事項(xiàng)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(shè)備儀器上，因?yàn)槟K內(nèi)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(yīng)用時(shí)應(yīng)特別小心。1-2.模塊的清潔處理

當(dāng)對(duì)模塊進(jìn)行清潔處理時(shí)，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(qǐng)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(qū)動(dòng)IC為C-MOS大規(guī)模集成電路。因此請(qǐng)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(hào)，并將操作者的身體、工作臺(tái)、裝配臺(tái)接地，安裝設(shè)備需防止靜電。1-4.包裝

LCD模塊避免劇烈震動(dòng)，或從高處跌落。為防止模塊老化，避免在陽(yáng)光直射下或在高溫、高濕環(huán)境下工作或儲(chǔ)存。

26模塊使用注意事項(xiàng)1-5.操作(注意事項(xiàng))LCD模塊必須在規(guī)定的電壓范圍內(nèi)驅(qū)動(dòng)，高于規(guī)定的驅(qū)動(dòng)電壓將縮短LCD模塊的壽命。直流電流將導(dǎo)致LCD劣化，因此避免使用直流電驅(qū)動(dòng)。溫度低于工作溫度范圍時(shí)LCD的響應(yīng)時(shí)間將會(huì)顯著加長(zhǎng)，高于工作溫度范圍時(shí)，LCD顏色變暗。上述現(xiàn)象在恢復(fù)工作溫度范圍內(nèi)工作時(shí)便會(huì)恢復(fù)正常，并非產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題。如果在工作