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液晶產(chǎn)品基本知識

瀏覽次數(shù): 日期:2011年11月7日 14:32

 
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?yàn)榈凸暮托⌒突?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(shí),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(shí),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(shí)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。下圖是一個(gè)反射式TN型液晶顯示器的結(jié)構(gòu)圖. 

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(gè)角度稱為預(yù)傾角,一般為1°~2°。
液晶盒中玻璃片的兩個(gè)外側(cè)分別巾有偏光片,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)。

 

 

 

§         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(gè)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(shí)。

·         民用品保證50000小時(shí)。

§         其他性能:防紫外、防眩目、防劃傷等。

 
 

溫度特性

類型

TN

STN

工作溫度(℃)

0~50

-10~60

-20~70

-30~80

0~50

-20~70

儲存溫度(℃)

-20~60

-20~70

-30~80

-40~90

-20~60

-30~80

 

 

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:  

    電致發(fā)光(EL):EL背光源厚度薄,只有0.6mm,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,通過逆變器將3V,5V,12V或24VDC轉(zhuǎn)變得到。EL背光源的半衰期約為2000-5000小時(shí),因?yàn)閴勖?,發(fā)光亮度低,使用時(shí)必須配備逆變器,近來已經(jīng)很少使用了。

    發(fā)光二極管(LED):LED背光應(yīng)用最普遍。比EL壽命更長(通常為100000小時(shí),最少50000小時(shí))。根據(jù)LED的排列方式可以分為底部光和側(cè)部光,底部光的厚度一般為4.5-5.0mm, 側(cè)部光厚度一般為2-3mm,因?yàn)閭?cè)部光的功耗更低,目前以側(cè)部光背光為主,LED可以發(fā)不同顏色的光,發(fā)光的亮度高,應(yīng)用最廣泛的是白色光。

    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(gè)逆變器來供應(yīng)270-300VAC的電源。它主要用于圖形LCD,壽命達(dá)10000-15000小時(shí),因?yàn)槭褂脡勖?,同時(shí)逆變器會產(chǎn)生電磁干擾,目前CCFL已經(jīng)逐漸被LED背光所取代。

 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。視角以時(shí)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(shí)針的平面方向到法線方向這個(gè)區(qū)域LCD顯示效果理想;12:00視角是指12點(diǎn)時(shí)針的平面到法線方向區(qū)域顯示理想。

LCD的視角是由LCD顯示屏在儀器上的位置來確定。例如計(jì)算器一般放在桌上或拿在手上使用,LCD做成6:00視角最好。有些儀器上的LCD屏裝在低于人眼視線以下,一般做成12:00視角。汽車上的時(shí)鐘一般裝在駕駛員的右邊,做成9:00的視角最佳。  

LCD視角示意圖

LCD模塊

早期液晶顯示器只生產(chǎn)LCD屏,驅(qū)動部分由客戶自己設(shè)計(jì)制作。目前LCD生產(chǎn)廠家把LCD屏連接到COB板(帶IC的PCB板)上,就做成了LCD模塊。LCD模塊分字符點(diǎn)陣模塊和圖形點(diǎn)陣模塊。字符模塊有1~4行,劃分16~40個(gè)字塊,每個(gè)字塊由5x7點(diǎn)陣組成。每個(gè)字塊單獨(dú)驅(qū)動。圖形點(diǎn)陣模塊由多行多列的點(diǎn)陣象素組成,每個(gè)象素單獨(dú)驅(qū)動,可顯示文本、圖象或同時(shí)顯示文本和圖象。圖形點(diǎn)陣模塊需要IC來控制,這種控制IC一般都裝在LCD模塊上。 字符點(diǎn)陣模塊可使用TN-LCD或者STN-LCD,但圖形點(diǎn)陣模塊都是采用STN-LCD。大多數(shù)模塊的背光源用LED。

 

液晶模塊的封裝方式
SMT 
是英文"Surface mount technology"的縮寫即表面安裝技術(shù),這是一種較傳統(tǒng)的安裝方式。其優(yōu)點(diǎn)是可靠性高,缺點(diǎn)是體積大,成本高,限制LCM的小型化。  
COB 
是英文"Chip On Board"的縮寫 即芯片被邦定(Bonding)在PCB上,這樣可省去PCB板等料件,可大大的模塊減少體積,同時(shí)在價(jià)格方面也可降低成本。由于IC制造商在LCD控制及相關(guān)芯片的生產(chǎn)上正在減小QFP(SMT的一種)封裝的產(chǎn)量,因此,在今后的產(chǎn)品中傳統(tǒng)的SMT方式將被逐步取代。  
TAB 
是英文"Tape Automated Bonding"的縮寫 即各向異性導(dǎo)電膠連接方式。將封裝形式為TCP(Tape Carrier Package帶載封裝)的IC用各向異性導(dǎo)電膠分別固定在LCD和PCB上。這種安裝方式可減小LCM的重量、 體積、安裝方便、可靠性較好!  
COG 
  是英文"Chip On Glass"的縮寫 即芯片被直接邦定在玻璃上。這種安裝方式可大大減小整個(gè)LCD模塊的體積,且易于大批量生產(chǎn),適用于消費(fèi)類電子產(chǎn)品用的LCD,如:手機(jī)、PDA等便攜式電子產(chǎn)品。這種安裝方式在IC生產(chǎn)商的推動下,將會是今后IC與LCD的主要連接方式?!?/td>  
COF 
是英文"Chip On Film"的縮寫 即芯片被直接安裝在柔性PCB上。這種連接方式的集成度較高,外圍元件可以與IC一起安裝在柔性PCB上。  

 

全透型和半透型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:

光源種類

LED

EL(電致發(fā)光)

CCFL

壽命(小時(shí))

100,000

(半衰期)2000~5000

(半衰期)5000~8000

特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)

壽命長,節(jié)能,環(huán)保,亮度高

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,適于彩色化

缺點(diǎn)

均勻性略差,色彩難以控制

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

背光

一般為邊光

工作電壓

2.04.2V(根據(jù)不同顏色而定)

60~200V

500~1000V

推薦工作電壓

70~110V

工作頻率

-

50~1000Hz

20KHz

推薦工作頻率

-

400~700Hz

工作電流

不定(由LED的數(shù)量決定)通常每顆燈功耗為15mA

0.1~0.25mA/cm2

4~6mA

電容值

-

100~1000pF/cm2

 

工作溫度

 

-30+50

+1050

存儲溫度

 

-40+60

-2060

存儲濕度

 

<70%RH

 

亮度

 

 

3000~35000cd/m2

功耗

不定(由LED的數(shù)量決定),通常每顆燈功耗為15mA

 

1~4W

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

通常外接5V電源時(shí)須限流

DC-AC逆變器

DC-AC逆變器,串聯(lián)限流電阻100KΩ200KΩ

 
  
 

 

LCD專業(yè)術(shù)語解釋

LCD: Liquid Crystal Display 液晶顯示 
LCM:Liquid Crystal Module 液晶模塊 
TN :Twisted Nematic 扭曲向列。液晶分子的扭曲取向偏轉(zhuǎn)90° 
STN: Super Twisted Nematic 超級扭曲向列。約180~270°扭曲向列 
FSTN:Formulated Super Twisted Nematic 格式化超級扭曲向列。一層光程補(bǔ)償片加于 
STN ,用于單色顯示 
TFT:Thin Film Transistor 薄膜晶體管 
COB: Chip On Board 通過邦定將IC裸片固定于印刷線路板上 
COF:Chip On FPC 將IC固定于柔性線路板 上 
COG :Chip On Glass 將芯片固定于玻璃上 
Backlight : 背光 
LED Light Emitting Diode 發(fā)光二極管 
EL Electro Luminescence 電致發(fā)光。EL層由高分子量薄片構(gòu)成 
Inverter : 逆變器 
OSD : On Screen Display 在屏上顯示 
DVI : Digital Visual Interface (VGA)數(shù)字接口 
LVDS:Low Voltage Differential Signaling 低壓差分信號 
IC:Integrate Circuit 集成電路 
TCP : Tape Carrier Package 柔性線路板 
Duty:占空比,高出點(diǎn)亮的閥值電壓的部分在一個(gè)周期中所占的比率 
CCFL(CCFT) : Cold Cathode Fluorescent Light/Tube 冷陰極熒光燈 
PDP : Plasma Display Panel 等離子顯示屏 
CRT :Cathode Radial Tube 陰極射線管 
VGA :Video Graphic Array 視頻圖形陣列 
PCB :Printed Circuit Board 印刷電路板 
Composite video: 復(fù)合視頻 
NTSC :National Television Systems Committee NTSC制式,全國電視系統(tǒng)委員會制式 
PAL : Phase Alternating Line PAL制式(逐行倒相制式) 
SECAM: SEquential Couleur Avec Memoire SECAM制式(順序與存儲彩色電視系統(tǒng)) 
VOD :Video On Demand 視頻點(diǎn)播 
DPI :Dot Per Inch 點(diǎn)每英寸

 

 

 

液晶顯示原理

TFT液晶顯示原理

TFT型的液晶顯示器較為復(fù)雜,主要的構(gòu)成包括了,螢光管、導(dǎo)光板、偏光板、濾光板、玻璃基板、配向膜、液晶材料、薄模式晶體管等等。首先液晶顯示器必須先利用背光源,也就是螢光燈管投射出光源,這些光源會先經(jīng)過一個(gè)偏光板然后再經(jīng)過液晶,這時(shí)液晶分子的排列方式進(jìn)而改變穿透液晶的光線角度。然后這些光線接下來還必須經(jīng)過前方的彩色的濾光膜與另一塊偏光板。因此我們只要改變刺激液晶的電壓值就可以控制最后出現(xiàn)的光線強(qiáng)度與色彩,并進(jìn)而能在液晶面板上變化出有不同深淺的顏色組合了。

STN液晶顯示原理

STN型的顯示原理與TN相類似,不同的是TN扭轉(zhuǎn)式向列場效應(yīng)的液晶分子是將入射光旋轉(zhuǎn)90度,而STN超扭轉(zhuǎn)式向列場效應(yīng)是將入射光旋轉(zhuǎn)180~270度。 
  要在這里說明的是,單純的TN液晶顯示器本身只有明暗兩種情形(或稱黑白),并沒有辦法做到色彩的變化。而STN液晶顯示器牽涉液晶材料的關(guān)系,以及光線的干涉現(xiàn)象,因此顯示的色調(diào)都以淡綠色與橘色為主。但如果在傳統(tǒng)單色STN液晶顯示器加上一彩色濾光片(color filter),并將單色顯示矩陣之任一像素(pixel)分成三個(gè)子像素(sub-pixel),分別通過彩色濾光片顯示紅、綠、藍(lán)三原色,再經(jīng)由三原色比例之調(diào)和,也可以顯示出全彩模式的色彩。另外,TN型的液晶顯示器如果顯示屏幕做的越大,其屏幕對比度就會顯得較差,不過藉由STN的改良技術(shù),則可以彌補(bǔ)對比度不足的情況。

TN型液晶顯示原理

TN型的液晶顯示技術(shù)可說是液晶顯示器中最基本的,而之后其它種類的液晶顯示器也可說是以TN型為原點(diǎn)來加以改良。同樣的,它的運(yùn)作原理也較其它技術(shù)來的簡單,請讀者參照下方的圖片。圖中所表示的是TN型液晶顯示器的簡易構(gòu)造圖,包括了垂直方向與水平方向的偏光板,具有細(xì)紋溝槽的配向膜,液晶材料以及導(dǎo)電的玻璃基板。 不加電場的情況下,入射光經(jīng)過偏光板后通過液晶層,偏光被分子扭轉(zhuǎn)排列的液 晶層旋轉(zhuǎn)90度,離開液晶層時(shí),其偏光方向恰與另一偏光板的方向一致,因此光線能順 利通過,整個(gè)電極面呈光亮。 當(dāng)加入電場的情況時(shí),每個(gè)液晶分子的光軸轉(zhuǎn)向與電場方向一致,液晶層因此失去了旋光的能力,結(jié)果來自入射偏光片的偏光,其偏光方向與另一偏光片的偏光方向成垂直的關(guān)系,并無法通過,電極面因此呈現(xiàn)黑暗的狀態(tài)。 其顯像原理是將液晶材料置于兩片貼附光軸垂直偏光板之透明導(dǎo)電玻璃間,液晶分子會依配向膜的細(xì)溝槽方向依序旋轉(zhuǎn)排列,如果電場未形成,光線會順利的從偏光板射入,依液晶分子旋轉(zhuǎn)其行進(jìn)方向,然后從另一邊射出。如果在兩片導(dǎo)電玻璃通電之后,兩片玻璃間會造成電場,進(jìn)而影響其間液晶分子的排列,使其分子棒進(jìn)行扭轉(zhuǎn),光線便無法穿透,進(jìn)而遮住光源。這樣所得到光暗對比的現(xiàn)象,叫做扭轉(zhuǎn)式向列場效應(yīng),簡稱TNFE(twisted nematic field effect)。在電子產(chǎn)品中所用的液晶顯示器,幾乎都是用扭轉(zhuǎn)式向列場效應(yīng)原理所制成。 

所屬類別: 技術(shù)支持

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