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1、液晶显示器系列讲座,第一讲,液晶显示器基础知识、显示原理,LCD项目部,2002年3月26日,LCD：Liquid Crystal Display 液晶显示器STN：Super Twisted Nematic 超扭曲向列相TN：Twisted Nematic 扭曲向列相HTN：High Twisted Nematic 高扭曲向列相TFT：Thin Film Transistor 薄膜晶体管PDA：个人数字助理,主要内容,一 显示器简介二 液晶显示器简介三 液晶显示屏原理四 液晶显示模块原理五 彩色液晶显示器简介六 手机用液晶显示器,显示器简介,显示分类,ELECTONIC INFORMATIO
2、N DISPLAYS,PROJECTION,DIRECT-VIEW,OFF-SCREEN,CRT,LIGHT-VALVE,LCD,CRT,FLAT-PANEL,SHADOWMASK,BEAMINDEX,MONO-CHROME,EMITTER,NONEMITTER,PDP,LIQUID-CRYSTAL,ELECTO-PHORETIC,ELECTO-ELECTORIC,ACTIVE-MATRIX,PASSIVE-MATRIX,PLASMAADDRESSED,TFT,MIM,MOS,DIODE,OTHERS,TN,STN,CSTN,OTHERS,FLC,ELECTO-CHROMIC,FED,VFD,
3、LED,EL,OLED,注：优；良；差,各种显示技术的特点,What is FPD(Flat Panel Display),各种平板显示技术的特点,注：优；良；差,液晶显示器简介,TN,STN,电控双折射,铁电型(FE),相变型,宾主型,电场效应,多稳态液晶(MLCD),电流效应型,热效应型,电热光效应型,液晶显示分类,LIQUID-CRYSTAL,光学各向异性,DS,电热效应型,液晶显示分类,LIQUID-CRYSTAL,ACTIVE-MATRIX,PASSIVE-MATRIX,PLASMAADDRESSED,TFT,MIM,MOS,DIODE,OTHERS,TN,STN,CSTN,OTHE
4、RS,FLC,什么是液晶,液晶就是液态晶体在一定温度范围内液态和固态之间的中间态液晶具有流动性和各向异性,液晶分子结构,施主基团,共轭电子体系,受主基团,液晶基本知识,液晶分子是刚性棒状分子,液晶的物性,光学各向异性,n=n-n=ne-no,介电各向异性,=-,弹性常数（K11、K22、K33）相变温度（Tm、Tc）、液晶电阻率（）、粘度（）等。,STN双折射,0 分子沿电场方向排列0 分子垂直电场方向排列,液晶分类,形成方式：热致液晶、溶致液晶,相结构：向列相、近晶相、胆甾相,向列相,近晶相,胆甾相,近晶相液晶,SmA,SmB,SmL,SmE,SmC,SmI,SmF,SmJ,SmK,SmG,
5、SmH,SmC*,SmI*,SmF*,SmG*,SmH*,液晶发展简史,1）发现和萌芽阶段（18541889）1854年Virchow 发现溶致液晶，神经稍磷脂类物质溶解在水中观察到光学各向异性现象。1888年Reinitger发现热致液晶，把胆甾苯炭酸酯加热到145.5C呈乳白状液体，再加热到178.5 C呈透明液体。1889年Lehmann确认液晶。,2）液晶合成和分类(1920年左右)20年代开始合成液晶材料，并掌握液晶分子结构特点，很快合成300多种。现在液晶品种有1万多种。Friedel把液晶分类：向列相、近晶相、胆甾相。,4）应用研究阶段（19601968）Williams研究向列
6、相液晶动态散射。Fergason研究胆甾相液晶温度色变。Fergason等人发现TN-LCD。1968年RCA公布LCD。,5）液晶显示产业(1973)Gray 5CB液晶材料的合成 TN-LCD工业生产(1973)STN-LCD工业生产（1986）TFT-LCD工业生产(1991),3）液晶物理鼎盛时期（19301960）Frank等人建立液晶连续体理论。Maier-Saupe平均场理论的建立。液晶光电磁性研究等，液晶应用基础。,TN-LCD：低信息容量，码段式显示应用范围：电子钟表、测量仪器、电话机、游戏机,STN-LCD:图文信息显示应用范围：便携通讯终端、PDA、仪器器表,掌上电脑,P
7、DA,移动通讯终端,TFT-LCD:大信息容量视频显示显像应用范围：笔记本电脑、PC监视器、液晶电视、GPS、液晶投影,液晶显示优点,液晶显示器,平面型显示，体积小，重量轻，便于携带功耗低，驱动电压低，例如计算器工作电压2-5V，功耗为0.01mW/cm2寿命长，一般在5万小时以上不含有害射线等，对人体无害，不易引起眼睛的疲劳被动显示，不易被强光冲刷，外界光越强显示越清楚，可以在明亮的环境下显示易于驱动，可用大规模集成电路直接驱动结构简单，没有复杂的机械部分,视角狭窄、速度慢、使用温度范围有限,液晶显示缺点,液晶显示器,液晶显示器,无源矩阵方式,显示器件结构：,简单结构,等效电路,液晶显示器,
8、有源矩阵方式,显示器件结构：,简单结构,等效电路,TN（扭曲向列相）HTN（高扭曲向列相）ETN（改进扭曲向列相）MTN（混合扭曲向列相）STN（超扭曲向列相）DSTN（双盒补偿超扭曲向列相）FSTN（膜补偿超扭曲向列相）CSTN（彩色超扭曲向列相）,常见的无源矩阵的类型,常见的液晶显示器简单比较,液晶显示器,按显示内容分类：,段码式字符点阵图形点阵,按显示方式分类：,正性显示（白底黑字）负性显示（黑底白字）,按后偏振片类型分类：,透射式反射式半反半透式,液晶显示器,按显示内容分类：,段码式（7段）,液晶显示器,按显示内容分类：,字符点阵(161）,液晶显示器,按显示内容分类：,图形点阵（12
9、864）,液晶显示器,按显示方式分类：,正性显示（白底黑字）,负性显示（黑底白字）,液晶显示器,按STN背景模式分类：,液晶显示器,按后偏振片类型分类：,透射式,反射式,半反半透式,光学各向异性,液晶显示器,视 角,3点6点9点12点其他,视角分类,视角原因：,材料的温度特性,液晶显示器,温度范围,一般温度分类,温度范围：,液晶显示模块,液晶屏与电路连接方式,金属插脚连接（PIN）斑马条连接（Zebra导电橡胶条，组装型模块）斑马纸连接（Heat Seal热压胶片，热连接或组装）热压带载封装片和COF片（TAB：TCP、COF）热压集成电路芯片（COG）直接集成连接（CIG）,斑马条连接,斑马
10、纸连接,斑马纸连接样品,热压带载封装片连接,热压带载封装片连接样品,热压集成电路芯片连接（COG）,热压集成电路芯片连接（COG）样品,液晶显示模块,典型驱动电路板工艺方式,表面贴装（SMT：QFP）邦定方式（COB：IC CHIP）带载封装和COF（TAB、COF：TCP、IC CHIP）集成芯片裸片（COG：IC CHIP）,液晶显示模块,典型驱动电路板方式,邦定方式（COB：IC CHIP）,液晶显示模块,典型驱动电路板方式,TCP,COF,带载封装和COF（TAB、COF：TCP、IC CHIP）,液晶显示模块,典型驱动电路板方式,集成芯片裸片（COG：IC CHIP）,液晶显示模块,
11、采光技术,自然光普通电光源（白炽灯等）冷阴极荧光灯（CCFL）电致发光片（EL）发光二极管阵列（LED）有机发光二极管阵列（OLED）,背照明侧照明前照明,光源,光源布局,点光源线光源面光源,光源形状,液晶显示模块,采光技术,几种常见光源简单比较,液晶显示器原理,TN、STN、TFT液晶显示原理简介,液晶显示屏,液晶显示器的结构,导电玻璃（ITO玻璃）,In2O3中掺杂少量Sn（Tin）ITO层是透明的、导电的并且可以用酸腐蚀掉物理特性：方块电阻、透过率、可靠性等机械特性：外型尺寸、平整度、波纹度、翘曲度等,ITO,SiO2,玻璃衬底,偏振片,PVA（聚乙烯醇）膜片沾碘拉伸对自然光线选择性透过物理特性：偏光度、透过率和色相、可靠性等机械特性：外型尺寸、缺陷等,保护膜,保护层,保护层,偏振片,粘接剂,削离层,液晶显示器的主要材料,偏振片工作原理,液晶显示器的主要材料,取向剂材料（PI聚酰亚胺）,二酐和二胺低温聚合生成聚酰胺酸（PA），经高温聚合成聚酰亚胺（PI）印刷PA 固化成PI膜：膜厚、均匀性用绒布摩擦PI膜，产生沟槽液晶分子会按照沟槽方向排列,液晶显示器的主要材料,取向剂材料取向原理,液晶显示器的主要材料,液晶初态,PI摩擦,液晶取向,TN-LCD 工作原理,亮 态,暗 态,摩根条件：nP/2=n 2d,TN-LCD 工作时分子运动情况,未加电,加电,
