液晶显示器的原理.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,液晶显示器的原理课件,液晶显示器的原理课件液晶显示器的原理课件,(一),序言,一、对显示器的要求,1,.性能好且稳定（高亮度、高对比度、,宽视角、快速响应等）,2,.高密度信息量,3,.可擦除,4,.使用方便、安全、可靠,5,.寿命长,6,.适宜的价格（低成本）,加电场,二、液晶显示的原理,基片的表面处理,液晶分子呈有序排列,有一定的光学状态,液晶分子排列,发生变化,光学状态发生变化,产生对比度显示,撤除电场,三、液晶显示的模式,显示模式,电流效应型,动态散射型（,DS,）,胆甾型（,CH,）,反铁电型（,AFLC,）,铁电型（,FLC,）,相变型（,PC,）,宾主型（,GH,）,电控双折射型（,ECB,）,超扭曲向列型（,STN,）,电场效应型,介电各向异性型,扭曲向列型（,TN,）,(,二,)什么是液晶,一、液晶的发现及命名,1888,年奥地利植物学家,F.Reinitzer,在加热胆甾醇苯甲酸酯结晶试验时发现：,结晶酯,加热,加热,透明液体,冷却,冷却,德国物理学家,O.Lehmann,将其称为：,Fliessende Krystalle(,德语,),英文为：,Liquid Crystal,中文即：液晶,乳白色,浑浊液体,二、液晶分子的结构,CN,化学家的观点,物理学家的观点,形状各向异性,长度,4,倍宽度,上述分子,(5,CB),是,2,nm 0.5 nm,分子长轴有一定刚性,分子末端,含有,极性或可极化的基团,CH,3,-(CH,2,),4,C N,三、液晶的定义,通常物质有三态：固体 液体 气体,液晶是物质的第四态,介乎于各向同性液体和晶体之间的中间相（,mesophase,）,晶体,液晶,（各向同性）液体,气体,具有液晶相的物质都是有机化合物,四、液晶的特点,(,各向同性,),液体,液晶,晶体,宏观,流动性、各向同性,流动性,、各向异性,有一定形状、各向异性,微观,位置短程序,位置短程序、,方向序,位置长程序,表,1,温 度,晶体 向列相液晶 各向同性,相,液 晶 相,图,1,五、液晶的分类,1922,年法国,G.Friedel,将液晶分成三大类,向列相,分子沿某一择优方向取向，分子重心无序分布,胆甾相,分子在空间形成连续的螺旋结构，在垂直于螺旋,轴的平面内分子排列类似向列相,近晶相,层状结构，分子垂直或斜交于层平面，层内分子,重心无序分布（,A,、,C,、,C,*,）或有序分布（,B,、,G,、,F,、,G,）,近晶,C相 近晶,A相 向列相,图,2,向列相,&,胆甾相,n,通常向列相,螺距,P,指向矢,手性向列相,向列相,位置无序 指向有序 指向矢倾向沿某一方向,胆甾相,位置无序 指向有序 指向矢排列呈螺旋状,图,3,1.,指向矢,在宏观上把液晶当作连续体来处理的理论中，常引用一个平滑的矢量场来描述液晶分子的排列状态。更确切地说，即在一个无限小的体积内将大量分子的长轴方向的平均取向作为一个择优取向，这个择优取向常常用单位矢量 来表示,它被称为指向矢,(director),。,图,4,(1),定义,六、液晶的物理性质,(2),指向矢的性质,即,是一个无量纲的单位矢量,满足：,多畴,整个液晶层有多个 方向,单畴,整个液晶层只有一个 方向,奇点,空间中某些点或线上,可以有多个方向（或 不确定）,缺陷（向错点、向错线）,=-,s,=+1,s,=+1,s,=+1,s,=1/2,s,=-1/2,s,=-1,s,=3/2,s,=+2,向列相液晶分子在不同强度向错线周围排列的情况,向列相中向错线的显微照片,2.,介电各向异性,在向列相中分别沿与液晶指向矢平行和垂直的方向进行测量，可以得到两个不等的介电常数 和 。对液晶沿某一方向加电场,E，相应的电位移矢量D为：,定义 为液晶的介电各向异性。,分子具有与其长轴平行的永久偶极距,0分子具有与其长轴垂直的永久偶极距 0,时，若 ，则 为最大，,W,为最小；即分子倾向沿电场排列,当,0,时，若 ，则 ，,W,为最小；,即分子倾向垂直电场排列,（,2）,图,5,3.,电阻率与电极效应,液晶的电阻率,的 数量级为 ，近乎半导体和绝缘体的边界。,作为液晶纯度的表征量，,小,直流分量大,电化学分解,LCD,的寿命降低,大,质量好，但,太大，则难以制备（产率太低）,电极效应直流电,电极处发生电化学反应 液晶材料发生分解,LCD,损坏防止办法：利用低频交变电场驱动,(,三,),液晶显示器的结构,第一节 液晶显示器件的基本结构,1.,偏振片,2.,玻璃基板,3.,公共电极,4.,取向层,5.,封框胶,6.,液晶,7.,隔垫物,8.,保护层,9.ITO,像素电极,10.,栅绝缘层,11.,存贮电容底电极,12.TFT,漏电极,13.TFT,柵电极,14.,有机半导体有源层,15.TFT,源电极及引线,16.,各向异性导电胶（,ACF,）,17.TCP,18.,驱动,IC 19.,印刷电路板（,PCB,）,20.,控制,IC 21.,黑矩阵（,BM,）,22.,彩膜（,CF,）,1,2,3,4,5,6,4,8,9,13,10,2,12,18,11,7,19,1,20,14,15,16,17,21,22,液晶屏剖面图,驱动结构图,TFT-LCD,阵列基板的整体基本布局,a,b,b,c,d,d,e,e,f,g,c,h,h,h,h,i,a,像素显示区,b,扫描电极外引线（栅线外引线）,c,信号电极外引线,d,短路环,e,转印电极和对盒标记,f,对版标记（套刻标记）,g,切割标记,h,封盒胶框位置,i,液晶注入口,液晶显示器,有源方式,无源方式,三端子器件,二端子器件,MOSFET,TFT,a-Si,p-Si,Te,CdSe,MSI,DR,BTB,MIM,pin,STN,ECB,铁电液晶,TN,相变模式,第二节 液晶显示器的显示原理,2,、偏光片特性,帧反转,液晶显示,有源方式,无源方式,点反转,静态驱动法,动态驱动法,多路驱动法,行反转,笔段,、,棒形显示,数字、文字等,矩阵显示,任意图形,高分辨率彩色视频显示,液晶显示主要采用交流驱动,1,、驱动方式比较,第四节 液晶显示,驱动原理,无源驱动,Passive Matrix,型显示方式是使用把电极顺序驱动的多路驱动方法，选择像素和非选择像素之间的电压差小，明暗比低下,很难显示广视角图像。,有源矩阵液晶显示器（,AM-LCD,）是在每个像素上分别设置一个开关元件，进行选择性的驱动矩阵中的各个像素，可以实现显示画面的高分辨率化和高画质化,.,有源驱动,(a),(b),图,(a),表示了沟道电流,I,ds,与栅极电压,V,gs,的关系,图,(b),表示了沟道电流,Ids,与漏极电压,V,ds,的关系,.,当,V,gs,V,th,时为断开区,;,当,V,gs,V,th,时为导通区,.,2,、,TFT,的特性及功能,信号线,扫描线,Glass,Gate,Si,O,Nx,a-Si:H,SiNx,S/D,ITO,PVX,n+a-Si,存储电容,象素电极,a-Si,TFT,3,、,TFT,象素的基本结构,a-Si TFT,在,TFT-LCD,中的作用,功,能,：,1),确,认,栅,引线,上,是否有电压,2),TFT,打,开,3),确,认数据引线,上,是否有数据信号电压,4),液,晶,分子偏转,5),屏,幕显示内容改变,5,、,模块驱动结构图,灰度驱动方法,电压振幅调制灰度法（电压灰度法）,白,灰,黑,（,a,）屏上外加电压与屏透过率的特性,（,b,）信号源电压波形,像素电极,液晶分子,公共电极,DC/DC converter,Timing Controller,Source driver IC,Gate,driver,IC,Interface connector,data,TTL/LVDS,TTL/RSDS,/Mini-LVDS,Vdd,Gamma,LC,Cs,Vcom,data,Vcom,stv,cpv,sth,cph,load,mpol,模块驱动电路构成图,谢谢观赏！,2020/11/5,40,