液晶的入门知识.docx

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液晶的入门知识

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LCD显示器概述

液晶显示器

HTPSLCD面板技术综观

薄膜电晶体液晶显示器技术

液晶显示器面板的分级

主流液晶面板的类型

液晶的多种应用途径探讨

LCD技术图文解说

LCD技术详细介绍

液晶的几种模式的工作

TFT-LCD液晶显示器的工作

LCM显示类型

液晶显示器鲜为人知的技术细节

关注液晶色彩技术指标

液晶的入门知识2006-5-31

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液晶的组成:

LCD使用的液晶,一般是指混和液晶,由多种液晶单体及手性剂混和而成.

液晶的特性:

TN液晶一般分子链较短,特性参数调整较困难,所以特性差别比较明显.STN液晶是通过STN显示资料模型,计算出所需的液晶分子长度,及其光学电学性能参数,然后化工合成多种分子链结构类似的具有不同极性分子基团的单体,互相调配成一个特性相似的系列液晶.不同系列的STN液晶往往具有完全不同的分子链,因此,不同系列的STN液晶除非制造商说明可以互相调配外,不能互相调配.

液晶分子中有带极性基团的和不带极性基团的,带极性基团分子的液晶单体主要决定混和液晶的阀值电压参数,不带极性基团分子的液晶单体主要决定混和液晶的折射率和清亮点.液晶中带极性基团的单体与不带极性基团的单体在静置条件下会出现同性异构体层析现象.

为了增加机器本身的待机时间和增强液晶显示器的驱动能力,液晶厂商开发了能满足低电压和低频率条件下使用的低阀值电压液晶.它具有以下特性:

低阀值电压液晶中带极性基团的单体与不带极性基团的单体在静置条件下出现同性异构体层析现象的时间更短.

更多的带极性基团的单体组份,也意味著液晶更容易结合水分子以及其他带极性的游离离子,从而降低了液晶的容抗电阻,从而引起漏电流和功耗的增大.

当极性液晶单体的分子链在紫外线激化后,极性分子基团容易互相缠绕形成中性分子团,变成非层列错向状态,因而造成阀值电压升高,对导向层的锚定作用不敏感,失去低电压驱动能力.

1,液晶的分类:

按显示类型分:

TN型液晶,STN型液晶,HTN型液晶。

按清亮点分:

普通型液晶,宽温型液晶。

按阀值电压分:

低阀值电压液晶,普通液晶,高阀值电压液晶.

2,影响液晶性能的主要参数:

清亮点。

折射率Δn。

阀值电压。

纯净度。

粘滞常数K。

介电常数ε。

螺距ρ

3,液晶的工厂自适应测试方法及判定标准:

电阻率:

A,测试方法:

用高阻计测试待测液晶的电阻值.

B,判定标准:

测试结果在产品要求范围之内（本厂标准≥8X107>.

光电性能:

A,测试方法:

试灌产品,并测试其光电性能.

B,判定标准:

测试样品Von,Voff值与供应商参数相符,视角,对比度,底色符合生产产品要求.

清亮点:

A,测试方法:

把待测液晶加热,测量其达到清亮点时的温度.

B,判定标准:

测量结果温度与供应商提供的清亮点温度一致.

耐紫外线性能:

A,测试方法:

把待测液晶试作产品,平放在封口UV机下,按封口工艺规定的UV强度和时间照射两次,测试其照射前后的光电性能变化.

B,判定标准:

经UV照射后,Voff值上升在0.1V以内（低电压液晶在0.15V以内>,电流值变化在2倍以内,对比度下降不明显为合格.

可靠性:

A,测试方法:

把待测液晶试作产品并测试其可靠性性能.

B,判定标准:

经可靠性实验后光电性能变化在产品要求范围之内.

4,液晶的选用规则:

根据客户要求的底色,选择合适的Δn值范围的液晶类别,再根据客户IC电路的资料,选择合适的电压范围的液晶类别,满足上述条件下的液晶,按合理比例调配后使用,就可以达到客户要求.

5,液晶的使用方法:

液晶在使用前要充分搅拌后才能灌注使用,添加固体手性剂的液晶,要加热到摄氏六十度,再快速冷却到室温并充分搅拌.而且在使用过程中不能静置时间过长.特别是低阀值电压液晶,由於低阈值电压液晶具有这些不同的特性,因此在使用这些液晶时应该注意以下方面:

液晶在使用前应充分搅拌,调配好的液晶应立即投入生产使用,尽量缩短静置存放时间,避免层析现象产生.

调配好的液晶要加盖遮光存入,并且尽量在一个班次（八小时>内使用完,用不完的液晶需要回收搅拌后重测电压再用.一般随著时间延长,驱动电压会增加.

液晶从原厂瓶取用后,原厂瓶要及时封盖遮光保存,减少敞开暴露在空气中的时间一般暴露在空气中的时间过长,会增大液晶的漏电流.

灌低阈值电压的液晶显示片空盒最好是从PI固烤到灌液晶工序间,流存生产时间在二十四小时之内的空盒,灌液作业时一般使用比较低的灌注速度.

低阈值电压液晶在封口时一定要加盖合适的遮光罩,并且在整个灌液晶期间除了封口胶固化期间外,要尽量远离紫外线源.否则会在靠近紫外线的地方出现错向和阀值电压增大的现象.

液晶是有机高分子物质,很容易在各种溶剂中溶解或与其他化学品产生反应,液晶本身也是一种很好的溶剂,所以在使用和存放过程中要尽量远离其他化学品.

6,液晶的贮存及搬运方法:

液晶贮存时要密闭,防潮,遮光,在室温中贮存,不能在低温环境中贮存和使用,以免出现性能不可逆转的晶析现象.不能与其他化学品混放.

搬运时按化学品规定管制.

LCD显示器概述2006-8-16

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液晶显示器（LCD>英文全称为LiquidCrystalDisplay,它一种是采用了液晶控制透光度技术来实现色彩的显示器.和CRT显示器相比,LCD的优点是很明显的.由於通过控制是否透光来控制亮和暗,当色彩不变时,液晶也保持不变,这样就无须考虑刷新率的问题.对於画面稳定,无闪烁感的液晶显示器,刷新率不高但图像也很稳定.LCD显示器还通过液晶控制透光度的技术让底板整体发光,所以它做到了真正的完全平面.一些高档的数位LCD显示器采用了数位元方式传输资料,显示图像,这样就不会产生由於显卡造成的色彩偏差或损失.完全没有辐射的优点,即使长时间观看LCD显示器萤幕也不会对眼睛造成很大伤害.体积小,能耗低也是CRT显示器无法比拟的,一般一台15寸LCD显示器的耗电量也就相当於17寸纯平CRT显示器的三分之一.

目前相比CRT显示器,LCD显示器图像质量仍不够完善.色彩表现和饱和度LCD显示器都在不同程度上输给了CRT显示器,而且液晶显示器的回应时间也比CRT显示器长,当画面静止的时候还可以,一旦用於玩游戏,看影碟这些画面更新速度块而剧烈的显示时,液晶显示器的弱点就暴露出来了,画面延迟会产生重影,脱尾等现象,严重影响显示质量.

LCD显示器的工作:

从液晶显示器的结构来看,无论是笔记本电脑还是桌面系统,采用的LCD显示幕都是由不同部分组成的分层结构.LCD由两块玻璃板构成,厚约1mm,其间由包含有液晶材料的5μm均匀间隔隔开.因为液晶材料本身并不发光,所以在显示幕两边都设有作为光源的灯管,而在液晶显示幕背面有一块背光板（或称匀光板>和反光膜,背光板是由萤光物质组成的可以发射光线,其作用主要是提供均匀的背景光源.

背光板发出的光线在穿过第一层偏振过滤层之后进入包含成千上万液晶液滴的液晶层.液晶层中的液滴都被包含在细小的单格结构中,一个或多个单格构成萤幕上的一个图元.在玻璃板与液晶材料之间是透明的电极,电极分为行和列,在行与列的交叉点上,通过改变电压而改变液晶的旋光状态,液晶材料的作用类似於一个个小的光阀.在液晶材料周边是控制电路部分和驱动电路部分.当LCD中的电极产生电场时,液晶分子就会产生扭曲,从而将穿越其中的光线进行有规则的折射,然后经过第二层过滤层的过滤在萤幕上显示出来.

液晶显示技术也存在弱点和技术瓶颈,与CRT显示器相比亮度,画面均匀度,可视角度和反应时间上都存在明显的差距.其中反应时间和可视角度均取决於液晶面板的质量,画面均匀度和辅助光学模组有很大关系.

对於液晶显示器来说,亮度往往和他的背板光源有关.背板光源越亮,整个液晶显示器的亮度也会随之提高.而在早期的液晶显示器中,因为只使用2个冷光源灯管,往往会造成亮度不均匀等现象,同时明亮度也不尽人意.一直到后来使用4个冷光源灯管产品的推出,才有很大的改善.

信号反应时间也就是液晶显示器的液晶单元回应延迟.实际上就是指的液晶单元从一种分子排列状态转变成另外一种分子排列状态所需要的时间,回应时间愈小愈好,它反应了液晶显示器各图元点对输入信号反应的速度,即萤幕由暗转亮或由亮转暗的速度.响应时间越小则使用者在看运动画面时不会出现尾影拖拽的感觉.有些厂商会通过将液晶体内的导电离子浓度降低来实现信号的快速回应,但其色彩饱和度,亮度,对比度就会产生相应的降低,甚至产生偏色的现象.这样信号反应时间上去了,但却牺牲了液晶显示器的显示效果.有些厂商采用的是在显示电路中加入了一片IC图像输出控制晶片,专门对显示信号进行处理的方法来实现的.IC晶片可以根据VGA输出显卡信号频率,调整信号回应时间.由於没有改变液晶体的物理性质,因此对其亮度,对比度,色彩饱和度都没有影响,这种方法的制造成本也相对较高.

由上便可看出,液晶面板的质量并不能完全代表液晶显示器的品质,没有出色的显示电路配合,再好的面板也不能做出性能优异的液晶显示器.随著LCD产品产量的增加,成本的下降,液晶显示器会大量普及.

液晶显示器2005-10-17

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国内电脑市场各种品牌的纯平显示器之间强烈的竞争,各个商家都想在纯平这块大蛋糕上分得最大的份额.而当人们像当初搬15英寸显示器一样把纯平买回家后.我们不仅要问:

下一代显示器的热点是什麼呢矛头直指液晶显示器.液晶显示器具有图像清晰精确,平面显示,厚度薄,重量轻,无辐射,低能耗,工作电压低等优点.

液晶显示器的分类

液晶显示器按照控制方式不同可分为被动矩阵式LCD及主动矩阵式LCD两种.

1.被动矩阵式LCD在亮度及可视角方面受到较大的限制,反应速度也较慢.由於画面质量方面的问题,使得这种显示设备不利於发展为桌面型显示器,但由於成本低廉的因素,市场上仍有部分的显示器采用被动矩阵式LCD.被动矩阵式LCD又可分为TN-LCD（TwistedNematic-LCD,扭曲向列LCD>,STN-LCD（SuperTN-LCD,超扭曲向列LCD>和DSTN-LCD（DoublelayerSTN-LCD,双层超扭曲向列LCD>.

2.目前应用比较广泛的主动矩阵式LCD,也称TFT-LCD（ThinFilmTransistor-LCD,薄膜电晶体LCD>.TFT液晶显示器是在画面中的每个图元内建电晶体,可使亮度更明亮,色彩更丰富及更宽广的可视面积.与CRT显示器相比,LCD显示器的平面显示技术体现为较少的零件,占据较少的桌面及耗电量较小,但CRT技术较为稳定成熟.

液晶显示器的工作

我们很早就知道物质有固态,液态,气态三种型态.液体分子质心的排列虽然不具有任何规律性,但是如果这些分子是长形的（或扁形的>,它们的分子指向就可能有规律性.於是我们就可将液态又细分为许多型态.分子方向没有规律性的液体我们直接称为液体,而分子具有方向性的液体则称之为"液态晶体",又简称"液晶".液晶产品其实对我们来说并不陌生,我们常见到的手机,计算器都是属於液晶产品.液晶是在1888年,由奥地利植物学家Reinitzer发现的,是一种介於固体与液体之间,具有规则性分子排列的有机化合物.一般最常用的液晶型态为向列型液晶,分子形状为细长棒形,长宽约1nm～10nm,在不同电流电场作用下,液晶分子会做规则旋转90度排列,产生透光度的差别,如此在电源ON/OFF下产生明暗的区别,依此控制每个图元,便可构成所需图像.

1.被动矩阵式LCD工作

TN-LCD,STN-LCD和DSTN-LCD之间的显示基本相同,不同之处是液晶分子的扭曲角度有些差别.下面以典型的TN-LCD为例,向大家介绍其结构及工作.

在厚度不到1厘M的TN-LCD液晶显示幕面板中,通常是由两片大玻璃基板,内夹著彩色滤光片,配向膜等制成的夹板外面再包裹著两片偏光板,它们可决定光通量的最大值与颜色的产生.彩色滤光片是由红,绿,蓝三种颜色构成的滤片,有规律地制作在一块大玻璃基板上.每一个图元是由三种颜色的单元（或称为子图元>所组成.假如有一块面板的解读度为1280×1024,则它实际拥有3840×1024个电晶体及子图元.每个子图元的左上角（灰色矩形>为不透光的薄膜电晶体,彩色滤光片能产生RGB三原色.每个夹层都包含电极和配向膜上形成的沟槽,上下夹层中填充了多层液晶分子（液晶空间不到5×10-6m>.在同一层内,液晶分子的位置虽不规则,但长轴取向都是平行於偏光板的.另一方面,在不同层之间,液晶分子的长轴沿偏光板平行平面连续扭转90度.其中,邻接偏光板的两层液晶分子长轴的取向,与所邻接的偏光板的偏振光方向一致.在接近上部夹层的液晶分子按照上部沟槽的方向来排列,而下部夹层的液晶分子按照下部沟槽的方向排列.最后再封装成一个液晶盒,并与驱动IC,控制IC与印刷电路板相连接.

在正常情况下光线从上向下照射时,通常只有一个角度的光线能够穿透下来,通过上偏光板导入上部夹层的沟槽中,再通过液晶分子扭转排列的通路从下偏光板穿出,形成一个完整的光线穿透途径.而液晶显示器的夹层贴附了两块偏光板,这两块偏光板的排列和透光角度与上下夹层的沟槽排列相同.当液晶层施加某一电压时,由於受到外界电压的影响,液晶会改变它的初始状态,不再按照正常的方式排列,而变成竖立的状态.因此经过液晶的光会被第二层偏光板吸收而整个结构呈现不透光的状态,结果在显示幕上出现黑色.当液晶层不施任何电压时,液晶是在它的初始状态,会把入射光的方向扭转90度,因此让背光源的入射光能够通过整个结构,结果在显示幕上出现白色.为了达到在面板上的每一个独立图元都能产生你想要的色彩,多个冷阴极灯管必须被使用来当作显示器的背光源.

2.主动矩阵式LCD工作

TFT-LCD液晶显示器的结构与TN-LCD液晶显示器基本相同,只不过将TN-LCD上夹层的电极改为FET电晶体,而下夹层改为共通电极.

TFT-LCD液晶显示器的工作与TN-LCD却有许多不同之处.TFT-LCD液晶显示器的显像是采用"背透式"照射方式.当光源照射时,先通过下偏光板向上透出,借助液晶分子来传导光线.由於上下夹层的电极改成FET电极和共通电极,在FET电极导通时,液晶分子的排列状态同样会发生改变,也通过遮光和透光来达到显示的目的.但不同的是,由於FET电晶体具有电容效应,能够保持电位状态,先前透光的液晶分子会一直保持这种状态,直到FET电极下一次再加电改变其排列方式为止.

液晶显示器的技术参数

1.可视面积

液晶显示器所标示的尺寸就是实际可以使用的萤幕范围一致.例如,一个15.1英寸的液晶显示器约等於17英寸CRT萤幕的可视范围.

2.可视角度

液晶显示器的可视角度左右对称,而上下则不一定对称.举个例子,当背光源的入射光通过偏光板,液晶及取向膜后,输出光便具备了特定的方向特性,也就是说,大多数从萤幕射出的光具备了垂直方向.假如从一个非常斜的角度观看一个全白的画面,我们可能会看到黑色或是色彩失真.一般来说,上下角度要小於或等於左右角度.如果可视角度为左右80度,表示在始於萤幕法线80度的位置时可以清晰地看见萤幕图像.但是,由於人的视力范围不同,如果没有站在最佳的可视角度内,所看到的颜色和亮度将会有误差.现在有些厂商就开发出各种广视角技术,试图改善液晶显示器的视角特性,如:

IPS（InPlaneSwitching>,MVA（MultidomainVerticalAlignment>,TN+FILM.这些技术都能把液晶显示器的可视角度增加到160度,甚至更多.

3.点距

我们常问到液晶显示器的点距是多大,但是多数人并不知道这个数值是如何得到的,现在让我们来了解一下它究竟是如何得到的.举例来说一般14英寸LCD的可视面积为285.7mm×214.3mm,它的最大解读度为1024×768,那麼点距就等於:

可视宽度/水平图元（或者可视高度/垂直图元>,即285.7mm/1024=0.279mm（或者是214.3mm/768=0.279mm>.

4.色彩度

LCD重要的当然是的色彩表现度.我们知道自然界的任何一种色彩都是由红,绿,蓝三种基本色组成的.LCD面板上是由1024×768个图元点组成显像的,每个独立的图元色彩是由红,绿,蓝（R,G,B>三种基本色来控制.大部分厂商生产出来的液晶显示器,每个基本色（R,G,B>达到6位,即64种表现度,那麼每个独立的图元就有64×64×64=262144种色彩.也有不少厂商使用了所谓的FRC（FrameRateControl>技术以仿真的方式来表现出全彩的画面,也就是每个基本色（R,G,B>能达到8位,即256种表现度,那麼每个独立的图元就有高达256×256×256=16777216种色彩了.

5.对比值

对比值是定义最大亮度值（全白>除以最小亮度值（全黑>的比值.CRT显示器的对比值通常高达500:

1,以致在CRT显示器上呈现真正全黑的画面是很容易的.但对LCD来说就不是很容易了,由冷阴极射线管所构成的背光源是很难去做快速地开关动作,因此背光源始终处於点亮的状态.为了要得到全黑画面,液晶模组必须完全把由背光源而来的光完全阻挡,但在物理特性上,这些元件并无法完全达到这样的要求,总是会有一些漏光发生.一般来说,人眼可以接受的对比值约为250:

1.

6.亮度值

液晶显示器的最大亮度,通常由冷阴极射线管（背光源>来决定,亮度值一般都在200～250cd/m2间.液晶显示器的亮度略低,会觉得萤幕发暗.虽然技术上可以达到更高亮度,但是这并不代表亮度值越高越好,因为太高亮度的显示器有可能使观看者眼睛受伤.

7.回应时间

回应时间是指液晶显示器各图元点对输入信号反应的速度,此值当然是越小越好.如果回应时间太长了,就有可能使液晶显示器在显示动态图像时,有尾影拖曳的感觉.一般的液晶显示器的回应时间在20～30ms之间.（编辑:

周晖>

HTPSLCD面板技术综观2006-6-26

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随著DVD影音光碟机与数位广播系统的普及,高解读度影像源的数量也正逐渐增加,前投影机,大萤幕HDTV液晶投影电视,以及其他家用投影机市场带动数位投影机的市场持续扩大.这一成长也刺激消费大众对於三片式LCD投影机之需求.本文将为读者解读三片式LCD投影机中的HTPSLCD面板,并介绍其特色.

随著日渐提高的商务演示文稿需求,以及最近在教育市场中开始提高的投影机应用,商用投影机HTPS面板的需求量也一直持续攀升.同时,DVD放影机与数字广播的普及也激发了顾客对於家用前投影机（Frontprojectors>与大萤幕LCD投影电视机（Large-screenprojectionTV>需求的快速成长.

长久以来HTPSLCD技术一直带领三片式LCD投影系统前进投影机市场,而在液晶光阀（liquid-crystallightvalve>的制造商中,以HTPSLCD技术为主的三片式LCD投影系统也拥有将近55%的全球市占率.这是由於更先进的液晶与高开口率技术,才能提供具有良好光效率,高亮度表现以及丰富色彩重现能力,且不会对眼睛或环境造成伤害的低功率HTPS产品.

何谓HTPS

HTPS是HighTemperaturePoly-Silicon的缩写,翻译成中文是"高温多晶矽"的意思,一般俗称高温玻璃.它是LCD显示家族中的一支,属於主动点矩阵式LCD（ActiveMatrixLCD>,因此,HTPS也是TFT（ThinFilmTransistor。

薄膜电晶体>的一种.

HTPSLCD为多晶矽TFTLCD的制程技术之一.之所以被称为高温玻璃,是因为在面板的制造过程中,有一道LaserAnneal（雷射退火>制程,它的温度超过摄氏1000度.在多晶矽制程发展初期,为要将玻璃基板之非晶矽结构转变成多晶矽结构,必须以摄氏1000度以上的高温氧化技术,才能将非晶矽结构特性转化为多晶矽结构.由於普通玻璃无法如此高温处理,只有石英玻璃才能如此处理,其价格较为昂贵且尺寸皆较小,故於多晶矽制程发展初期,厂商基於成本考量,多走非晶矽路线.

此外,另有一种同属於TFTLCD的LTPSLCD（LowTemperaturePoly-Silicon。

低温多晶矽>.LTPSLCD之所以称为低温,是由於其制程温度没有那麼高,仅约摄氏500～600度之谱,且依各个制造商的制程而稍有差异.低温多晶矽制程是利用准分子雷射作为热源,雷射光经过投射系统后,会产生能量均匀分布的雷射光束,投射於非晶矽结构的玻璃基板上,当非晶矽结构玻璃基板吸收准分子雷射的能量后,会转变成为多晶矽结构,因整个处理过程都是在摄氏600度以下完成,所以一般玻璃基板皆可适用.低温多晶矽技术主要特点在於改变液晶构造以提升传统非晶矽液晶技术性能及降低制造成本.由於LTPS技术可提升电子迁移率达200（cm2/V-sec>,有利於TFT组件小型化,并提高面板开口率,使得显示亮度增加,降低耗电率.此外,低温制程有利於使用玻璃基板,而可大幅降低生产成本.HTPS与LTPS其主要用途并不相同.

HTPSLCD应用领域

HTPS的应用领域,通常都是用来做为放大型的显示产品.例如液晶投影机,背投影电视等.一般来说,手机或是电脑的LCD萤幕,都是属於直视型,也就是使用者可以直接观看萤幕并读取资讯.HTPS虽然也是TFT的一种,但无法直接用於手机或电脑萤幕等用途.

HTPSLCD的应用大致分为下列三种:

OHD（OverHeadDisplay>,Helmet及LV（LightValve>.其主要用途介绍如下:

OHD:

抬头显示器,将影像投影在挡风玻璃上（或是透明玻璃>,用在汽车或是飞机上,在许多空战片当中可以一窥其面貌。

Helmet:

此处是指专门用在虚拟幻境（VirtualReality>头盔裏之显像。

LV:

可翻译成光阀.当HTPS在液晶投影机中动作的时候,由於所有的光线都会透过HTPS,并由HTPS来决定光穿透的程度,因此,它被称为"光之阀门".

HTPSLCD面板特色

HTPSLCD具有体积小,高解读度,高穿透度等优点,因此特别适合用来做为三片式穿透式液晶投影机.而使用HTPSLCD的三片式穿透式液晶投影机,具备了三项特色,可提供观赏者明亮,柔和及色彩正确自然的视觉经验.

自然的色彩（NaturalImages>

三片式LCD投影系统可准确地控制R,G,B三色并构成影像之画素,因此可让画面更自然生动.

舒服的视觉（GentleontheEyes>

快速移动画面与影像将不会出现色分离现象,例如彩虹现象（rainboweffect>等.

充足的亮度（BrightImages>

由於HTPSLCD采三色光全时投射因此其光效率非常高,使用者可以观赏明亮且清晰的影像.

目前生产HTPSLCD的厂商,共有Epson与及Sony两家厂商,而其中以Epson的产能最大,自西元1987年开始生产以来,至2004年7月已累计生产了2000万枚,目前Epson共有三座HTPS工厂,是全球最大的HTPSL