液晶显示技术02

2.1.3 液晶显示器件的色彩化的实现方法和原理
色彩化方式 实现方法 原理 液晶盒 分子排列 液晶 Nn，Np Np+Nn Np+D,Nn+D Ch+D,Np 被动部分 偏振片 其他 2片 无或1片 1片 2片 2片 2片 2片 2片 无 无 +双折射片 +彩色偏振片 +滤色片 +胆甾膜 +RGB微彩色膜
3.温度特性
液晶显示器件的使用温度范围比较窄，温度效应也 比较严重---------主要缺点。 温度过高：高于清亮点Tc时，液晶态会消失。 温度过低：响应速度会明显变慢，直至结晶使液晶 显示器件损坏。 目前：普通型--- 0-40度（静态驱动型）； 普通型--- 5-40度（动态驱动型）； 宽温型--- -10-60度。
典型TN型液晶显示器件为例：
两片光刻透明导电极图形的平板玻璃相对放置在一起， 使其间距6~7um，四周用环氧胶密封，但在一侧封装边上留 有一个开口，称为液晶注入口。液晶材料即是通过该注入口 在真空条件下注入的。注入后，用树脂将开口密封，再在次 液晶盒前后表面呈正交地贴上前后偏光片，即完成了一个液 晶显示器件。 作为扭曲向列型液晶显示器件，在液晶盒内表面还应制 作一层定向层。该定向层经定向处理后，可使液晶分子在液 晶盒内，在前后玻璃基板表面都呈沿面平行排列，而在前后 玻璃基板之间液晶分子又呈90度扭曲排列。
2.2.3 液晶显示器件的电极连接
液晶显示器件的电极图形虽然是看不见的透明导电图形， 但它决定了今后使用时所采用的控制和驱动方式。 根据显示像素，液晶显示器件可分为两大类： 段型（segmant） 点矩阵（matrix）：普通矩阵、有源矩阵。


1. 静态驱动段型电极排布
电极分布与普通七段段式数码管基本一致。段电极每个笔 端有一个引出线，对应的背电极则只有一个引线。
原理
电控旋光
紊流散射 电控二色 性染料 电控双折 射的光干 涉 光散身
液晶类 型
NP
Na离子 Np+D Ch+D
分子排列变化
沿面扭曲→垂直排 列 沿面（垂直）→紊 流态畴 沿面→垂面 垂面→沿面 焦锥→垂面 沿面→垂面 垂面→沿面 混合排列→垂面 沿面（垂面）→焦 锥、焦锥→垂面 沿面扭曲 180O~270O→垂面 沿面平行→沿面平 行 微囊中液晶各自异 向→垂面 垂面（沿面）→集 锥（沿面）→焦锥
注：Np：正性向列液晶； Nn：负性向列液晶； Ch：胆甾型液 晶；D：二色性染料； SMCo 近晶型液晶； SmA：热写入近晶 型液晶；PC：相变型；GH：宾主效应型；ECB：电控双折射 型； STN：超扭曲向列型； FLC ：铁电效应型； PDLC ：聚合 物分散型；DAP：负介电各向拌性向列液晶垂直于液晶盒表面 排列；HAN：正介电各向异性向列液晶一侧垂直于液晶盒表面， 另一侧平行于液晶盘表面排列；SBE：超扭曲双折射；SSFLC： 表面稳定铁电效应型；NCAP：弧线排列向列型。
2. 动态驱动段型电极排布
电极分布规则是前后对应电极必须按不同组合连接，以使在 任意前后一对对应电极通电时，只有一个像素电极被选通。
3. 普通点矩阵电极排布
实际上就是X方向和Y方向的两 组平行直线电极分布于前后玻璃 基板上。 只显示字符：每隔若干条电极有 一个间隔。 图形式点矩阵：无间隔。 为了不同需要，点矩阵的外引线 可以是单侧引出，也可以是双侧、 三侧、四侧引出。为了扩展普通 点矩阵的驱动能力，还有多重矩 阵及双屏矩阵等排布。
偏光片
2片
无
显示特性
无存储、可彩色化、可 有源化 单色显示 某些类型有存储性、单 色显示
显示状态
透过率变化引起对比度变 化 透明→白浊
GH型
1片或无
颜色浓度的变化或散射
ECB（HAN 型） PC型 STN型 （SBE型） SBE型） FLC型 （SSFLC） SSFLC） PDLC型 （NCAP） 热光型
沿面 90O扭曲
Np
微彩色膜方式 +RGB微彩色膜方式
TN或STN
Np
商品性分类 实际应用中有时并非需要从原理、结构上去区分，而更 多是要从商品角度、显示方式或显示性能上去区分，这样对 工程技术人员来说更实际，使用更方便些。
从商品形式上可分为两大类：液晶显示器件(( LCD)、液 晶显示模块。 从显示方式上可分为正性显示、负性显示、透过型显示、 反射型显示、半透过型显示、单色显示和彩色显示等。 从显示性能上可分为常温显示、宽温显示、段形显示、 点阵显示、字符显示、图形显示、图像显示、非存储型显示、 存储型显示等。
基本测试系统是在规定标准、恒定照明条件和一个 恒定温度条件下进行测定的。
1996年，由GB4619-1996代替GB4619-84.
2.3.2 基本特性 1.电光特性
（1）阈值电压不明显；电光响应的陡度不够大，不 适应多路驱动。目前最好8-16路。 （2）电光响应速度慢；以前TN型液晶显示器的响 应速度只有50-100ms。目前液晶电视可达到4ms。 （3）光透过和光关闭不彻底；由于液晶分子排列有 序参数不可能达到1. （4）电光响应与工作电压有关。
2.透射式 TN型液晶也可以工作于透射式。
当上下两块玻璃之间没有施加电压时, 液晶的排列会依照上下 两块玻璃的配向膜而定. 对于TN型的液晶来说, 上下的配向膜 的角度差恰为90度，所以液晶分子的排列由上而下会自动旋 转90度, 当入射的光线经过上面的偏光板时, 会只剩下单方向 极化的光波. 通过液晶分子时, 由于液晶分子总共旋转了90 度, 所以当光波到达下层偏光板时, 光波的极化方向恰好转了 90度. 而下层的偏光板与上层偏光板, 角度也是恰好差异90度。 所以光线便可以顺利的通过, 但是如果对上下两块玻璃之间施 加电压时, 由于TN型液晶多为介电系数异方性为正型的液晶 (ε// >ε⊥), 所以从图中便可以看到, 液晶分子的排列都变成站立 着的. 此时通过上层偏光板的单方向的极化光波, 经过液晶分 子时便不会改变极化方向, 因此就无法通过下层偏光板.
液晶显示器件3大基本部件： （1）玻璃基板
玻璃基板是一种表面极其平整的浮法生产的薄玻璃片。 在表面蒸镀一层In2O3或者SnO2透明导电层，即ITO层。经光 刻加工制成透明导电图形。这些图形由像素图形和外引线图 形组成。因此，外引线不能进行传统的锡焊，只能通过导电 橡胶条或导电胶带等进行连接。如果划伤、割断或腐蚀，就 会制成器件报废。
（2）液晶材料
液晶材料是液晶显示器件的主体。不同器件使用的液 晶材料不同。液晶材料大都是由几种乃至几十种单体液晶材 料混合而成，每种材料都有自己固定的清亮点TL和结晶点TS。 因此要求液晶显示器件必须使用或保存在清亮点和结晶点之 间的一定的温度范围内。 如果温度过低，结晶会破坏液晶显示器件的定向层 如果温度过高，液晶会失去液晶态。
Nn、Np
2片
电控多色显示
电控多种干涉色显示
透明→白浊 白浊→透明 黄蓝对比或黑白对比
Np+Ch Nn+Ch Np
无
有存储 黄蓝模式及黑白模式路 性好
光干涉
2片
光干涉
N+SmC
O
2片
高速响应及存储
黑白对比
光散射
Np+聚合 物 AmA,Ch Nn聚合 物
无
高速无阈值
散射态→透明 透明→散射
光散射
无
有存储性能激光写入
电光效应 电场效应
液晶显示器件分类 扭曲向列型（TN） 宾主效应型（GH） 相变型（PC） 电控双折射型（ECB） 铁电效应型（FLC） 超扭曲向列型（STN） 聚合物分散型（PDLC） 动态散射型（DS） 激光写入型 胆甾热变色型
电流效应 热光效应
2.1.2根据工作模式分类
工作模式
TN型
DS型
2.电气特性
TN型液晶显示器件是一种电场效应器件，内阻很大， 电阻率达1010Ω/cm2以上，电容仅为几pF/cm2，因 此只要施加很小电压即可在液晶层两侧之间建立一 个电场。电流不到1.0uA/cm2。 TN型液晶显示器件可以认为是容抗型器件。交流驱 动时，驱动频率对驱动电流影响较大。 比如：频率由32Hz提高到200Hz，驱动电流会增加 5-10倍。
（3）基片表面变形取向处理法
将原来光滑的基片表面变成不光滑表面，通过不光滑表面与 液晶的弹性相互作用，使液晶分子成一定的排列方向而 固定下来。 主要作用：可以使液晶分子的平行排列和倾斜排列方向固定 下来，这是前两种方法所不能实现的。 常用方法： A. 摩擦法：用棉花、人造棉、尼龙等顺着一定方向轻轻摩 擦基片表面或经过平行取向剂处理过的基片表面。 B. 倾斜蒸镀法：把取向剂（如氧化硅）蒸镀到基片上，镀 层厚度为10-100nm。经过蒸镀后，基片表面上形成的 波纹表面与液晶分子相互作用，能实现特定的分子排列。

2.2 液晶显示器件的基本结构
液晶显示器件由于类型、用途不同，其结构不可能完成相同。 但是，它们的基本形态和结构却是大同小异的。
2.2.1 TN 型LCD(Twisted Nematic)基本结构
典型的液晶显示器件主要由偏光片、前玻璃、 封接边、后玻璃等大部件构成。 不同类型的液晶显示器件的部分部件可能会有 不同，如相变型、PDLC、多稳态型液晶显示器件 没有偏光片，有源矩阵型液晶显示器件在基板上制 作有源矩阵电路等。但是所有液晶显示器件都可以 看作是由两片刻有透明导电电极的基板，中间夹有 一个液晶层，封装成一个扁平盒构成。 如果需要偏光片，则将偏光片贴在导电玻璃的 外表面上。
行同步列分割电极排布。
4. 有源矩阵电极排布
有源矩阵电极与普通液晶显示器件电极不同，以TFT-LCD为例， 其矩阵电极和有源器件均在同一侧玻璃基板是，另一片玻璃基 板上只是一个公共电极。
2.3 液晶显示器件的主要性能参量
2.3.1 基本测试系统 液晶显示器件的基本测试系统是一套专用的电光测 试系统。 分为透射式、反பைடு நூலகம்式。
（3）偏光片
偏光片是用塑料薄膜材料制成。上面涂有一层光学压敏 胶，可以贴在液晶盒的表面，前偏光片表面还有一层保护膜， 使用时应该揭去。 偏光片怕高温、高湿，会发生退偏振或起泡。
2.2.2 液晶分子的沿面排列
1.分子排列的种类
2.液晶分子排列的方法
液晶分子的沿面排列取决于液晶与基片所构成的界面状 态的取向效果。基片表面的具体处理方法：直接处理法、间 接处理法和基片表面变形取向处理法3种。 （1）直接处理法 特点：用具有垂直取向能力或平行取向能力的取向剂对基片 表面进行直接处理。在取向剂与液晶分子间产生的范德华力、 偶极子之间的引力和氢键等物理化学的相互作用力是液晶分 子的主要作用力。 （2）间接处理法 特点：将取向剂（如卵磷脂、二元脂肪酸等）溶解在液晶中， 注入到液晶盒中后，取向剂从液晶中析出而吸附在基片表面。 优点：取向工艺简化。 缺点：液晶中加入相当量的取向剂，会是液晶性能劣化，其 取向效果和可靠性和持久性比直接取向处理法差。
第2章 液晶显示器件
液晶显示器件的分类 液晶显示器件的基本结构 液晶显示器件的主要性能参量 常见的液晶显示器件

2.1 液晶显示器件的分类
2.1.1根据电光效应分类 所谓电光效应实际上是在电的作用下，使液晶分 子的初始排列改变为其他的排列形式、从而使液晶盒 的光学性质发生变化，也就是用“电”通过液晶对 “光”进行调制。 目前发现的电光效应：电场效应、电流效应、热 光效应和电热写入效应。
电控双折射方 电控液晶分子排列 电控双折射引起的 垂面、沿面 式（ECB） 倾角 干涉色 混合 多向色方式 宾主效应型GH）、 染料二色性、二色 垂面、沿面 二色性染料液晶 性染料液晶 平面焦锥 +双折射片 +彩色偏振片 +滤色片 +胆甾膜 干涉色 二色性 滤色 选择光散射 RGB 滤色混合
扭曲向列方式
2.4 常见的液晶显示器件

液晶显示的三种方式：反射式、透射式、投影式。 简单介绍：扭曲向列液晶显示器件（TN型）、 动态散射液晶显示器件（DS）、 电控双折射液晶显示器件、 宾主彩色液晶显示器件（GH）。

2.4.1 液晶显示的3种方式
1.反射式 反射式可以利用外光，介绍功率，TN型液晶显示器 件一般工作在反射式。 入射光先穿过液晶盒，然后被反射器反射。反射器 由一个漫反射器和一个镜面组成，他们粘附在底玻 璃外表面上。当上下两个偏振片正交且没有加电时， 光通过上偏光片，变成线偏振光，经过液晶层时， 偏振方向旋转90°，刚好可通过下偏光片到达反射 器，反射回来的光的偏光性没有改变，又再次穿过 液晶盒和上偏光片到达人眼。当加上足够高的电压 后，液晶分子将于电场平行，光的偏振面不再发生 旋转，所以光不能穿过液晶盒到达发射面。