液晶显示器模组LCM简介分析

液晶显示器模组(LCM)简介
• LCM的结构和工作原理 • 液晶简介 • TFT技术 • 背光技术 • 产业现状和未来
液晶显示器件（LCD）
• 什么是液晶？
液晶的发现
• 液晶的发现可追溯到19世纪末，1888年奥地利的 植物学家F·Reinitzer在作加热胆甾醇的苯甲酸脂 实验时发现，当加热使温度升高到一定程度后， 结晶的固体开始深解。但溶化后不是透明的液体， 而是一种呈混浊态的粘稠液体，并发出多彩而美 丽的珍珠光泽。当再进一步升温后，才变成透明 的液体。这种混浊态粘稠的液体是什么呢？
• 近晶相液晶（Smectic）又称层 状液晶
隧道显微镜下的近晶相 层状液晶
• 近晶相液晶按层状排列，由棒状或条状分 子呈二维有序排列组成。层内分子长轴相 互平行，其方向可以垂直于层面或与层面 成倾斜排列。层与层之间的作用较弱，容 易滑动，因此具有二维的流动特性。近晶 相液晶的粘度与表面张力都较大，用手摸 有似肥皂的滑涩感，对外界的电、磁、温 度变化都不敏感。这种液晶光学上显示正 的双折射性。
液晶显示器模组(LCM)简介
• LCM的结构和工作原理 • 液晶简介 • TFT技术 • 背光技术 • 产业现状和未来
TFT-LCD基本构造与原理
TFT液晶显示原理 TFT型的液晶显示器较为复杂，主要的构成包括了，萤光管、导光板、偏光板、
滤光板、玻璃基板、配向膜、液晶材料、薄模式晶体管等等。首先液晶显示器必须 先利用背光源，也就是萤光灯管投射出光源，这些光源会先经过一个偏光板然后再 经过液晶，这时液晶分子的排列方式进而改变穿透液晶的光线角度。然后这些光线 接下来还必须经过前方的彩色的滤光膜与另一块偏光板。因此我们只要改变刺激液 晶的电压值就可以控制最后出现的光线强度与色彩，并进而能在液晶面板上变化出 有不同深浅的颜色组合了。
• 他把这种粘稠而混浊的液体放到偏光显微镜下观 察，发现这种液体具有双折射性。
• 于是德国物理学家D·Leimann将其命名为“液 晶”，简称为“LC”。在这以后用它制成的液晶显 示器件被称为LCD。
扫描电镜下的液晶结构
液晶态是物质的一种形态
• 液晶实际上是物质的一种形态，也有人称 其为物质的第四态。
液晶一般都呈现正单轴晶体的光学性质。
• 胆甾型液晶具有负单轴晶体的光学性质，
这是因为：
1
nO
Fra Baidu bibliotek
1 2
(n//
2
n 2 ) 2
ne n
n ne nO 0
液晶器件所基于的三种光学特性
由于液晶具有单轴晶体的光学各向异性，所以具有 以下光学特性： – 1）能使入射光沿液晶分子偶极矩的方向偏转； – 2）使入射的偏光状态，及偏光轴方向发生变化； – 3）使入射的左旋及右旋偏光产生对应的透过或
• 液晶分为两大类：溶致液晶和热致液晶。 前者要溶解在水或有机溶剂中才显示出液 晶态，后者则要在一定的温度范围内才呈 现出液晶状态。
• 作为显示技术应用的液晶都是热致液晶。
液晶分类（按热致液晶分子排列状态）
• 向列相液晶（Nematic）又称丝 状液晶
向列液晶在偏光显微镜下的图
• 向列型液晶由长径比很大的棒状分子组成， 保持与轴向平行的排列状态。因为分子的 重心杂乱无序，并容易顺着长轴方向自由 移动，所以像液体一样富于流动性。正由 于向列型液晶分子的这种一致排列，使得 它的光学特性很像单轴晶体，呈正的双折 射性。对外界的电、磁、温度、应力都比 较敏感，是显示器件上广泛使用的材料。
– 胆甾型液晶具有负的双折射性质。一定强度的 电场、磁场也可使胆甾相液晶转变为向列相液 晶。
– 胆甾相液晶易受外力的影响，特别对温度敏感， 由于温度主要引起螺距的改变，因此胆甾相液 晶随温度改变颜色。
液晶的光电特性
• （1）液晶的各向异性
//
• P型液晶 （Δε>0）正介电各向异性液晶 • N型液晶（Δε<0）负介电各向异性液晶
液晶分Kii子 沿K11液晶合玻璃表面排列
时， Kii
K
；当液晶分子垂直于玻璃表面
33
时，Kii K11 ；(而K3当3 液2K晶22分) /子4 扭曲排列
时，
。
• 换算为电V压th EC d
1
• 即阈值电V压th (Kii / ) 2
（2）液晶的双折射
• •
以向列P型液为晶例有，n长// 轴 为n光，轴所以neΔn>n0// ，n即0 向 n列
TFT-LCD面板的基本结构是一个由上下两片导电玻璃基板中间夹一层液 晶制成的液晶盒。主要由偏光片、玻璃基板、控制IC、彩色滤光片等构成， 前端LCD面板贴上彩色滤光片，后端TFT面板上制作薄膜晶体管(TFT)，四周 采用密封胶框密封，再两片玻璃基板外侧分别贴偏光片。当向液晶盒施加 电压于时，液晶分子开始偏转，光线穿过液晶层后在前端LCD面板上产生一 个画素。背光模块位于TFT-Array面板之后负责提供光源。彩色滤光片给予 每一个画素特定的颜色。结合每一个不同颜色的画素所呈现出的就是面板 前端的影像。
• 胆甾相液晶（Cholestevic），也称螺旋状液晶
– 胆甾型液晶和近晶型一样具有层状结构，但层 内分子排列则与向列型液晶类似，分子长轴在 层内是相互平行的，而在垂直这个平面上，每 层分子都会旋转一个角度。
– 液晶整体呈螺旋结构。螺距的长度是可见光波 长的数量级。
– 由于胆甾型液晶的分子排列旋转方向可以是左 旋，也可以是右旋，当螺距与某一波长接近时， 会引起这个波长光的布拉格散射，呈某一种色 彩。
液晶短轴方向ε∥ 液晶短轴方向ε⊥
外场作用下的取向
• 在外电场作用下，分子的排列极易发生变 化，P型液晶分子长轴方向平行于外电场方 向，N型液晶分子长轴方向垂直于外电场方 向。
• 目前液晶显示器主要应用P型液晶。 • 使 为液晶EC分子d排(K列ii /发生) 12变化的临界电场强度
K ii
• 式中 为弹性常数，d为液晶盒的厚度。当
反射。 液晶器件基本就是根据这三种光学特设计制造的。
（3）液晶的电光效应
• 液晶材料在施加电场（电流）时，其光学 性质会发生变化，这种效应称为液晶的电 光效应。
• 液晶的电光效应在液晶显示器的设计中被 广泛采用。目前发现的电光效应种类很多，