液晶显示器的原理PPT课件
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LCD液晶显示器 ppt课件
• 19世纪末，发现液晶现象
– 某些有机物（胡萝卜胆固醇的衍生物）加热融化 不 透明浑浊液态 透明液态
– 浑浊液态的有机物具有与晶体相似的性质 “液晶”
ppt课件
3
3
液晶显示的发展过程
• 液晶显示最早研究与应用
– 1961，美国无线电公司（RCA）Williams发现动态散射 (DSM)液晶
– 1968，RCA的Heilmeir基于 DSM 研制出第一个液晶显 示器件
• 瓦量级（不包括背光源）
– 工作电压电流低，几乎不会劣化，寿命受限于显示器 的其它部件（如背光源）
ppt课件
11
11
早期主要缺点及现状
• 早期主要缺点:
– 分辨率低 – 显示视角小
• 不同方向入射光透射率不同 视角小（30~40 ） – 响应速度慢
• 外加电场改变液晶分子排列响应速度慢 （100~200ms）
IPS液晶工作原理
ppt课件
41
41
取向分割技术
显示？ 2000s，出现中小尺寸液晶电视。 • 2000s，在大屏幕电视上，PDP相对于液晶更有优势？ 2010s，液晶在电视显示占主导地位。
ppt课件
7
7
液晶显示的典型产品
小尺寸、低分辨率、黑白 大尺寸、高分辨率、彩色
ppt课件
8
8
液晶显示的发展过程
• 目前产业现状
– 日本、韩国、中国三足鼎立，为争夺市场激励竞争
视等
ppt课件
6
6
液晶显示发展的有趣现象
• RCA时期，液晶只能做数字显示，不能做图像显示？ RCA出售液晶专利，停止液晶研究。 1970s开始，日本开始发展液晶显示，根据个人电
– 某些有机物（胡萝卜胆固醇的衍生物）加热融化 不 透明浑浊液态 透明液态
– 浑浊液态的有机物具有与晶体相似的性质 “液晶”
ppt课件
3
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液晶显示的发展过程
• 液晶显示最早研究与应用
– 1961，美国无线电公司（RCA）Williams发现动态散射 (DSM)液晶
– 1968，RCA的Heilmeir基于 DSM 研制出第一个液晶显 示器件
• 瓦量级（不包括背光源）
– 工作电压电流低，几乎不会劣化，寿命受限于显示器 的其它部件（如背光源）
ppt课件
11
11
早期主要缺点及现状
• 早期主要缺点:
– 分辨率低 – 显示视角小
• 不同方向入射光透射率不同 视角小（30~40 ） – 响应速度慢
• 外加电场改变液晶分子排列响应速度慢 （100~200ms）
IPS液晶工作原理
ppt课件
41
41
取向分割技术
显示？ 2000s，出现中小尺寸液晶电视。 • 2000s，在大屏幕电视上，PDP相对于液晶更有优势？ 2010s，液晶在电视显示占主导地位。
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7
7
液晶显示的典型产品
小尺寸、低分辨率、黑白 大尺寸、高分辨率、彩色
ppt课件
8
8
液晶显示的发展过程
• 目前产业现状
– 日本、韩国、中国三足鼎立，为争夺市场激励竞争
视等
ppt课件
6
6
液晶显示发展的有趣现象
• RCA时期，液晶只能做数字显示，不能做图像显示？ RCA出售液晶专利，停止液晶研究。 1970s开始，日本开始发展液晶显示，根据个人电
第二讲液晶显示器件基础ppt课件
同，有不同的折射率）的合二为一的物质。
近晶相液晶：分子排列成层，层内分子长轴相互平行。分子排列整齐，其规整性接
近晶体，具有二维有序性。
向列相液晶：棒状分子仍保持着与分子轴方向平行的排列状态，但没有近晶相液晶
的层状结构。分子的质心混乱无序。与近晶相相比，向列相液晶的粘度小，富于流
动性。分子的排列和运动比较自由，对外界作用相当敏感，因而应用广泛。
响应速度
响应速度是指信号由白到黑，由黑到白转换所需时间。
21
PPI与分辨率
4.LCD的显示性能
东芝在EDEX大展发布最新研制的200PPI真正高分辨率TFT液晶显示屏。 PPI所表示的是每平方英寸所拥有的像素（Pixel）数目。 因此PPI数值越高，即代表显示屏能够以越高的密度显示图像。 显示的密度越高，拟真度就越高。
胆甾相液晶：液晶分子呈扁平形状，排列成层，层内分子相互平行。不同层的分子
长轴方向稍有变化，沿层的法线方向排列成螺旋结构。
2
偏振片的偏光作用
1.液晶显示器原理
光源
偏振片
光行进方向 穿 过 轴
吸收轴
3
偏振片的工作原理
1.液晶显示器原理
光源
光源
垂直时不透光
平行时透光
4
液晶显示原理(长白模式）
1.液晶显示器原理
10
有源矩阵
2.液晶显示器的分类
有源矩阵LCD：有有源器件，在纵列像素电极X和横列像 素电极Y交点上构成，其有源器件一侧连接数据信号，另 一侧有平行板电容，其电容间加入液晶材料构成像素。
11
有源矩阵与无源矩阵对比
2.液晶显示器的分类
无源矩阵的缺点： • 存在交叉串扰现象； • 随着行列电极数目的增加 交叉效应的 程 度 会 加 剧； • 扫描行数Ｎ 很大时，会失去显示功能 ； • 显示对比度伴随显示容量的增加而迅速降低 ； 有源矩阵的优点： • 无行间串扰； • ＬＣＤ的扫描行数从理论上讲可以做到无穷，实现大容量
近晶相液晶：分子排列成层，层内分子长轴相互平行。分子排列整齐，其规整性接
近晶体，具有二维有序性。
向列相液晶：棒状分子仍保持着与分子轴方向平行的排列状态，但没有近晶相液晶
的层状结构。分子的质心混乱无序。与近晶相相比，向列相液晶的粘度小，富于流
动性。分子的排列和运动比较自由，对外界作用相当敏感，因而应用广泛。
响应速度
响应速度是指信号由白到黑，由黑到白转换所需时间。
21
PPI与分辨率
4.LCD的显示性能
东芝在EDEX大展发布最新研制的200PPI真正高分辨率TFT液晶显示屏。 PPI所表示的是每平方英寸所拥有的像素（Pixel）数目。 因此PPI数值越高，即代表显示屏能够以越高的密度显示图像。 显示的密度越高，拟真度就越高。
胆甾相液晶：液晶分子呈扁平形状，排列成层，层内分子相互平行。不同层的分子
长轴方向稍有变化，沿层的法线方向排列成螺旋结构。
2
偏振片的偏光作用
1.液晶显示器原理
光源
偏振片
光行进方向 穿 过 轴
吸收轴
3
偏振片的工作原理
1.液晶显示器原理
光源
光源
垂直时不透光
平行时透光
4
液晶显示原理(长白模式）
1.液晶显示器原理
10
有源矩阵
2.液晶显示器的分类
有源矩阵LCD：有有源器件，在纵列像素电极X和横列像 素电极Y交点上构成，其有源器件一侧连接数据信号，另 一侧有平行板电容，其电容间加入液晶材料构成像素。
11
有源矩阵与无源矩阵对比
2.液晶显示器的分类
无源矩阵的缺点： • 存在交叉串扰现象； • 随着行列电极数目的增加 交叉效应的 程 度 会 加 剧； • 扫描行数Ｎ 很大时，会失去显示功能 ； • 显示对比度伴随显示容量的增加而迅速降低 ； 有源矩阵的优点： • 无行间串扰； • ＬＣＤ的扫描行数从理论上讲可以做到无穷，实现大容量
《液晶显示技术》ppt课件
80 40 20 10
5
= 0°
Yang, IDRC’91, p.68
4个区域 TN
180o
Storage Capacitor
270o
宽视角 有旋转位移线 反响摩擦; 光取向
q=10 20 30 40 50 90o
80 40 20 10 5
f=0 o
Chen et al, SID’95, p.865; Nam et al, SID’97, p.933
表了关于２７０度的超双折射效应的研讨成果 • 双折射控制方式〔ＥＣＢ〕： • 高分子分散液晶：利用液晶与高分子聚合物的光散射景象
的液晶，不需求偏振片 • 存储功能突出的相变方式：适用于功耗低、电池驱动的便
携式终端 • 高速呼应性突出的铁电液晶。
液晶技术的新进展
• 采用ＴＦＴ型ａｃｔｉｖｅ素子进展驱动 • 利用色滤光镜制造工艺发明颜色斑斓的画面 • 低反射液晶显示技术 • 先进的延续料界结晶硅液晶显示技术 • 超宽视角技术 • 超黑晶技术 • 超高开口率技术 • 反光低反射技术
普通的 MVA CR=10
优化的MVA 在一切的角度CR>10
颜色位移的改善
呼应时间的改善
Conventional MVA
New MVA + overdrive
Average: 29.3 ms
Average: 11.6 ms
三星的专利
Off-State (Black)
On-State (White)
的陈列方向发生变化，由于陈列方向的改动，按 照一定的偏振方向入射的光，将在液晶中发生双 折射景象。 • 3〕动态散射： • 4〕旋光效应： • 5〕宾主效应：
液晶显示器件的显示方式
5
= 0°
Yang, IDRC’91, p.68
4个区域 TN
180o
Storage Capacitor
270o
宽视角 有旋转位移线 反响摩擦; 光取向
q=10 20 30 40 50 90o
80 40 20 10 5
f=0 o
Chen et al, SID’95, p.865; Nam et al, SID’97, p.933
表了关于２７０度的超双折射效应的研讨成果 • 双折射控制方式〔ＥＣＢ〕： • 高分子分散液晶：利用液晶与高分子聚合物的光散射景象
的液晶，不需求偏振片 • 存储功能突出的相变方式：适用于功耗低、电池驱动的便
携式终端 • 高速呼应性突出的铁电液晶。
液晶技术的新进展
• 采用ＴＦＴ型ａｃｔｉｖｅ素子进展驱动 • 利用色滤光镜制造工艺发明颜色斑斓的画面 • 低反射液晶显示技术 • 先进的延续料界结晶硅液晶显示技术 • 超宽视角技术 • 超黑晶技术 • 超高开口率技术 • 反光低反射技术
普通的 MVA CR=10
优化的MVA 在一切的角度CR>10
颜色位移的改善
呼应时间的改善
Conventional MVA
New MVA + overdrive
Average: 29.3 ms
Average: 11.6 ms
三星的专利
Off-State (Black)
On-State (White)
的陈列方向发生变化，由于陈列方向的改动，按 照一定的偏振方向入射的光，将在液晶中发生双 折射景象。 • 3〕动态散射： • 4〕旋光效应： • 5〕宾主效应：
液晶显示器件的显示方式
LCD液晶显示器结构原理-PPT精选文档
液晶面板（液晶屏）的原理
• 液晶是一种介于固态和液态之间的物质，是具有规则性分 子排列的有机化合物。如果把 它加热会呈现透明状的液 体状态，把它冷却则会出现结晶颗粒的混浊固体状态，具 有液体与 晶体的特性，故称之为“液晶”。液晶显示的 原理简单地说，就是将置于两个电极之间的液 晶通电， 液晶分子的排列顺序在电极通电时会发生改变，从而改变 透射光的光路，实现对影 像的控制。 • 液晶面板按照控制方式的不同可分为被动矩阵式（无源矩 阵式）LCD 及主动矩阵式（有 • 源矩阵式）LCD 两种。
• 框胶(Sealant)及 spacer • 在 TFT LCD 的切面结构图中另外还有框胶与 spacer 两种结构成分. 其中框胶的用途, 就是要 让液晶面板中的上下两层玻璃, 能够紧密黏住, 并且提供面板中的液晶分子与外界 的阻隔,所以 框胶正如其名,是围绕于面板四周, 将液晶分子框 限于面板之内. 而 spacer 主 要是提供上下两层 玻璃的支撑, 它必须均匀的分布在玻璃基板上, 不然一但分布不均造成 部分 spacer 聚集在一 起, 反而会阻碍光线通过, 也无 法维持上 下两 片玻璃的适当 间隙 • (gap), 会成电场分布不均的现象, 进而影响液晶 的灰阶表现。
• 背光板(back light, BL) • 在一般的 CRT 屏幕, 是利用高速的电子枪发射出电子, 打击在银光幕上的荧光粉, • 藉以产生亮光, 来显示出画面. 然而液晶显示器本身, 仅能控制光线通过的亮度, 本身并 无发光的功能. 因此, 液晶显示器就必须加上一个背光板, 来提供一个高亮度, 而且亮度分 布均匀的光源. 我们在上面的 TFT LCD 的 切面结构图中可以看到, 组成背光板的主要零件有 灯管 (冷阴极管), 反射板, 导光板, prism sheet, 扩散板等 等. 灯管是主要的发光零件, 藉由导光板, 将光线分布到 各处. 而反射板则将光线限制住都只往 TFT LCD 的方 向前进. 最 后藉由 prism sheet 及扩散板的帮忙, 将 光线均匀的分布到各个区域去, 提供给 TFT LCD 一个 明亮的光源. 而 TFT LCD 则藉由电压控制液晶的转动, 控制通过光线的亮度, 藉以形成 不同的灰阶.
液晶显示器原理及其制程论述PPT课件( 41页)
二、優缺點：
優點 1.Monitor造型多元化 2.產品EMI問題單純化 3.Monitor厚度減少 4.晶片功能整合,降低成本 5.面板廠利潤空間增大 6.產品應用領域較廣
缺點 1.尚無標準化的產品 2.因應客戶需求衍生品種多,設計投資增加 3.庫存管理問題
三.製程簡介
組立
組檢
漏電/接地 測試
粘接對位組立後之上下基板,及框出液晶 注入之範圍 導通TFT基板Gate側之Common電極與CF之 Common電極,使兩者等電位 注入液晶於面板內及將注入口以UV膠 塗封 液晶再配向,使液晶晶格排列均一化
PI 噴嘴
PI 膜印刷
Anylox Roller
Doctor Plate 印刷凸板
印刷 Roller
Scalar
LCM Timing Controller
3.3V
Scalar
Function
5.0V
TMDS RX
ADC
EDID
EDID
MCU OSD
Power Input
DC +12V
DVI-D Connector
Digital Image Signals
Analog D-Sub
Analog Image Signals
OSD Key Connector
To OSD Key Board
Smart Panel成品
直流電源 輸入
控制面板 (OSD)
Inverter -逆變器
電磁波干擾 遮沒鐵蓋
類比輸入 數位輸入
1024x768@60Hz 65MHz
• 1024:Dot(點) • 768:Line(掃描線) • 60:Hz(赫芝) • 65:MHz
《液晶显示技术》课件
提高分辨率和增加视角范围
总结词
高分辨率和大视角范围是液晶显示技术的重要发展方向，将有助于提升显示效果和用户 体验。
详细描述
目前，液晶显示技术已经可以实现高分辨率显示，但仍需进一步优化像素结构和排列方 式，以提高显示清晰度和细腻度。同时，通过采用特殊的视角控制技术，如广角补偿膜 和多层扩散器等，可以扩大液晶显示器的视角范围，使观众在不同角度都能获得良好的
环保
液晶显示器不含汞等有害物质，对环 境友好，符合绿色环保的要求。
缺点
视角有限
响应速度
液晶显示器的视角相对较小，超过一定角 度观看时，图像可能会出现失真或颜色失 真。
液晶显示器的响应速度相对较慢，对于高 速动态图像可能会出现模糊或拖尾现象。
价格较高
不适合阳光下使用
液晶显示器相比一些传统的CRT显示器，价 格较高，可能会增加采购成本。
1990年代至今
液晶显示技术不断创新发展， 分辨率、色彩表现、视角等技 术指标不断提升，应用领域不
断扩大。
液晶显示技术的应用领域
电子产品
液晶电视、显示器、笔记本电脑、平板电脑 、手机等。
医疗设备
血压计、血糖仪、监护仪等医疗设备的显示 屏。
工业控制
各种仪表盘、显示屏等。
安防监控
监控显示屏、摄像机取景器等。
《液晶显示技术》 ppt课件
contents
目录
• 液晶显示技术概述 • 液晶显示技术原理 • 液晶显示技术的主要类型 • 液晶显示技术的优缺点 • 液晶显示技术的发展趋势和未来展望 • 液晶显示技术的应用实例
01
CATALOGUE
液晶显示技术概述
液晶显示技术的定义
01
液晶显示技术是一种利用液晶材 料特性实现信息显示的平板显示 技术。
LCD结构及显示原理ppt课件
★ TFT-LCD(Thin Film Transistor Liquid Crystal Disply)即薄膜晶體管的有源矩陣液 晶顯示﹐它是目前LCD市場
4
普通STN类LCD结构图示:
5
TFT-LCD 結构---- (Side View)
Glass substrate Black matrix
導通的作用; ITO有阻值, 越厚其阻值越低; 框膠:形成密閉的空間,供液晶注入; 間隙子:cell內間隙子,框間隙子,導電間隙子 液晶LC:有旋光性,與面板底色有關;
PI膜:又稱配向膜, PI:是聚酰亚胺的英文缩写;
7
PI膜
在LCD生产时 是将PI液(聚酰 亚胺酸)经APR 板印刷在玻璃 上, 经高温烘 烤生成PI膜,再 经过磨擦工艺Line部分
18
Assembly Line部分:
19
20
Edge light Driver LSI Light diffuser Spacer Waveguide Prism Reflector
plate sheet
6
LCD 結构
LCD由三大組成部分構成: 玻璃基板、液晶、偏光片 ITO: Indium Tin Oxide氧化銦錫, 作為電极起上下
Sealant TFT Polarizer film
Color filter
Anisotropic conductor film
TAB Connection Control IC
Printed circuit board
Protective film
Common electrode Alignment film Liquid crystal Capacitor Display electrode Polarizer
4
普通STN类LCD结构图示:
5
TFT-LCD 結构---- (Side View)
Glass substrate Black matrix
導通的作用; ITO有阻值, 越厚其阻值越低; 框膠:形成密閉的空間,供液晶注入; 間隙子:cell內間隙子,框間隙子,導電間隙子 液晶LC:有旋光性,與面板底色有關;
PI膜:又稱配向膜, PI:是聚酰亚胺的英文缩写;
7
PI膜
在LCD生产时 是将PI液(聚酰 亚胺酸)经APR 板印刷在玻璃 上, 经高温烘 烤生成PI膜,再 经过磨擦工艺Line部分
18
Assembly Line部分:
19
20
Edge light Driver LSI Light diffuser Spacer Waveguide Prism Reflector
plate sheet
6
LCD 結构
LCD由三大組成部分構成: 玻璃基板、液晶、偏光片 ITO: Indium Tin Oxide氧化銦錫, 作為電极起上下
Sealant TFT Polarizer film
Color filter
Anisotropic conductor film
TAB Connection Control IC
Printed circuit board
Protective film
Common electrode Alignment film Liquid crystal Capacitor Display electrode Polarizer
液晶显示器PPT课件
4.11 LCD 控制器
4.11.1 LCD工作原理
如图4-24 所示，LCD 的横截面很像 是很多层三明治叠在一起。每面最外一 层是透明的玻璃基体，玻璃基体中间就 是薄膜电晶体。颜色过滤器和液晶层可 以显示出红、蓝和绿三种最基本的颜色。 通常，LCD后面都有照明灯以显示画面。
1
一般只要电流不变动，液晶都在非结 晶状态。这时液晶允许任何光线通过。
如果一台LCD的分辨率可以达 到1024 x 768 像素 (SVGA)，它就 有那么多像素可以显示。
3
4.11.2 S3C44B0X LCD 控制器介绍
S3C44B0X内置LCD控制器可以支持规格 为每像素2位（4级灰度）或每像素4位（16级灰 度）的黑白LCD。也可以支持每像素8位（256 级颜色）的彩色LCD屏。
➢主设备串行比特时钟发生器（主设备模式），将从主设 备时钟中分频得到串行比特数时钟；
➢声道发生器和状态器 生成和控制IISCLK和IISLRCK， 并且控制数据的接受和发送；
➢16移位寄存器在发送数据时将数据由串变并，接收数据 时做相反的动作。
25
4.12.2 传输方式
1．正常传输模式：
IIS控制寄存器有一个FIFO准备好标志位， 当发送数据时，如果发送FIFO不空，该标志为 1，FIFO准备好发送数据，如果送FIFO为空， 该标志为0。
VFRAME信号的频率与LCDCON1和 LCDCON2寄存器中的WLH（VLINE脉冲宽 度）,WHLY（VLINE脉冲之后VCLK的延时 宽度），HOZVAL,VLINEBLANK,和 LINEVAL有关。
19
大多数的LCD驱动器需要适应的帧 频率，LM057QC1T01的帧频率范围是 70Hz～80Hz。
4.11.1 LCD工作原理
如图4-24 所示，LCD 的横截面很像 是很多层三明治叠在一起。每面最外一 层是透明的玻璃基体，玻璃基体中间就 是薄膜电晶体。颜色过滤器和液晶层可 以显示出红、蓝和绿三种最基本的颜色。 通常，LCD后面都有照明灯以显示画面。
1
一般只要电流不变动，液晶都在非结 晶状态。这时液晶允许任何光线通过。
如果一台LCD的分辨率可以达 到1024 x 768 像素 (SVGA)，它就 有那么多像素可以显示。
3
4.11.2 S3C44B0X LCD 控制器介绍
S3C44B0X内置LCD控制器可以支持规格 为每像素2位（4级灰度）或每像素4位（16级灰 度）的黑白LCD。也可以支持每像素8位（256 级颜色）的彩色LCD屏。
➢主设备串行比特时钟发生器（主设备模式），将从主设 备时钟中分频得到串行比特数时钟；
➢声道发生器和状态器 生成和控制IISCLK和IISLRCK， 并且控制数据的接受和发送；
➢16移位寄存器在发送数据时将数据由串变并，接收数据 时做相反的动作。
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4.12.2 传输方式
1．正常传输模式：
IIS控制寄存器有一个FIFO准备好标志位， 当发送数据时，如果发送FIFO不空，该标志为 1，FIFO准备好发送数据，如果送FIFO为空， 该标志为0。
VFRAME信号的频率与LCDCON1和 LCDCON2寄存器中的WLH（VLINE脉冲宽 度）,WHLY（VLINE脉冲之后VCLK的延时 宽度），HOZVAL,VLINEBLANK,和 LINEVAL有关。
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大多数的LCD驱动器需要适应的帧 频率，LM057QC1T01的帧频率范围是 70Hz～80Hz。
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液晶显示器的原理和制造
2016年2月
.
1
(一) 序言
.
2
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）
.
3
二、液晶显示的原理
基片的表面处理
液晶分子呈有序排列 加电场 液晶分子排列
ECB STN TN pin BTB DR MSI MIM Te
p-Si a-Si CdSe
.
TFT
有源方 式
FET
MOS
三端子器 件
第二节 液晶显示器的显示原理
.
29
2、偏光片特性
.
30
第四节 液晶显示驱动原理
1、驱动方式比较
液晶显示
有源方式
帧反转
行反转
点反转
高分辨率彩色视频显示 ※ 液晶显示主要采用交流驱动 .
.
12
近晶C相
近晶A相
图2
.
向列相
13
•向列相&胆甾相
指向矢
n
螺距
P
通常向列相
向列相 位置无序 胆甾相 位置无序
指向有序
指向有序 图3
手性向列相
指向矢倾向沿某一方向 指向矢排列呈螺旋状
六、液晶的物理性质
1.指向矢
n
(1)定义
图4
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
和晶体之间的中间相（mesophase）
晶体 液晶 （各向同性）液体 具有液晶相的物质都是有机化合物
气体
.
9
四、液晶的特点
表1
(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
.
10
液晶相
晶体
向列相液晶
.温 图度1
各向同性相
有一定的光学状态
发生变化
光学状态发生变化
撤除电场
产生对比度→显示
.
4
三、液晶显示的模式
显示模式
电流效应型 电场效应型
动态散射型（DS） 扭曲向列型（TN） 超扭曲向列型（STN）
介电各向异性型 电控双折射型（ECB） 宾主型（GH） 相变型（PC）
铁电型（FLC）
反铁电型（AFLC）
胆甾型（CH）
11
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…）
• 奇点 —— 空 间中某些点或线上 n可以有 多个方向（或 n 不确定） 缺陷（向错点、向错线）
.
16
向列相液晶分子在不同强度向错线周围排列的情况
s=1/2 s=+1
s=-1/2 s=+1
.
s=-1
s=3/2
s=+1
s=+2
17
向列相中向错线的显微照片
.
18
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
Krystalle(德语)
.
7
二、液晶分子的结构
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 • 分子长轴有一定刚性 • 分子末端含有极性或可极化的基团
CH3 - (CH2)4
CN
上述分子(5CB) 是 ~2 nm × 0.5 nm
.
8
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
.
5
(二) 什么是液晶
.
6
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 乳白色 冷却 浑浊液体
加热 冷却
透明 液体
德国物理学家 O.Lehmann 将其称为：Fliessende 英文为：Liquid Crystal 中文即：液晶
W D •d E 2 2
（2）
（2）式中第一项与取向无关，第二项对取向非常重要
当Δ >0时，若 n//E，则 (n•E)2为最大，W为最小；
即分子倾向沿电场排列
当Δ <0时，若 nE，则 (n •E )20， W为最小；
即分子倾向垂直电场排列
.
20
图5
.
21
3.电阻率与电极效应
液晶的电阻率ρ的 数量级为 108~1102•c，m近乎半导体 和绝缘体的边界。ρ作为液晶纯度的表征量， ρ小→ 直流分量大 → 电化学分解 → LCD的寿命降低 ρ大 → 质量好，但ρ太大，则难以制备（产率太低）
体 优积取内向将常大常量用分单子位的矢长 量轴n方来向表的示平,均它取被向称作为为指一向个矢择(d优ir取ec向to，r)这。个择
.
15
(2)指向矢的性质
• n 满足：n n 1
即 n 是一个无量纲的单位矢量
• n = - n
• 多畴 —— 整个液晶层有多个 n方向
• 单畴 —— 整个液晶层只有一个 n方向
.
24
液晶屏剖面图
.
25
驱动结构图
.
26
TFT-LCD阵列基板的整体基本布局
d
c
c
e
h
e
h db
hf
a
g b
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）
.
27
28
无源方式
二端子器 件
液晶显示 器
相变模式 铁电液晶
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
.
22
(三) 液晶显示器的结构
.
23
第一节 液晶显示器件的基本结构
1
2
21
348 16
19
15 14 13 12
4
8 9 10 2
1 11
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）
行对测液量晶，沿可某以 一得方到向两加个电不场等E，的相介应电的常电数位 /移/ 和矢量 。D为：
D E (n • E )n
（1）
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
.
19
由于介电各向异 性， 导致向E 列2相分子(n 被•E 电 )场2强迫取向：
2016年2月
.
1
(一) 序言
.
2
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）
.
3
二、液晶显示的原理
基片的表面处理
液晶分子呈有序排列 加电场 液晶分子排列
ECB STN TN pin BTB DR MSI MIM Te
p-Si a-Si CdSe
.
TFT
有源方 式
FET
MOS
三端子器 件
第二节 液晶显示器的显示原理
.
29
2、偏光片特性
.
30
第四节 液晶显示驱动原理
1、驱动方式比较
液晶显示
有源方式
帧反转
行反转
点反转
高分辨率彩色视频显示 ※ 液晶显示主要采用交流驱动 .
.
12
近晶C相
近晶A相
图2
.
向列相
13
•向列相&胆甾相
指向矢
n
螺距
P
通常向列相
向列相 位置无序 胆甾相 位置无序
指向有序
指向有序 图3
手性向列相
指向矢倾向沿某一方向 指向矢排列呈螺旋状
六、液晶的物理性质
1.指向矢
n
(1)定义
图4
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
和晶体之间的中间相（mesophase）
晶体 液晶 （各向同性）液体 具有液晶相的物质都是有机化合物
气体
.
9
四、液晶的特点
表1
(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
.
10
液晶相
晶体
向列相液晶
.温 图度1
各向同性相
有一定的光学状态
发生变化
光学状态发生变化
撤除电场
产生对比度→显示
.
4
三、液晶显示的模式
显示模式
电流效应型 电场效应型
动态散射型（DS） 扭曲向列型（TN） 超扭曲向列型（STN）
介电各向异性型 电控双折射型（ECB） 宾主型（GH） 相变型（PC）
铁电型（FLC）
反铁电型（AFLC）
胆甾型（CH）
11
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…）
• 奇点 —— 空 间中某些点或线上 n可以有 多个方向（或 n 不确定） 缺陷（向错点、向错线）
.
16
向列相液晶分子在不同强度向错线周围排列的情况
s=1/2 s=+1
s=-1/2 s=+1
.
s=-1
s=3/2
s=+1
s=+2
17
向列相中向错线的显微照片
.
18
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
Krystalle(德语)
.
7
二、液晶分子的结构
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 • 分子长轴有一定刚性 • 分子末端含有极性或可极化的基团
CH3 - (CH2)4
CN
上述分子(5CB) 是 ~2 nm × 0.5 nm
.
8
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
.
5
(二) 什么是液晶
.
6
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 乳白色 冷却 浑浊液体
加热 冷却
透明 液体
德国物理学家 O.Lehmann 将其称为：Fliessende 英文为：Liquid Crystal 中文即：液晶
W D •d E 2 2
（2）
（2）式中第一项与取向无关，第二项对取向非常重要
当Δ >0时，若 n//E，则 (n•E)2为最大，W为最小；
即分子倾向沿电场排列
当Δ <0时，若 nE，则 (n •E )20， W为最小；
即分子倾向垂直电场排列
.
20
图5
.
21
3.电阻率与电极效应
液晶的电阻率ρ的 数量级为 108~1102•c，m近乎半导体 和绝缘体的边界。ρ作为液晶纯度的表征量， ρ小→ 直流分量大 → 电化学分解 → LCD的寿命降低 ρ大 → 质量好，但ρ太大，则难以制备（产率太低）
体 优积取内向将常大常量用分单子位的矢长 量轴n方来向表的示平,均它取被向称作为为指一向个矢择(d优ir取ec向to，r)这。个择
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(2)指向矢的性质
• n 满足：n n 1
即 n 是一个无量纲的单位矢量
• n = - n
• 多畴 —— 整个液晶层有多个 n方向
• 单畴 —— 整个液晶层只有一个 n方向
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液晶屏剖面图
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驱动结构图
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TFT-LCD阵列基板的整体基本布局
d
c
c
e
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e
h db
hf
a
g b
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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）
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无源方式
二端子器 件
液晶显示 器
相变模式 铁电液晶
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
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(三) 液晶显示器的结构
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第一节 液晶显示器件的基本结构
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348 16
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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）
行对测液量晶，沿可某以 一得方到向两加个电不场等E，的相介应电的常电数位 /移/ 和矢量 。D为：
D E (n • E )n
（1）
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
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由于介电各向异 性， 导致向E 列2相分子(n 被•E 电 )场2强迫取向：