液晶显示器技术手册-1

I自然光+I背光源 前光源
偏光片 光學補償膜 上板玻璃 ITO電極 液晶分子 彩色濾光片 反射膜 背光源
I背光源
偏光片 光學補償膜 上板玻璃 ITO電極 液晶分子 彩色濾光片 反射膜 背光源
Reflective LCD
Trandmissive LCD
Requirements of Transflective LCD
Ai Addres sin g Matrix
G j (t ) 1 N
I
ij
Ai ( t k )
1
G1(t)
G1 (t ) 1 4 [ F1 ( t ) F 2 ( t ) F 3 ( t ) F 4 ( t )]
(
V on V off
) max

N 1 2 N 1
Liquid Crystal Display

被動矩陣驅動型顯示器(Passive Matrix)
TN 液晶顯示器 STN 液晶顯示器 Color-STN液晶顯示器 鐵電型液晶顯示器

主動矩陣驅動型顯示器(Active Matrix)
TFT(Thin Film Transistor) 液晶顯示器 TFD(Thin Film Diode)液晶顯示器
DSTN(Double STN) LCD
不透光 透光
Power Off
Liquid
Crystal
Power On
玻璃
Liquid Crystal
ITO
白光背光源
FSTN(Film compensated STN) LCD
透光
不透光
ITO
Power Off
Liquid
Power On
Crystal
SEG Wavefront
COM
Multiple Line Selection Method
17V
V3 V2 V1 Vc -V1 -V2 -V3 V3 V2 V1 Vc -V1 -V2 -V3 V3 V2 V1 Vc -V1 -V2 -V3
Segmaent Signal COM1 the sum of energy=14units Common Signal
玻璃 相位延遲膜 Retardation Film 偏光片
白光背光源
DSTN & FSTN
特點
Negative and positive Mode Transmissive and transflective Mode Duty Ratio: 1:8 to 1:64 High reliability Automotive compensation(30° C to +85° C) Colour neutral Excellent performance with all backlight systems Positive Mode Transmissive, transflective and reflective Mode Duty Ratio: 1:8 to 1:240 High reliability High contrast Colour neutral Light
240 ~2700
STN STN
外加電壓與穿透率的關係圖
低對比 對比較 (1:20) 高(1:40) 1~20 4~70
Von/Voff
Tf
＃of com=4
Vs
root mean V on
2
N(Duty)=4
:V T N T N Vb Vd 1 T
Com0
square
2
voltage T N
液晶顯示器
層列型 (Smetic)
向列型 (Nematic)
膽固醇型 (Cholesteric)
碟型 (Discotic)
Rod-Like
Blend

單靠一種液晶分子是很難滿足顯示器所要求之多樣特 性 共熔混合物(Eutectic Mixture)
液態 液晶態 Tc2 Tmp2 固態 寬廣的液晶態溫度範圍 高可靠度 低黏度值 電異方向性大 A 0% 折射率異方向性大 適當的彈性係數 良好的配向性 分子的秩序度要高(S)
A-P.T驅動法 A.A驅動法 (Active Addressing Method) Hi-Fas驅動法 (High Frequency Amplitude Selection) M.L.S驅動法 (Multiple Line Selection Method)

灰階驅動
FRC(Frame Rate Control)圖框調變法 PWM(Pulse Width Modulation)脈衝寬度調變 Dither抖震
如果 0 // 負型液晶
E
E
Birefringence
雙折射晶體
矽創 電子
單折射晶體 雙折射晶體
棒狀液晶分子 O光
n 0 ne no
e光
O光
碟狀液晶分子 O光
n 0 no ne
ne ne
E光
no
E光
no
GH Effect
Fra Baidu bibliotek
在液晶分子中(Host)添加色素分子(Guest)加 電場可改變兩種分子的排列以此控制染料的 可見光吸收量來作顯示
缺點
Temperature compensation necessary Response time increased at lower temperature Higher cost Too Heavy
DSTN
FSTN
Temperature compensation necessary Response time increased at lower temperature Colour changes vs temperature Colour changes vs viewing angle Consumer compensation(0° to +60° C)
Tc1 Tmp1
1濃度100%
2濃度 0 % 100% Tmp:熔點 Tc:澄清點(Claning Temp.) A點:混合物液晶態溫度範圍最大的一 點濃度組合
Dielectric Anisotropy
+ //
E
+
E
介電值異方向性
//
如果 0 // 正型液晶
Color-STN LCD
資料電極
Segment Electrode
偏光片 下板玻璃 掃描電極
Common Electrode
上板玻璃
偏光片
彩色濾光片
自然光
Reflec.LCD + Trans.LCD= Transflective LCD Reflec.LCD & Trans.LCD
自然光 I自然光+I前光源
暗:無光
通過
光
偏光板 偏光板
Passive and Active
Y電極(DATA)
X電極(COM) 電晶體
電晶體
TN LCD & STN LCD
T 100% 90% Voff TN 10% Von Voff 外加電壓(Vrms) Von TN
TN
原理
STN
旋光性 複折射 900
旋轉角 度
特性 預傾角
M Modulation
One Frame
A類水平調變模式
One COM
Ｂ類圖框調變模式
One COM
多條水平調變模式
Multi COM
A-P.T Driving Method
Positive Frame V0 V1 V2 V3 V4 GND Segment Signal COM&SEG Wavefront COM SEG COM Common Signal Negative Frame

新世代的平面顯示器
LTPS(Low Temperature Poly-Si)顯示器 OLED(Organic Light Emitting Display)顯示器
TN LCD
配向膜 液晶分子站起來 液晶分子旋轉900 光 配向膜
暗:無光通過
偏光板
偏光板
STN LCD
液晶分子站起來 0 配向膜 液晶分子旋轉270 配向膜
液晶分子(主) 色素分子(客)
光的振動方向與色素 著色效應:光的振動方 分子的面不一致光不 向與色素分子的面一 被吸收 致
ECB Effect

以外加電場控制負型液晶的雙折射來作顯示
直線偏光
配向膜

配向膜 直線偏光 橢圓偏光 E
特定光會透過 偏光板呈現色 彩
經過偏光片 後不透光 偏光板 偏光板
High Frequency Amplitude Selection Method
Positive Frame
VCH VSH VM(0V) VSL VCL Segment Signal COM COM Wavefront SEG SEG Common Signal COM SEG 32V 3V
Negative Frame
2
Com1 Com2 Com3 Vd1 Vd2 Com0 -Vd1 Com1 -Vd2
Vd

T
[V ( t )] dt
2
0
1 T 1 T
[( V s V d )
(T (T
)V d ] )V d ] S
2
2
V off
2
[( V s V d )
T N
偏壓比
Bias Voltage
Liquid Crystal State
凝固
液晶態
熔化 放熱 吸熱 昇華 氣化
液態
凝結
固態
凝華
氣態
液晶態:介於固態與液態的中間相具有
液體的流動性 固體的結晶光學性質
Kinds of Liquid Crystal
液向性液晶(Lyotropic LC) 生物科學領域
液晶
熱向性液晶(Thermotropic LC)
Static Driving Method
字節像數:14
字節開關數:14
電極數:16
共用電極端子:2
後玻璃
字節接腳電極 前玻璃
共通電極 共通電極
Multiplex Driving Method
畫像像數:64 字節電極數:16 字節開關數:16 掃描電極(COM)
資料電極(DATA) 掃描電極(COM)
動態散射效應(Dynamic Scattering Effect) 磁化率: // 導電率: // , 主客效應(Guest-Host Effect) 電場控制雙折射(Electrically Controlled Birefringence , , Effect) 黏性率: 1 2 3 扭轉向列效應(Twisted Nematic Effect) 彈性係數: k 11 , k 22 , k 33 超扭轉向列效應(Super Twisted Nematic Effect)

n , , , // // // //
液晶態 液晶的分類 液晶的物性
液晶分子混合(Blend) 液晶排列秩序參數(Order Parameter S) 異方向性(Anisotropy)
n

,

,

,

折射率: n n // n

液晶的光電特性
介電率: //
17V
SEG
COM
SEG
Active Addressing Method
驅動波形
光學穿透率波形 Frame Response Phenomenon 圖框響應現象
I ij Informatio n Matrix
F1(t) F2(t) F3(t) F4(t)
On -1 Off +1 On -1 Off +1
4.8V
COM2 the sum of energy=10units
Vb Vs Vd
1 2
V on V off Let
2 N 1 S 2 N 1 (S 2) S ( V on V off
又稱Vop操作電壓
) 0 , we can get
1
S 1
N
(
V on V off
) max

N 1 2 N 1
液晶顯示器技術手冊 Chapter 2、3、4、4A
Outline
Liquid Crystal Liquid Crystal Display Color STN LCD Driver IC Color Filter Liquid Crystal Module

Liquid Crystal
輕薄特性 亮處 高亮度 暗處 高色純度 高對比 視角 環境限制 耗電量 穿透式LCD ○ △ ◎ ◎ ◎ ◎ △ X 反射式LCD ◎ ◎ △ △ △ X △ ◎ 半透式LCD ○ ○ ○ ○ ◎ ◎ ○ ○
LCD Driving Method

靜態驅動法(Static Driving Method) 多工驅動法(Multiplex Driving Method)