液晶(LCD)简介

见的背光源：
EL 背光
LED 背光
CCFL 背光
电致发光(EL)：EL 背光源厚度薄，重量轻、发光均匀。它可用于不同颜色，但最常用 于 LCD 白光背光。EL 背光源功耗低，只需电压 80-100VAC，通过变压器将 5V,12V 或 24VDC 转变得到。EL 背光源的半衰期约为 2000-3000 小时。
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它需要连续使用背光源，一般在光线差的环境使用。透反射型 LCD 是处于以上两者之间，底 偏光片能部分反光，一般也带背光源，光线好的时候，可关掉背光源；光线差时，可点亮背 光源使用 LCD。
反射模式
透反射模式
透射模式
Reflective Mode
Transflective Mode
Transmissive Mode
现将构成液晶显示器件的三大基本部件和特点介绍如下： 1、 玻璃基板 这是一种表面极其平整的浮法生产薄玻璃片。表面蒸镀有一层 In2O3 或 SnO2 透明导电层， 即 ITO 膜层。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，则会造成器件报废。 2、液晶 液晶材料是液晶显示器的主体。不同器件所用液晶材料不同，液晶材料大都是由几种乃 至十几种单体液晶材料混合而成。每种液晶材料都有自己固定的清亮点 TL 和结晶点 Ts。因 此也要求每种液晶显示器件必须使用和保存在 Ts~TL 之间的一定温度范围内，如果使用或保 存温度过低，结晶会破坏液晶显示器件的定向层；而温度过高，液晶会失去液晶态，也就失 去了液晶显示器件的功能。 3、偏振片 偏振片又称偏光片，由塑料膜材料制成。涂有一层光学压敏胶，可以贴在液晶盒的表面。 前偏振片表面还有一保护膜，使用时应揭去，偏振片怕高温、高湿条件下会使其退偏振或起 泡。
从结构上看，液晶屏由两片线性偏光器和一层液晶所构成。其中，两片线性偏光器分别 位于液晶面板的内外层，每片只允许透过一个方向的光线，它们放置的方向成 90 度交叉（水 平、垂直），也就是说，如果光线保持一个方向射入，必定只能通过某一片线性偏光器，而 无法透过另一片，默认状态下，两片线性偏光器间会维持一定的电压差，滤光片上的薄膜晶 体管就会变成一个个的小开关，液晶分子排列方向发生变化，不对射入的光线产生任何影响， 液晶显示屏会保持黑色。一旦取消线性偏光器间的电压差，液晶分子会保持其初始状态，将 射入光线扭转 90 度，顺利透过第二片线性偏光器，液晶屏幕就亮起来了。
当然，不同类型的液晶显示器件其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振片，有源矩阵型液晶显示器件在基板上制作有有源矩阵电路等， 但是所有液晶显示器件都可以认为是由两片光刻有透明导电电极的基板，夹持一个液晶层， 封接成一个偏平盒，有时在外表面还可能贴装上偏振片等构成。
下图是一个反射式 TN 型液晶显示器的结构图.
从图中可以看出,液晶显示器是一个由上下两片导电玻璃制成的液晶盒，盒内充有液晶， 四周用密封材料-胶框（一般为环氧树脂）密封，盒的两个外侧贴有偏光片。
液晶盒中上下玻璃片之间的间隔，即通常所说的盒厚，一般为几个微米（人的准确性直 径为几十微米）。上下玻璃片内侧，对应显示图形部分，镀有透明的氧化甸-氧化锡（简称 ITO）导电薄膜，即显示电极。电极的作用主要是使外部电信号通过其加到液晶上去。
液晶盒中玻璃片内侧的整个显示区覆盖着一层定向层。定向层的作用是使液晶分子按特 定的方向排列，这个定向层通常是一薄层高分子有机物，并经摩擦处理；也可以通过在玻璃 表面以一定角度用真空蒸镀氧化硅薄膜来制备。
在 TN 型液晶显示器中充有正性向列型液昌。液晶分子的定向就是使长棒型的液晶分子 平行于玻璃表面沿一个固定方向排列，分子长轴的方向沿着定向处理的方向。上下玻璃表面 的定向方向是相互垂直的，这样，在垂直于玻璃片表面的方向，盒内液晶分子的取向逐渐扭 曲，从上玻璃片到下玻璃片扭曲了 90°（参见下图），这就是扭曲向列型液晶显示器名称 的由来。
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发光二极管(LED):LED 背光源主要用于字符型模块。比 EL 寿命更长（最少 5000 小时）， 光更强，但能耗更大。作为固态装置，它直接使用 5VDC。LCD 一般直接排列在 LCD 的后面， 厚度要增加 5mm，LED 可以发不同颜色的光，最常见的是黄绿光。
冷阴极荧光灯(CCFL):CCFL 能够提供能耗低，光亮强的白光。它由冷阴极荧光管发光， 通过散射器将光均匀分散在视窗区。侧背光源体积小，能耗低，但 CCFL 需要一个变压器来 供应 270-300VAC 的电源。它主要用于图形 LCD，寿命达 10000-15000 小时。
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下面以典型的扭曲向列型液晶显示器件（TN）为例，进行介绍，见图 3-7。将两片光刻 好透明导电极图形的平板玻璃相对放置在一起，使其间相距为 6~7um。四周用环氧胶密封， 但在一侧封接边上留有一个开口，该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，用树脂将开口封堵好，再在些液晶盒前后表面呈正交地贴上前后 偏振片即完成了一个完整的液晶显示器件。当然，作为扭曲向列型液晶显示器件，在液晶盒 内表面还应制作上一层定向层。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。从 而使其具有了如图 3-9 所示的光学和电光学特性。
LCD 显示方式还分正性和负性。正性 LCD 呈现白底黑字，在反射和透反射型 LCD 中显示 最佳；负性 LCD 呈现黑底白字，一般用于透射型 LCD，加上背光源，字体清晰，易于阅读。
正显模式（白底黑字）POSITIVE TYPE 负显模式（黑底白字）NEGATIVE TYPE
背光源
透射型和半透射型 LCD 一般都需要加背光源，其放置位置根据实际情况下面介绍几种常
台阶上
常用间距 1.5, 1.8, 2.0, 2.54mm
热压、粘接或机械压Heat Seal:Min 0.4 Soldering
斑马纸或扁平片连接 涂有导电体的薄膜
力
Type:Min 0.8
LCD 平板显示器的技术基础
第一节 液晶彩色显示器的结构
液晶显示器件从结构上说，属于平板显示器件。其基本结构，呈平板形。典型液晶显 示器件基本结构如图 3-7 所示。它主要由如图 3-8 所示的几大部件组成。
LCD 的视角是由 LCD 显示屏在仪器上的位置来确定。例如计算器一般放在桌上或拿在手 上使用，LCD 做成 6:00 视角最好。有些仪器上的 LCD 屏装在低于人眼视线以下，一般做成 12:00 视角。汽车上的时钟一般装在驾驶员的右边，做成 9:00 的视角最佳。
LCD 视角示意图（请点击 右图）
均光系统由透明漫射片和光控膜（LCF）构成。漫射片是一塑料基片，基片上均匀地沉 积着直径只有 7um 左右的聚酰来胺微粒。两张漫射片之间夹有一张光控膜，用以消除背光灯 的斑点。 背光源
背光源通常是 U 形或 W 形冷阴极荧光灯（CCFL），目前少数 LCD 也采用平面发光灯。用 于 LCD 背光源的冷阴极荧光灯具有发光效率高（80lm/W）、寿命长（2X 1000000h）、薄而轻 （灯管外径可小到 1.8mm）、色温高（8500K）、抗震动和抗冲击等特点。
我们通常所见的多是反向型的液晶显示器，这种显示器在下边的偏振片后还贴有一片反 光片。这样，光的入射和观察都是在液晶盒的同一侧。 显示方式
LCD 有三种显示方式：反射型，透射型和透反射型。反射型 LCD 的底偏光片后面加了一 块反射板，它一般在户外和光线良好的办公室使用。透射型 LCD 的底偏光片是透射偏光片，
第二节 LCD 的光学结构
LCD 的光学性能完全由液晶屏和背光照明系统决定，为了改善 LCD 的光学性能，必须了 解 LCD 的光学结构如下图。
LCD 由液晶盒和背光照明系统两个相对独立的组件构成。背光照明系统包括均光系统、 背光源、反射板等组成。 液晶盒
பைடு நூலகம்-5-
液晶盒上前后两块玻璃基板以及板之间的液晶材料组成。基板材料可使用无碱玻璃、硼 硅玻璃、石英玻璃、硅基板等，每块基板的厚度一般为 1.1mm，此外，还有 0.7mm、0.5mm、 0.4mm 尺寸的。基板之间的液晶层只有几微米厚。前后基板的内侧镀以 ITO 透明导电膜（白 膜）电极、红绿黄三色滤光片、薄膜晶体（TFT）阵列、行列扫描线、液晶分子取向膜、垫 片等。在前基板的前表面和后基板的后表面还粘有偏振片，两偏振片的透光轴相互正交或平 行，其作用是在透明电极的作用下，控制光的通过或不通过的强弱。 均光系统
对于正性 TN-LCD，当未加电压到电极时，LCD 处于“OFF”态，光能透过 LCD 呈白态； 当在电极上加上电压 LCD 处于“ON”态，液晶分子长轴方向沿电场方向排列，光不能透过 LCD，呈黑态。有选择地在电极上施加电压，就可以显示出不同的图案。
对于 STN-LCD，液晶的扭曲角更大，所以对比度更好，视角更宽。STN-LCD 是基于双折 射原理进行显示，它的基色一般为黄绿色，字体兰色，成为黄绿模。当使用紫色偏光片时， 基色会变成灰色成为灰模。当使用带补偿膜的偏光片，基色会变成接近白色，此时 STN 成为 黑白模即为 FSTN,以上三种模式的偏光片转 90°，即变成了蓝模，效果会更佳。
实际上，靠近玻璃表面的液晶分子并不完全平等于玻璃表面，而是与其成一定的角度， 这个角度称为预倾角，一般为 1°~2°。
液晶盒中玻璃片的两个外侧分别巾有偏光片，这两片偏光片的偏光轴相互平行（黑底白 字的常黑型）或相互正交（白底黑字的常白型），且与液晶盒表面定向方向相互平行或垂直。 偏光片一般是将高分子塑料薄膜在一定的工艺条件下进行加工而成的。
TN 和 STN 是液晶显示器的二种形式。TN 显示的液晶在液晶盒内扭曲 90°,一般用于低 路数的 LCD 产品。
STN 显示的液晶在液晶盒内扭曲 180-360°,扭曲角越大，电光曲线越陡，Von 和 Voff 值越 接近。可用于 32 路以上 LCD 产品生产。
LCD 的视角
视角简单地说就是显示图案能看得清楚的角度。它是由定向层的摩擦方向决定，不能通 过旋转偏光片改变。视角以时针的钟点来命名，如 6:00 视角，12:00 视角等等。6:00 视角 就是指在 6 点时针的平面方向到法线方向这个区域 LCD 显示效果理想；12:00 视角是指 12 点时针的玉米面到法线方向区域显示理想。
液晶(LCD)简介
什么是液晶
液晶，是一种在一定温度范围内呈现既不同于固态、液态，又不同于气态的特殊物质态， 它既具有各向异性的晶体所特有的双折射性，又具有液体的流动性。一般可分热致液晶和溶 致液晶两类。在显示应用领域，使用的是热致液晶，超出一定温度范围，热致液晶就不再呈 现液晶态，温度低了，出现结晶现象，温度升高了，就变成液体；液晶显示器件所标注的存 储温度指的就是呈现液晶态的温度范围。
第三节 液晶显示屏
3.3.1 液晶及其物理性质 1. 液晶是这样一种有机化合物，当其温度为 T1 时，它具有类似于晶体的光学各向异
性，且为混浊粘稠的液体，当继续加热至温度 T2 时，则变成光学各向同性而透明的液体。 在 T1 与 T2 之间，呈现出既有液体的流动性，又有晶体的光学各向异性，因而称为液晶。它 既不同于不能流动的晶体，也有别于光学各向同性的液体。液晶材料在常温下即处于液晶体 状态。
液晶显示器基本常识
LCD 基本常识
液晶显示是一种被动的显示，它不能发光，只能使用周围环境的光。它显示图案或字符 只需很小能量。正因为低功耗和小型化使 LCD 成为较佳的显示方式。
液晶显示所用的液晶材料是一种兼有液态和固体双重性质的有机物，它的棒状结构在液 晶盒内一般平行排列，但在电场作用下能改变其排列方向。
LCD 的连接方式
斑马条连接（请点击下
斑马纸或扁平片连接（请点击下
管脚连接（请点击下图）
图）
图）
Rubber Connector
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LCD 连接方式
结构
与 PCB 连接方式
PITCH（间距）
斑马条连接
导电橡胶和绝缘橡胶 层层相隔
机械压力
层与层的最小间距为0.4mm
管脚连接
金属管脚插在LCD 焊接