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一 什么是液晶 液晶显示器 LiquidCrystalDisplay 简称LCD 就是使用了 液晶 LiquidCrystal 作为材料的显示器 那什么是液晶呢 液晶是一种介于固态和液态之间的物质 当被加热时 它会呈现透明的液态 而冷却的时候又会结晶成混乱的固态 液晶是具有规则性分子排列的有机化合物 液晶按照分子结构排列的不同分为三种 向列相 胆甾相 近晶相三种 目前液晶显示器 TN STN等 用的液晶均属向列相液晶材料 LCD技术 二 液晶显示器的种类 2 1按显示方式分正性 负性 普通负性显示 黑膜 黑膜负显 高对比度负显 2 2按光学模式分 透射型 反射型 半透射型 低半透 高半透 2 3按LCD类别分TN HTN STN 黄绿 Y G 灰膜 G 兰膜 B FSTN 如下图示 2 4按观察方向分 6 00 12 00 3 00 9 00等 三 LCD面板结构 四 LCD連接方式 构成 导电体与绝缘体压合而成的橡胶条 连接方式 机械压接 间距 mm 最小0 5 特点 易安装 寿命长 应用广泛 使用此种連接方式時需要用一結构件將LCD与導電膠條和PCB版固定在一起 因為電极間距可以做的很小 所以适合驅動路數多的產品 導電膠條連接 构成 夹在显示板电极上的金属引脚 连接方式 焊接间距 mm 1 27 1 8 2 0 2 54 0 25 适用的玻璃厚度有1 1mm 0 7mm 0 55mm特点 适合于小型产品 將金屬插腳固定在LCD外引線上 既可以直接將LCD固定在PCB上 也可以將LCD插在PCB的插座上 金屬插腳連接 构成 具有导电性能的柔性材料连接方式 热压 焊接 或机械压接 间距 mm 热压最小0 3 焊接最小0 8 特点 结构薄 可弯曲 由于片基是柔軟的所以使用時固定方便 并且可以減小安裝厚度用軟帶將LCD和PCB版連接在一起 熱壓斑马纸連接 TAB是TapeAutomatedBonding的縮寫它是將帶有驅動電路的軟帶通過ACF 各向异性導電膜 与LCD连接減少了LCM的体積 TAB COG是ChipOnGlass的縮寫它是將IC電路与LCD通過ACF直接連在一起 可以大大的減小体積 COG 五 LCD光学 颜色模式 TN HTN型显示 STN显示 FSTN显示 六 LCD显示原理 基本上 LCD是藉由電場加於液晶 改變其雙折射現像 並配合偏光片來決定光的路徑 1 LCD未加电压时 使用偏光片可决定光的路线 2 LCD加入電場後 當所加的電場強度高於液晶的臨限電壓時 液晶分子便會改變原有的扭轉排列狀態 3 液晶与偏光片的效应组合 未加電壓 當光線通過上層偏光片 以一特定的方向進入LCD後 藉由液晶的扭轉將光路徑旋轉至特定之角度 而得以穿透下層偏光片的透過軸向 施加電壓 原有液晶分子排列的狀態經過施加電壓後 已失去了旋轉光路徑的功能因此光線無法透過直交的偏光片 七 LCD的驱动方式 液晶分子 LiquidCrystal 是有極性的 顯示段 節 的透光率決定於前後電極上所施加電壓的R M S值 RootMeanSquare 均方根值 或稱有效值 因此驅動信號必須為交流信號 如果使用直流信號驅動 將完全無法工作 即使是交流信號 若含有直流成份 亦屬於單向電場應用 容易引起電化學反應 而造成液晶壽命的急速衰減 LCD的驅動方式可分為StaticDriving 直接驅動 ultiplexDriving 多工驅動 1 直接驅動 StaticDriving a 驅動方法 是將每一個字節都分別拉出一個電極 Segment 與共同電極 Common 相對應 且單獨驅動 不與其他電極複合使用 CommonLayout SegmentLayout 直接驅動波形合成較單純 只要在字節相對應的Segment加上電壓 經COM與SEG相減後 有AC電壓信號 大於液晶的啟始電壓Vth 此Segment相對應的字節便會點亮反之 在Segment相對的字節上加上電壓後 COM減SEG電壓為0V 此字節將不會被點亮 b 優缺點 優點 顯示效果良好 無鬼影 缺點 顯示字節多時 Layout線路變得複雜 端子數愈多 a 多工驅動的方式是把LCD的電極組合成矩陣形式 其主要目的是減少端子線量 b 多工驅動的波形常用的型式有兩種 一種為A TYPE 另一種為B TYPE 在A TYPE圖形中 我們可以發現在Common Segment的部份 波形正負交替連續的 也就是說當T1為正半週時 T2便轉變為負半週 且都在一個Frame內完成 在B TYPE中 正負半週的信號是在不同一個Frame的時間內產生 這便是兩者間最主要的差異 C 優缺點 優點 Layout線變得簡單 端子數較少 缺點 Duty數越高 驅動電壓的 on off值 將變得越小 顯示效果變差 3 不同驱动条件比较 4 LCD的實際工作電壓4 1Von Voff電壓計算a 靜態驅動 on rms op off rms 0 無鬼影b 多工驅動 C 最佳Bias的選擇 例 1 4Duty驅動時 最佳Bias 4 1 3 1 3Bias C 最佳Bias的選擇 4 2液晶與Von Voff關 八 LCD主要技术参数1 对比度LCD的对比度是显示状态和非显示状态相对透光率的比值 例如在上图 显示状态时加电压为V90 对应透光率90 非显示状态所加电压为V10 注意非显示态所加电压并不为0 对应透光率为10 则对比度为 Cr 90 10 9 1对比度Cr代表显示图象的清晰程度 一般当Cr 2时 显示图象勉强可以分辨 Cr 5时 图象清晰度己相当好 2 视角液晶显示器的对比度跟视角 即人眼观察角度 有关 对比度随观察角度变化的特性称为视角特性 图中 1是观察倾角 是方位角 3 响应时间 a 上升时间 液晶显示器加上驱动电压后透过率从10 变化到90 所需的时间 在一般的扭曲向列型液晶显示器中为100毫秒左右 b 下降时间 液晶显示器件在去掉驱动电压后透光率从90 下降到10 所需的时间 在一般的扭曲向列型液晶显示器中为200毫秒左右 4 温度