液晶显示器的原理课件PPT格式课件下载.ppt
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将其称为:
FliessendeKrystalle(FliessendeKrystalle(德语德语)英文为:
英文为:
LiquidCrystalLiquidCrystal中文即:
液晶中文即:
液晶乳白色乳白色浑浊液体浑浊液体二、液晶分子的结构二、液晶分子的结构CN化学家的观点化学家的观点物理学家的观点物理学家的观点形状各向异性形状各向异性,长度长度44倍宽度倍宽度上述分子上述分子(5CB)是是2nm0.5nm分子长轴有一定刚性分子长轴有一定刚性分子末端分子末端含有含有极性或可极化的基团极性或可极化的基团CH3-(CH2)4CN三、液晶的定义三、液晶的定义n通常物质有三态:
固体通常物质有三态:
固体液体液体气体气体n液晶是物质的第四态液晶是物质的第四态介乎于各向同性液体介乎于各向同性液体和晶体之间的中间相(和晶体之间的中间相(mesophase)n晶体晶体液晶液晶(各向同性)液体(各向同性)液体气体气体n具有液晶相的物质都是有机化合物具有液晶相的物质都是有机化合物四、液晶的特点四、液晶的特点(各向同性各向同性)液体液体液晶液晶晶体晶体宏观宏观流动性、各向同性流动性、各向同性流动性流动性、各向异性、各向异性有一定形状、各向异性有一定形状、各向异性微观微观位置短程序位置短程序位置短程序、位置短程序、方向序方向序位置长程序位置长程序表表1温温度度晶体晶体向列相液晶向列相液晶各向同性各向同性相相液液晶晶相相图图1五、液晶的分类五、液晶的分类19221922年法国年法国G.FriedelG.Friedel将液晶分成三大类将液晶分成三大类向列相向列相分子沿某一择优方向取向,分子重心无序分布分子沿某一择优方向取向,分子重心无序分布胆甾相胆甾相分子在空间形成连续的螺旋结构,在垂直于螺旋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轴的平面内分子排列类似向列相近晶相近晶相层状结构,分子垂直或斜交于层平面,层内分子层状结构,分子垂直或斜交于层平面,层内分子重心无序分布(重心无序分布(AA、CC、CC*)或有序分布()或有序分布(BB、GG、FF、GG)近晶近晶CC相相近晶近晶AA相相向列相向列相图图2向列相向列相&
胆甾相胆甾相n通常向列相通常向列相螺距螺距P指向矢指向矢手性向列相手性向列相向列相向列相位置无序位置无序指向有序指向有序指向矢倾向沿某一方向指向矢倾向沿某一方向胆甾相胆甾相位置无序位置无序指向有序指向有序指向矢排列呈螺旋状指向矢排列呈螺旋状图图31.1.指向矢指向矢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,即在一个无限小的体积内将大量分子的长轴方向的平均取向作为一个择优取向,这个择体积内将大量分子的长轴方向的平均取向作为一个择优取向,这个择优取向常常用单位矢量优取向常常用单位矢量来表示来表示,它被称为指向矢它被称为指向矢(director)(director)。
图图4
(1)
(1)定义定义六、液晶的物理性质六、液晶的物理性质
(2)
(2)指向矢的性质指向矢的性质即即是一个无量纲的单位矢量是一个无量纲的单位矢量满足:
满足:
多畴多畴整个液晶层有多个整个液晶层有多个方向方向单畴单畴整个液晶层只有一个整个液晶层只有一个方向方向奇奇点点空空间间中中某某些些点点或或线线上上可可以以有有多多个方向(或个方向(或不确定)不确定)缺陷(向错点、向错线)缺陷(向错点、向错线)=-=-s=+1s=+1s=+1s=1/2s=-1/2s=-1s=3/2s=+2向列相液晶分子在不同强度向错线周围排列的情况向列相液晶分子在不同强度向错线周围排列的情况向列相中向错线的显微照片向列相中向错线的显微照片2.2.介电各向异性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在向列相中分别沿与液晶指向矢平行和垂直的方向进行测量,可以得到两个不等的介电常数行测量,可以得到两个不等的介电常数和和。
对液晶沿某一方向加电场对液晶沿某一方向加电场E,相应的电位移矢量,相应的电位移矢量D为:
为:
定义定义为液晶的介电各向异性。
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分子具有与其长轴垂直的永久偶极距0时,若时,若,则,则为最大,为最大,W为最小;
为最小;
即分子倾向沿电场排列即分子倾向沿电场排列当当0时,若时,若,则,则,W为最小;
即分子倾向垂直电场排列即分子倾向垂直电场排列(22)图图53.3.电阻率与电极效应电阻率与电极效应n液晶的电阻率液晶的电阻率的的数量级为数量级为,近乎半导体,近乎半导体和绝缘体的边界。
和绝缘体的边界。
作为液晶纯度的表征量,作为液晶纯度的表征量,小小直流分量大直流分量大电化学分解电化学分解LCDLCD的寿命降低的寿命降低大大质量好,但质量好,但太大,则难以制备(产率太低)太大,则难以制备(产率太低)n电极效应电极效应直流电直流电电极处发生电化学反应电极处发生电化学反应液晶材料发生分液晶材料发生分解解LCDLCD损坏损坏防止办法:
利用低频交变电场驱动防止办法:
利用低频交变电场驱动(三三)液晶显示器的结构液晶显示器的结构第一节第一节液晶显示器件的基本结构液晶显示器件的基本结构1.偏振片偏振片2.玻璃基板玻璃基板3.公共电极公共电极4.取向层取向层5.封框胶封框胶6.液晶液晶7.隔垫物隔垫物8.保护层保护层9.ITO像素电极像素电极10.栅绝缘层栅绝缘层11.存贮电容底电极存贮电容底电极12.TFT漏电极漏电极13.TFT柵电极柵电极14.有机半导体有源层有机半导体有源层15.TFT源电极及引线源电极及引线16.各向异性导电胶(各向异性导电胶(ACF)17.TCP18.驱动驱动IC19.印刷电路板(印刷电路板(PCB)20.控制控制IC21.黑矩阵(黑矩阵(BM)22.彩膜(彩膜(CF)12345648913102121811719120141516172122液晶屏剖面图液晶屏剖面图驱动结构图驱动结构图TFT-LCD阵列基板的整体基本布局阵列基板的整体基本布局aabbbbccddddeeeeffggcchhhhia像素显示区像素显示区b扫描电极外引线(栅线外引线)扫描电极外引线(栅线外引线)c信信号电极外引线号电极外引线d短路环短路环e转印电极和对盒标记转印电极和对盒标记f对版标记(套刻对版标记(套刻标记)标记)g切割标记切割标记h封盒胶框位置封盒胶框位置i液晶注入口液晶注入口液晶显示液晶显示器器有源方有源方式式无源方式无源方式三端子器三端子器件件二端子器二端子器件件MOSFETTFTa-Sip-SiTeCdSeMSIDRBTBMIMpinSTNECB铁电液晶铁电液晶TN相变模式相变模式第二节第二节液晶显示器的显示原理液晶显示器的显示原理2、偏光片特性帧反转帧反转液晶显示液晶显示有源方式有源方式无源方式无源方式点反转点反转静态驱动法静态驱动法动态驱动法动态驱动法多路驱动法多路驱动法行反转行反转笔段笔段、棒形显示棒形显示数字、文字等数字、文字等矩阵显示矩阵显示任意图形任意图形高分辨率彩色视频显示高分辨率彩色视频显示液晶显示主要采用交流驱动液晶显示主要采用交流驱动1、驱动方式比较第四节第四节第四节第四节液晶显示液晶显示液晶显示液晶显示驱动原理驱动原理驱动原理驱动原理无源驱动无源驱动PassiveMatrix型显示方式是使用把电极顺序驱动的多路驱型显示方式是使用把电极顺序驱动的多路驱动方法,选择像素和非选择像素之间的电压差小,明暗比低下动方法,选择像素和非选择像素之间的电压差小,明暗比低下,很难显示广视角图像。
很难显示广视角图像。
有源矩阵液晶显示器(有源矩阵液晶显示器(AM-LCD)是在每个像素上分别设)是在每个像素上分别设置一个开关元件,进行选择性的驱动矩阵中的各个像素,可置一个开关元件,进行选择性的驱动矩阵中的各个像素,可以实现显示画面的高分辨率化和高画质化以实现显示画面的高分辨率化和高画质化.有源驱动有源驱动(a)(b)图图(a)表示了沟道电流表示了沟道电流Ids与栅极电压与栅极电压Vgs的关系的关系,图图(b)表示了表示了沟道电流沟道电流Ids与漏极电压与漏极电压Vds的关系的关系.当当VgsVth时为断开区时为断开区;
当当VgsVth时为导通区时为导通区.2、TFT的特性及功能信号线信号线扫描线扫描线GlassGateSiONxa-Si:
HSiNxS/DITOPVXn+a-Si存储电容存储电容象素电极象素电极a-SiTFT3、TFT象素的基本结构象素的基本结构a-SiTFT在在TFT-LCD中的作用中的作用功功能能:
1)确确认认栅栅引线引线上上是否有电压是否有电压2)TFT打打开开3)确确认数据引线认数据引线上上是否有数据是否有数据信号电压信号电压4)液液晶晶分子偏转分子偏转5)屏屏幕显示内容改变幕显示内容改变5、模块驱动结构图灰度驱动方法电压振幅调制灰度法(电压灰度法)白白灰灰黑黑(a)屏上外加电压与屏透过率的特性)屏上外加电压与屏透过率的特性(b)信号源电压波形)信号源电压波形像素电极像素电极液晶分子液晶分子公共电极公共电极DC/DCconverterTimingControllerSourcedriverICGatedriverICInterfaceconnectordataTTL/LVDSTTL/RSDS/Mini-LVDSVddGammaLCCsVcomdataVcomstv,cpvsth,cph,load,mpol模块驱动电路构成图
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