液晶显示器知识（不可多得，申请加精）

闪闪夜明猪 · 发表于 2010-4-1 11:53:29

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这是我从，我们课本上摘录的内容，有很多都是外面见不到的，我尽量帖上来一起分享。当然有一些是内部资料，不能与大家见面，还请见谅。

液晶显示器的基本知识

早在1888年，澳大利亚植物学家莱尼茨尔研究胆甾醇在植物中的作用时，用胆甾基苯进行实验，无意间发现了液晶，它是一种几乎完全透明的物质，同时呈现固体与液体的某些特征。液晶从形状和外观看上去都是一种液体，但它的水晶式分子结构又表现出固体的形态。像磁场中的金属一样，当受到外界电场影响时，其分子会产生精确的有序排列；如对分子的排列加以适当的控制，液晶分子将会允许光线穿透；光线穿透液晶的路径可由构成它的分子排列来决定，这又是固体的一种特征。因此，液晶既具有液体的流动性，黏度，形变等机械性质，又具有晶体的热（热效应），光（光学各向异性），电（电光效应），磁（磁光效应）等物理性质。

液晶按照分子结构排列的不同，分为三种：

晶体颗粒粘土状的称为近晶相（Smectic）液晶

类似细火柴棒的称为向列相（Nematic）液晶

类似胆固醇状的称为胆甾相（Cholestic）液晶

这三种液晶的物理性质都不尽相同，用于液晶显示器的是第二类的向列相液晶。

1.液晶显示器的发现及应用

大约1971年，液晶显示设备就在人类的生活中出现。这就是最初的TN-LCD（扭曲阵列）显示器。尽管当时还只是单色显示，但在某些领域已开始加以应用（例如医学仪器等）。到八十年代初期，TN-LCD开始被应用到电脑产品上。1984年，欧美国家提出STN-LCD（超扭曲阵列）,同时TFT-LCD（薄膜式电晶体）技术也被提出，但技术和制程仍不够成熟。到八十年代末期，由于日本厂商掌握着STN-LCD的主要生产技术，它们开始在生产线上进行大规模的生产，这算得上是LCD将要普及的信号。

1993年，在日本掌握TFT-LCD的生产技术后，液晶显示器开始向两个方向发展：一方向是朝着价格低、成本低的STN-LCD显示器方向发展，随后又推出了DSTN-LCD(双层超扭曲阵列)；而另一方向却朝着高质量的薄膜式电晶体TFT-LCD发展。日本在1997年开发了一批以550×670mm为代表的大基板尺寸第三代TFT-LCD生产线，并使1998年大尺寸的LCD显示屏的价格比1997年下降了一半。1996年以后，韩国和中国台湾都投巨资建第三代的TFT-LCD生产线，准备在1999年以后与日本竞争。

中国内地从八十年代初就开始引进了TN-LCD生产线，是目前世界上最大的TN-LCD生产国。据不完全统计，目前全国引进和建立LCD生产线40多条，有LCD配套厂30余家，其中不乏TFT-LCD生产线。液晶显示器的发展历程如下表1-1所示：

表1-1 液晶显示器件的发展历程

1968

美国RCA公司：液晶显示器应用的提案

1973

液晶显示器用于计算机与手表

1974

单纯矩阵扭曲向列相液晶显示面板的电视显像

1983

采用两英寸多结晶硅薄膜电晶体液晶显示器的液晶电视机的开发

1983

超扭曲向列相液晶显示器的开发

1986

超扭曲向列相液晶显示器个人文书处理机的应用

1986

采用三英寸非结晶硅薄膜电晶体液晶显示器液晶口袋型电视机的开发

1987

应用三英寸非结晶硅薄膜电晶体液晶显示器液晶电视机的实用化

1988

可以和阴极射线管相匹配的大型(14英寸) 非结晶硅薄膜电晶体液晶显示器的开发

1989

5.5英寸非结晶硅薄膜电晶体液晶显示器的高画质投射型显示器的应用

1990

VGA用10英寸非结晶硅薄膜电晶体液晶显示器的笔记型电脑的应用

1992

工作站用17英寸非结晶硅薄膜电晶体液晶显示器的开发

1994

多媒体用21英寸非结晶硅薄膜电晶体液晶显示器的开发

2 液晶显示器的特点

与传统的CRT相比,液晶显示器有很多优点,如下:

(1)低压微功耗

LCD特别是反射LCD是目前所有各类显示器中单位面积功耗最低的器件。对角线53cm(21in)的TFT-LCD功耗还不到15W，而同样尺寸的CRT功耗则为69W，至于普通反射式LCD因为无背照光源，仅借助外界光进行显示，其功耗就微不足道了。与此同时LCD有很低的工作电压，故在许多情况下LCD可用电池供电，甚至长时间工作，这为LCD的广泛应用创造了良好条件。

(2)轻薄、平板化

LCD的这一特点使它非常适于制造衣袋式、便携式产品，并成为平板显示最重要的技术之一。从大致20几英寸的壁挂电视到小至BP机显示器，许多产品将LCD的这一特点展现的淋漓尽致。

(3)显示方式灵活

LCD显示方式多样化。尺寸小至电子表，大至壁挂电视至投影电视，其方式可显示文字、图形以至图像，色彩可为单色、多色或全色，可笔划型、固定性或矩阵型，如此众多的显示方式，使它不仅能适应CRT已有的许多应用，而且拥有许多CRT不能满足的显示用途。

(4)无闪烁和X射线辐射

在办公自动化进程中，显示器的人机工学设计十分重要，LCD由于无闪烁、抖动、无X射线辐射与静电等作用，因而是最好的选择对象。

(5)显示信息量大

与CRT相比，液晶显示器件没有荫罩限制，因此像素点可以做的更小，更精细。与等离子显示相比，液晶显示器件像素点处不需要像等离子那样，像素点间要留有一定的隔离区。因此，液晶显示在同样大小的显示窗口内，可以容纳更多的像素，显示更多的信息。这对于制作高清晰度电视，笔记本式电脑非常有利。

(6)易于彩色化

LCD 一般采用滤色法和干涉法。由于滤色法技术的成熟，使液晶的彩色化具有更精确，更鲜艳，更没有色失真的彩色化效果。

(7)长寿命

液晶材料是有机高分子合成材料，具有极高的纯度，而且其他材料也都是高纯物质，在极净化的条件下制造而成。液晶的驱动电压又极低，驱动电流更是微乎其微，因此，这种器件的劣化几乎没有，寿命很长。从实际应用考查。一般使用中，除撞击，破碎或配套件损坏外，液晶显示器件自身的寿命终结几乎没有。

闪闪夜明猪 · 发表于 2010-4-1 11:53:31

2.1 TFT-LCD的基本构造

TFT-LCD的基本构造如:图1-1所示，TFT-LCD的关键零组件包括玻璃基板、彩色滤光片、偏光片、驱动IC、液晶材料、配向膜、背光模组、ITO导电薄膜，还有其他CELL制程要用到的材料及化学用品等。而在主要构造的用途方面，接下来以主动矩阵驱动方式的液晶显示器来说明，首先有背光源的光线照在偏光板上，光线在穿过偏光板后，会被偏极化，偏极化的光线会穿过液晶，液晶分子的排列方式被电极产生的电压影响，可以改变偏极化的偏光角度，不同的偏光角度造成的光线强度会不同，产生的光线再经由彩色滤光片的红，蓝，绿三个画素就可以组成肉眼看得到的各种影像和图形。

图示面板是TAB制造工艺，既将驱动IC 压合在FPC(软质印刷电路)上，与之相对应的是COG工艺，即将IC压合在GLASS(玻璃基板)上.。
（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。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件的主体。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，在高温高湿条件下会使其退偏振或起泡。
对于TFT-LCD而言彩色滤光片（Color filter,CF）是很重要的，在显微镜下观察的显示器如图中所示，利用红，绿，蓝三原色，可混合出各种不同的颜色，很多平面显示器就是利用此原理显示色彩，把RGB三种颜色分成独立的三个点，各自拥有不同的灰阶变化，然后把临近的三RGB显示的点当作一个像素（pixel），一个要求分辨率为800*600的显示画面，即要求有800*600个pixel，图中每一个RGB的点之间的黑色部分叫做黑矩阵（Black Matrix），主要是用来遮住不透光的部分，比如ITO的走线，C/A的走线，或者是TFT的部分。这也是为什么图中每一个RGB的亮点看起来并不是矩形，其左上角也有一块被Black Matrix遮住的部分，这块黑色缺角的部分就是TFT所在的部分。

1.2.2 TFT-LCD的显示原理

LCD技术是把液晶灌入两个列有细槽的平面之间。这两个平面上的槽互相垂直(相交成90度)。TFT-LCD显示原理见图1-2所示。也就是说，若一个平面上的分子南北向排列，则另一平面上的分子东西向排列，而位于两个平面之间的分子被强迫进入一种90度扭转的状态。由于光线顺着分子的排列方向传播，所以光线经过液晶时也被扭转90度。但当液晶上加一个电压时，分子便会重新垂直排列，使光线能直射出去，而不发生任何扭转。LCD是依赖极化滤光器(片)和光线本身。极化滤光器相当于一系列越来越细的平行线。这些线形成一张网，阻断不与这些线平行的所有光线（自然光线是朝四面八方随机发散的）。极化滤光器的线正好与第一个垂直，所以能完全阻断那些已经极化的光线。只有两个滤光器的线完全平行，或者光线本身已扭转到与第二个极化滤光器相匹配，光线才得以穿透。（如图1-3）LCD正是由这样两个相互垂直的极化滤光器构成，所以在正常情况下应该阻断所有试图穿透的光线。但是，由于两个滤光器之间充满了扭曲液晶，所以在光线穿出第一个滤光器后，会被液晶分子扭转90度，最后从第二个滤光器中穿出。另一方面，若为液晶加一个电压，分子又会重新排列并完全平行，使光线不再扭转，所以正好被第二个滤光器挡住。总之，加电将光线阻断，不加电则使光线射出。（如图1-4）然而，可以改变LCD中的液晶排列，使光线在加电时射出，而不加电时被阻断。但由于计算机屏幕几乎总是亮着的，所以只有“加电将光线阻断”的方案才能达到最省电的目的。

闪闪夜明猪 · 发表于 2010-4-1 11:53:32

光通过情况

光阻断情况

闪闪夜明猪 · 发表于 2010-4-1 11:53:32

实在是太多了，而且论坛对上传文件数量有限制，我干脆给大家Word文档得了。

6d7b18a7.rar (342.75 KB, 下载次数: 0)

闪闪夜明猪 · 发表于 2010-4-1 11:53:33

c5df4e7b.rar (384.58 KB, 下载次数: 0)

huquan2000 · 发表于 2012-1-13 02:35:42

谢谢分享，学习学习

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