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LCD基础知识 |
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LCD类型
一、扭曲向列相（TN）显示
TN型液晶显示器件是最常见的一种液晶显示器件．常见的手表、数字仪表、电子钟及大部分计算器所用的液晶显示器件都是TN型器件。一般，只要是笔段式数字显示所用的液晶显示器件大都是TN型器件。因此，这种器件应该是人们最熟知的液晶显示器了．
TN型液晶显示器件的基本结构原理是：将徐有ITO透明导电层的玻璃光刻上一定的透明电板图形，将这种带有透明导电电极图形的前后两片玻璃基板夹持上一层具有正介电各向异性的向列相液晶材料，四周进行密封，形成一个厚度仅为数微米的扁平液晶盒。由于在玻璃内表面涂有一层定向层膜，并进行了定向处理，在盒内液晶分子沿玻璃表面平行排列。但由于两片玻璃内表面定向层定向处理的方向互相垂直，液晶分子在两片玻璃之间呈90°扭曲，这就是扭曲向列液晶显示器件名称的由来．图1为TN型液晶显示器件的构造，图2为其原理图。
图1 典型TN液晶显示器件结构示意图
(a) TN型器件分子排布与透过光示意图
（b)TN型电光效应的原理示意图
图2 TN型液晶显示器件显示原理图
由于TN型液晶显示描件中液晶分子在盒中的扭曲螺矩远比可见光波长大得多，所以当沿一侧玻璃表面的液晶分子排列方向一致或正交的直线偏振光射入后，其偏光方向在通过整个液晶层后会被扭曲90°由另一侧射出，因此这个液晶盒具有了在平行偏振片间可以遮光，面在正交偏振片间可以遮光，而在正交偏振片间可以透光的作用和功能。
如果这时在液晶盒上施加一个电压并达到一定值后，液晶分子长轴将开始沿电场方向倾斜，当电压达到约2倍阈值电压后，除电极表面的液晶分子外，所有液晶盒内两电极之间的液晶分子都变成沿电场方向的再排列．这时，90°旋光的功能消失，在正交偏振片间失去了旋光作用．使器件不能透光．面在平行偏振片之间由于失去了旋光作用，使器件也不再能遮光．
因此，如果我们将液晶盒放置在正交或平行偏振片之间，即可用给液晶盒通电的办法使光改变其透过-遮住状态，从而实现显示．平时我们看见液晶显示器件时隐时现的黑字，不是液晶在变色，而是液晶显示器件使光透过或被吸收所致。
二、超扭曲向列相（STN）显示
顾名思义，“超扭曲”即扭曲角应很大，要超过90°，这是一种目前应用较多的点阵式液晶显示器件。我们知道，TN型及其他大部分类型的液晶显示器件的电光响应曲线都不够陡峭，如图1所示。
图1 TN型液晶显示响应曲线
从图中可见，随着驱动电压的升高，电光响应缓慢增加，阈值特性很不明显，这给多路驱动造成了困难，使液晶在大信息量显示，视频显示上受到了限制。
20世纪80年代初，人们发现，传统的扭曲向列液晶(TN)器件，只要将其液晶分子的扭曲角加大，即可以改善其驱动特性。经过努力，人们陆续开发出一系列超过了TN扭曲角90°的液晶显示器件，我们把这类扭曲角在180°～360°的液晶显示器件称为超扭曲(STN)系列产品。
目前，几乎所有的点阵图形和大部分点阵字符液晶垦示器件均已采用了STN模式．STN技术在液晶产业中已处于成熟、完善的阶段。STN模式的产品结构基本和TN模式是一样的，只不过盒中液晶分子排列不是沿着90°扭曲排列，而是180°～360°扭曲排列，如图2所示。
液晶显示器原理
液晶显示器(LCD/Liquid Crystal Display）的显像原理，是将液晶置于两片导电玻璃之间，靠两个电极间电场的驱动，引起液晶分子扭曲向列的电场效应，以控制光源透射或遮蔽功能，在电源关开之间产生明暗而将影像显示出来，若加上彩色滤光片，则可显示彩色影像。在两片玻璃基板上装有配向膜，所以液晶会沿着沟槽配向，由于玻璃基板配向膜沟槽偏离90度，所以液晶分子成为扭转型，当玻璃基板没有加入电场时，光线透过偏光板跟着液晶做90度扭转，通过下方偏光板，液晶面板显示白色（如下图左）；当玻璃基板加入电场时，液晶分子产生配列变化，光线通过液晶分子空隙维持原方向，被下方偏光板遮蔽，光线被吸收无法透出，液晶面板显示黑色（如下图右）。液晶显示器便是根据此电压有无，使面板达到显示效果。
液晶显示原理图
图2 STN型液晶显示器件原理示意图
LCD驱动
一、静态驱动
基本思想:在相对应的一对电极间连续外加电场或不外加电场。如图1所示：
图 1.LCD静态驱动示意图
驱动电路原理:如图2所示：
图2. 驱动电路原理图
驱动波形：
根据此电信号，笔段波形不是与公用波形同相就是反相。同相时液晶上无电场，LCD处于非选通状态。反相时，液晶上施加了一矩形波。当矩形波的电压比液晶阈值高很多时，LCD处于选通状态。 
图 3.静态波形
基本思想：
电极沿X、Y方向排列成矩阵(如图4)，按顺序给X电极施加选通波形，给Y电极施加与X电极同步的选通或非选通波形，如此周而复始。通过此操作，X、Y电极交点的相素可以是独立的选态或非选态。
图 4.电极阵列
驱动X电极从第一行到最后一行所需时间为帧周期Tf(频率为帧频)，驱动每一行所用时间Tr与帧周期的比值为占空比：Duty=Tr/Tf=1/N。
电压平均化：
从多路驱动的基本思想可以看出，不仅选通相素上施加有电压，非选通相素上也施加了电压。非选通时波形电压与选通时波形电压之比为偏压比Bias=1/a。为了使选通相素之间及非选通相素之间显示状态一致，必须要求选点电压Von一致，非选点电压Voff一致。为了使相素在选通电压作用下被选通；而在非选通电压作用下不选通，必须要求LCD的光电性能有阈值特性，且越陡越好。但由于材料和模式的限制，LCD电光曲线陡度总是有限的。因而反过来要求Von、Voff拉得越开越好，即Von/Voff越大越好。经理论计算，当Duty、Bias满足以下关系时，Von/Voff取极大值。满足下式的a，即为驱动路数为N的最佳偏压值。 
生产流程
(end)
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(1/11/2008) |
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