LCD的基本构造

http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>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http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶显示器件基本结构如图1-1所示。它主要由前后偏振片、前后玻璃片、封接边及http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶等几大部件组成。

当然，不同类型的http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>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http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶显示器件没有偏振片，有源矩阵型http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶显示器件在基板上制作有有源矩阵电路等，但是所有http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>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扳，夹持一个http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>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。

下面以典型的扭曲向列型http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶显示器件（TN）为例，进行介绍，见图1-1。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http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶注入口。http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>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，再在此http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>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http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶显示器件。当然，作为扭曲向列型http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶显示器件，在http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>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http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶分子在http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>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http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶分子又呈90度扭曲排列。从而使其具有特有的光学和电光学特性。

现将构成http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>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．http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶

http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶材料是http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶显示器件的主体。不同器件所用http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶材料不同，http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶材料大都是由几种乃至十几种单体http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶材料混合而成。每种http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>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http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>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http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶显示器件的定向层；而温度过高，http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶会失去http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶态，也就失去了http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>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http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>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。

http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶的显示是由于在显示像素上施加了电场的缘故，而这个电场则由显示像素前后两电极上的电位信号合成产生，在显示像素上建立直流电场是非常容易的事，但直流电场将导致http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶材料的化学反应和电极老化，从而迅速降低http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶的显示寿命，因此必须建立交流驱动电场，并且要求这个交流电场中的直流分量越小越好，通常要求直流分量小于50mV。在实际应用中，由于采用了数字电路驱动，所以这种交流电场是通过脉冲电压信号来建立的。

显示像素上交流电场的强弱用交流电压的有效值表示，当有效值大于http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶的阈值电压时，像素呈显示态；当有效值小于阈值电压时，像素不产生电光效应；当有效值在阈值电压附近时，http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶将呈现较弱的电光效应，此时将会影响http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶显示器件的对比度。

http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶显示的驱动就是用来调整施加在http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶显示器件电极上的电位信号的相位、峰值、频率等，建立驱动电场，以实现http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶显示器件的显示效果。http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶显示的驱动方式有许多种，常用的驱动方法有：静态驱动法和动态驱动法。对于TN及STN-LCD一般采用静态驱动或多路驱动方式。这两种方式相比较各有优缺点。静态驱动响应速度快、耗电少、驱动电压低，但驱动电极度数必须与显示笔段数相同，因而用途不如多路驱动广。

1.静态驱动法

静态驱动法是获得 佳显示质量的 基本的方法。它适用于笔段型http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶显示器件的驱动。表一示出此类http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶显示器件的电极结构，当多位数字组合时，各位的背电极BP是连接在一起的。振荡器的脉冲信号经分频后直接施加在http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶显示器件的背电极BP上，而段电极的脉冲信号是由显示选择信号A与时序脉冲通过逻辑异或合成产生，当某位显示像素被显示选择时，A＝1，该显示像素上两电极的脉冲电压相位相差180。，在显示像素上产生2V的电压脉冲序列，使该显示像素呈现显示特性；当某位显示像素为非显示选择时，A＝0，该显示像素上两电极的脉冲电压相位相同，在显示像素上合成电压脉冲为0V，从而实现不显示的效果。这就是静态驱动法。为了提高显示的对比度，适当地调整脉冲的电压即可。

表一

2.动态驱动法

当http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶显示器件上显示像素众多时，如点阵型http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶显示器件，为了节省庞大的硬件驱 动电路，在http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶显示器件电极的制作与排列上作了加工，实施了矩阵型的结构，即把水平一组显示像素的背电极都连在一起引出，称之为行电极，把纵向一组显示像素的段电极都连接起来一起引出，称之为列电极。在http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶显示器上每一个显示像素都由其所在的列与行的位置唯一确定。在驱动方式上相应地采用了类同于CRT的光栅扫描方法。http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶显示的动态驱动法是循环地给行电极施加选择脉冲，同时所有为显示http://www.haojdwx.cn/Soft/ShowClass.asp?ClassID=62'>数据的列电极给出相应的选择或非选择的驱动脉冲，从而实现某行所有显示像素的显示功能，这种行扫描是逐行顺序进行的，循环周期很短，使得http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶显示屏上呈现出稳定的图象。我们把http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶显示的扫描驱动方式称为动态驱动法。                      

http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶显示器件LCD的显示原理是：在两片玻璃基板上装有配向膜，所以http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶会沿着沟槽配向，具有偶极矩的http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶棒状分子在外加电场的作用下其排列状态发生变化，使得通过http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶显示器件的光被调制，从而呈现明与暗或透过与不透过的显示效果。http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶显示器件中的每个显示像素都可以单独被电场控制，不同的显示像素按照控制信号的“指挥”便可以在显示屏上组成不同的字符、数字及图形。因此建立显示所需的电场以及控制显示像素的组合就成为http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶显示驱动器和http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶显示控制器的功能。                               

二十世纪二十年代，德国Heidelberg大学的Ludwig Gattermann首先合Halle大学的Daniel Vorlander则先后合成了300多种http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶，并指出http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶分子是棒状的分子。在此基础上，法国的George Friedel及F.Grand-jean等对http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶的结构及光学性能作了详细的研究，并于1922年完成了http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶分类的工作，将http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶划分为：近晶相、向列相和胆甾相。

1917年Manguin发明了摩擦定向法，用以制作单畴http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶和研究光学各向异性。1909年E.Bose建立了攒动（Swarm）学说，并得到L.S.Ormstein及F.Zernike等人的实验支持(1918年），后经de Gennes论述为统计性起伏。G.W.Oseen和H.Zocher1933年创立连续体理论，并得到F.C.Frank完善（1958年）。M.Born（1916年）和K.Lichtennecker（1926年）发现并研究了http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶的介电各向异性。1932年，W.Kast据此将向列相分为正、负性两大类。1927年，V.Freedericksz和V.Zolinao发现向列相http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶在电场（或磁场）作用下，发生形变并存在电压阈值（Freederichsz 转变）。这一发现为http://www.haojdwx.cn/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=721'>液晶显示器的制作提供了依据。