lcd发展简史Word格式.docx
《lcd发展简史Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《lcd发展简史Word格式.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
1969年Xerox公司提出Ch-N相变存储模式
1986年Nagata提出用双层盒（DSTN）实现黑白显示技术；
之后又有用拉伸高分子
膜实现黑白显示的技术（FSTN）。
1996年以后，又提出采用单个偏光片的反射式TN（RTN）及反射式STN（RSTN）
模式。
液晶显示器产业的形成、发展及布局
自1968年Heilmeir制成第一个DSM-LCD开始,美、日等国即开始了
LCD的应用和生产研究。
70年代初期，美国Rockwell公司开始生产
DSM-LCD的计算机。
Optel公司则生产DSM-LCD手表。
日本Sharp、Epson等公司此类产品及工艺的成熟度都非常完满。
但DSM-LCD应用电流、电压效应，耗电较多，很快被TN-LCD取代。
1972年等人制成TN-LCD，并迅速工业化，被广泛应用于计算器、手表、测试设备及汽车显示等，取得了巨大成功。
并促使LCD向大容量、大面积彩色化方向发展。
大容量、大面积的一个方向是TN显示模式与半导体结合，采用有源矩阵（ActiveMatrix）的方式。
该方式最早于1972年由提出。
经10多年的研究，到80年代中后期，日本已开始大批量生产以TFT为代表的AM-LCD。
目前它是手提电脑的首选显示屏。
大容量的另一个方向是采用STN模式。
虽然STN模式1983年才提出来，但由于它与TN生产技术有很大程度的工艺相似性，投资规模小，因
而到80年代末90年代初已开始产业化，加之FSTN技术的发展，STN-LCD成为中高档、中小尺寸显示的主导。
全彩色化方案首先有
1995年以后，ECB彩色化方案也见之于报导。
它利用电压控制显示颜色，工艺简单，但色彩有限。
一般只能实现3〜4色。
目前，反射式显示模式（RTN,RSTN）正是许多工厂竞相开发的产品方向。
日本Sharp、Epson公司已经生产此类产品，主要应用于手机显示屏上。
就全球产业布局来说，日本TFT生产占全球80-90%的市场份额，台湾和韩国生产部分中小尺寸屏。
TN、STN生产90%以上在中国大陆、香港、台湾及东南亚地区。
LCD结构
TN、HTN、STN的结构：
FSTN、ECB-Multi-colorSTN的结构：
DSTN的结构：
ColorSTN的结构：
LCD的显示原理
TN型
扭曲向列相（TN）显示
最常见的如用于电子表和计算器上的显示方式就是扭曲向列相（TN）显示，这种显示器件由两片基板玻璃中间注入向列相液晶材料构成，通过特殊的表面处理使分子在顶层与X方向平行，而在底层与X方向垂直，这种结构使液晶层形成了一个90°
扭曲，从而得名，图1.即为扭曲结构。
这种结构类似于胆甾相结构，所以有时加入一点螺旋添加剂以保证扭曲方向一致。
TN显示的最基本原理是一个偏振光原理，当光入射TN盒时，其偏振面顺着液晶方向而扭曲。
例如，偏振光平行于样品顶层方向，当穿过液晶盒时，其偏振方向会随着分子旋转，从底面出射时，其偏振面旋转了90°
。
右图为一个TN盒的示意图，黑线代表分别贴在显示器上、下表面呈交叉状态的偏振片。
当光射入液晶盒，其偏振面随分子旋转。
当光达到液晶盒底部，偏振矢量面已旋转了90°
，接着穿过第二层偏光片。
对于一个反射TN型液晶显示器，相当于在底部装有一面镜子，它将透射光反射回来。
右图为光进入液晶盒后随着扭曲的路线。
从液晶盒中出来的光呈现银灰色。
当液晶盒受到一个强度足够大的电场的作用时，晶分子将经历一个弗利德兹转换。
右图为一个发生转变的扭曲向列相液晶盒。
必须注意的是在这种状态下，扭曲受到破坏，液晶层的分子取向与电场平行。
当偏振光射入这种液晶盒时，偏振面不随分子旋转，因而无法透过第二层偏光片。
这样在亮态的背景下施加电场的区域呈现为暗态。
电光效应：
依靠电场强度的作用扭曲向列相实现了亮态和暗态之间变化。
这种显示类型最主要的一个特点就是分子对外加压的响应，右边的曲线图（电光曲线）是一个曲型的向列相液晶盒在电压作用下的响应曲线，即分子与玻璃面倾斜度随外加电
压变化的关系。
对于TN型显示、电致扭曲形变决定了液晶盒对光的透过率。
右图显示了透过率与电场作用关系图。
考虑到偏光片的作用使反射型TN显示屏的最大透过率只有50%。
垂直线代表液晶盒的开或关状态时的电压。
?
STN型
超扭曲向列型显示
具有很多行和列的显示，其开、关状态时的电压差别很小，由于这个原因，TN显示器不适合多路寻址大信息量显示的要求。
这个问题在1980年中期，由于超扭曲向列型（STN）显示器的出现而得到解决。
在这种显示器中，相对于TN液晶盒90°
角，它的液晶分子旋转了270°
左右。
扭曲角的作用可从右图电光效应曲线中可以看出。
随着扭曲角的增大，分子倾角随外加电压的变化很陡峭。
从右图的响应参数可以看出其开态和关态的电压非常接近。
虽然一般都希望得到一条陡峭的电光曲线，但也要考虑到中间灰度的问题，考虑到这个原因，很多供应商所用的STN显示器采用了210°
扭曲角，这样在允许快速寻址的同时又能满足灰度显示的要求。
早期的210°
扭曲显示模式通过器件的光谱变化也无法得到理想的颜色：
在点亮状态，象素显示倾向于黄颜色，而在关闭状态为蓝紫色。
因此，STN除了不受消费者的普遍欢迎外，通过滤色片实现全色显示的STN也只能得到黑、白两种颜色。
这个问题通过增加一个扭曲角正好相反的液晶盒而得到解决，这种器件就是双层超扭曲向列型显示器（D-STN）。
这种器件在关闭状态时，第一层的相位变化可以在第二层得到补偿，像素显示为黑色；
在点亮状态，第一层的相位变化，不能被第二层STN盒补偿，成近白光射出。
由于两层液晶盒由相同的材料所组成，在整个温度范围其补偿作用是相同的。
LCD的驱动方式
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
基本思想
图2.驱
动电路
原理图
图3.静
态波形
图4.电
极阵列
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：
其驱动电路原理
如图2：
图静态驱动示意图
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。
2.多路驱动
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。
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—致，非选点电压Voff—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。
六级电平驱动
在半导体集成电路中，实现最佳偏压一般采用如图5所示的六级电平方式。
图6.六级电平的电路
实现六级电平的电路一般采用如图6的Bias电路
六级电平驱动时，给于COM电极和SEG电极的电平如下表：
正极性帧（+）
负极性帧（-）
扫描电极COM
选通
V1
V6
非选通
V5
V2
信号电极SEG
V4
V3
上叙6级电平，当a<
5时，会发生简并。
女口：
a=4时，V3=V4
a=3时，V2=V4，V3=V5
a=2时，V仁V4，V2=V5，V3=V6
简并后，上表中的电平分配关系依然成立
LCD的基本性能
电光性能：
LCD光学透过率随电压变化的曲线，如图1
响应速度：
LCD加电压后，透过率变化的快慢程度，如图2
对比度：
LCD在选态透过率与非选态透过率的比值。
如图3。
视角图：
LCD在不同视角下观察所获得的等对比度曲线图。
如图4。
温度性能：
由于液晶材料本身的物理性质随温度变化而变化，因而引起LCD的
阈值、透过光谱等会随温度漂移。
频率响应：
LCD只能工作在一个适当的频率范围，太低会引起显示闪动太高则
液晶分子跟不上电场变化。
LCD功耗：
指单位显示面积的电流密度。
寿命
升级会员 