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lcd概述
  lcd 液晶顯示器是 liquid crystal display 的簡稱,lcd 的構造是在兩片平行的玻璃當中放置液態的晶體,兩片玻璃中間有許多垂直和水平的細小電綫,透過通電與否來控製桿狀水晶分子改變方向,將光綫折射出來産生畫面。比crt要好的多,但是價錢較其貴。
  lcd液晶投影機是液晶顯示技術和投影技術相結合的産物,它利用了液晶的電光效應,通過電路控製液晶單元的透射率及反射率,從而産生不同灰度層次及多達1670百萬種色彩的靚麗圖像。lcd投影機的主要成像器件是液晶板。lcd投影機的體積取决於液晶板的大小,液晶板越小,投影機的體積也就越小。
  根據電光效應,液晶材料可分為活性液晶和非活性液晶兩類,其中活性液晶具有較高的透光性和可控製性。液晶板使用的是活性液晶,人們可通過相關控製係統來控製液晶板的亮度和顔色。與液晶顯示器相同,lcd投影機采用的是扭麯嚮列型液晶。lcd投影機的光源是專用大功率燈泡,發光能量遠遠高於利用熒光發光的crt投影機,所以lcd投影機的亮度和色彩飽和度都高於crt投影機。lcd投影機的像元是液晶板上的液晶單元,液晶板一旦選定,分辨率就基本確定了,所以lcd投影機調節分辨率的功能要比crt投影機差。
  lcd投影機按內部液晶板的片數可分為單片式和三片式兩種,現代液晶投影機大都采用3片式lcd(圖1)。三片式lcd投影機是用紅、緑、藍三塊液晶板分別作為紅、緑、藍三色光的控製層。光源發射出來的白色光經過鏡頭組後會聚到分色鏡組,紅色光首先被分離出來,投射到紅色液晶板上,液晶板“記錄”下的以透明度表示的圖像信息被投射生成了圖像中的紅色光信息。緑色光被投射到緑色液晶板上,形成圖像中的緑色光信息,同樣藍色光經藍色液晶板後生成圖像中的藍色光信息,三種顔色的光在棱鏡中會聚,由投影鏡頭投射到投影幕上形成一幅全彩色圖像。三片式lcd投影機比單片式lcd投影機具有更高的圖像質量和更高的亮度。lcd投影機體積較小、重量較輕,製造工藝較簡單,亮度和對比度較高,分辨率適中,現在lcd投影機占有的市場份額約占總體市場份額的70%以上,是目前市場上占有率最高、應用最廣泛的投影機。
  液晶顯示器使用時,不允許施加直流電壓,驅動電壓的直流成分最大不能超過 50mv 。 lcm 在焊接時應註意衹焊 i/o 接口,且烙鐵溫度不高於 260 ℃,烙時一次不超過 3 ~ 4 秒,焊接次數最多不超過 3 ~ 4 次,焊劑應最好使用高質量焊劑,焊後,應註意把 pcb 板清潔。
  註意 lcd 與 lcm 防潮,潮濕會使 lcd 的玻璃表面電阻降低,造成顯示不正常,且易使 lcm 電極腐蝕。
  lcd 裝機時,應確保器件的導電綫接觸面積充分大, 並保持整個接觸面壓力均衡(註意擰蠃絲的壓力應均衡),固定框要求平整、光滑,固定框的壓力應盡可能加在該器件的四周封接框上; lcm 在裝配時, 要註意操作人的充分接地,使用的烙鐵及其它器具均應保持良好的接地。焊接應註意保護 lcd 表面,以免焊劑濺落於表面造成破壞。
  器件不宜長期受陽光直射及紫外綫的照射,以免影響使用壽命。
  器件不宜存放在高溫、高濕或有腐蝕、揮發性化學物品環境中,以免使 lcd 變色、 lcm 電極腐蝕,失去正常的顯示功能。 lcm 應放在有抗靜電的包裝或器具裏。
  lcd 的上下兩面貼的偏光片切勿沾上有機溶劑; 因偏光片材質較軟,裝機使用過程中,避免硬物頂傷、壓傷器件的上下兩面,且不能使用粗、硬的布擦拭偏光片; lcm 在操作過程中請勿接觸油脂類東西。
液晶基礎知識
  顯示器是人與機器溝通的重要界面,早期以顯像管(crt/cathode ray tube)顯示器為主,但隨着科技不斷進步,各種顯示技術如雨後春筍般誕生,近來由於液晶(lcd)顯示器具有輕薄短小、耗電量低、無輻射危險,平面直角顯示以及影像穩定不閃爍等優勢,在近年來價格不斷下跌的吸引下,逐漸取代crt之主流地位,顯示器明日之星架勢十足。那麽液晶顯示器與傳統的顯示器相比,到底有什麽新的特點呢?
  一、顯示質量高
  由於液晶顯示器每一個點在收到信號後就一直保持那種色彩和亮度,恆定發光,而不象陰極射綫管顯示器(crt)那樣需要不斷刷新亮點。因此,液晶顯示器畫質高而且絶對不會閃爍,把眼睛疲勞降到了最低。
  二、沒有電磁輻射
  傳統顯示器的顯示材料是熒光粉,通過電子束撞擊熒光粉而顯示,電子束在打到熒光粉上的一剎那間會産生強大的電磁輻射,儘管目前有許多顯示器産品在處理輻射問題上進行了比較有效的處理,盡可能地把輻射量降到最低,但要徹底消除是睏難的。相對來說,液晶顯示器在防止輻射方面具有先天的優勢,因為它根本就不存在輻射。在電磁波的防範方面,液晶顯示器也有自己獨特的優勢,它采用了嚴格的密封技術將來自驅動電路的少量電磁波封閉在顯示器中,而普通顯示器為了散發熱量的需要,必須盡可能地讓內部的電路與空氣接觸,這樣內部電路産生的電磁波也就大量地嚮外“泄漏”了。
  三、可視面積大
   對於相同尺寸的顯示器來說,液晶顯示器的可視面積要更大一些。液晶顯示器的可視面積跟它的對角綫尺寸相同。而陰極射綫管顯示器,顯像管前面板四周有一英寸左右的邊框,不能用於顯示。
  四、應用範圍廣
  最初的液晶顯示器由於無法顯示細膩的字符,通常應用在電子表、計算器上。隨着液晶顯示技術的不斷發展和進步,字符顯示開始細膩起來,同時也支持基本的彩色顯示,並逐步用於液晶電視、攝像機的液晶顯示器、掌上遊戲機上。而隨後出現的dstn和tft則被廣泛製作成電腦中的液晶顯示設備,dstn液晶顯示屏用於早期的筆記本電腦;tft則既應用在筆記本電腦上(現在大多數筆記本電腦都使用tft顯示屏),又用於主流臺式顯示器上。
  五、畫面效果好
  與傳統顯示器相比,液晶顯示器一開始就使用純平面的玻璃板,其顯示效果是平面直角的,讓人有一種耳目一新的感覺。而且液晶顯示器更容易在小面積屏幕上實現高分辨率,例如,17英寸的液晶顯示器就能很好地實現1280×1024分辨率,而通常18英寸crt彩顯上使用1280×1024以上分辨率的畫面效果是不能完全令人滿意的。
  六、數字式接口
   液晶顯示器都是數字式的,不像陰極射綫管彩顯采用模擬接口。也就是說,使用液晶顯示器,顯卡再也不需要像往常那樣把數字信號轉化成模擬信號再行輸出了。理論上,這會使色彩和定位都更加準確完美。
  七、“身材”勻稱小巧
   傳統的陰極射綫管顯示器,後面總是拖着一個笨重的射綫管。液晶顯示器突破了這一限製,給人一種全新的感覺。傳統顯示器是通過電子槍發射電子束到屏幕,因而顯像管的管頸不能做得很短,當屏幕增加時也必然增大整個顯示器的體積。而液晶顯示器通過顯示屏上的電極控製液晶分子狀態來達到顯示目的,即使屏幕加大,它的體積也不會成正比的增加,而且在重量上比相同顯示面積的傳統顯示器要輕得多。
  八、功率消耗小
  傳統的顯示器內部由許多電路組成,這些電路驅動着陰極射綫顯像管工作時,需要消耗很大的功率,而且隨着體積的不斷增大,其內部電路消耗的功率肯定也會隨之增大。相比而言,液晶顯示器的功耗主要消耗在其內部的電極和驅動ic上,因而耗電量比傳統顯示器也要小得多。
液晶顯示器的選型
  在平板顯示器件領域,目前應用較廣泛的有液晶(lcd)、電緻發光顯示(el)、等離子體(pdp)、發光二極管(led)、低壓熒光顯示器件(vfd)等。
  液晶顯示器件有以下一些特點
  低壓微功耗;平板型結構;被動顯示型(無眩光,不刺激人眼,不引起眼睛疲勞);顯示信息量大(因為像素可以做的很小);易於彩色化(在色譜上可以非常準確的復現);無電磁輻射(對人體安全,利於信息保密);長壽命(這種器件幾乎沒有什麽劣化問題,因此壽命極長,但是液晶背光壽命有限,不過背光部分可以更換)。
  液晶選型8大要素
  ◆lcd類型 ◆質量保證 ◆技術支持 ◆品牌與價格
  ◆供應鏈保證 ◆分辨率與尺寸 ◆溫度與亮度 ◆接口方式
  液晶顯示屏的類型選擇
  ▲字符→確定顯示行、列數→tn、stn類→是否帶背光→確定尺寸→確定工作與儲存溫度範圍
  ▲圖形→單色還是彩色(tft真彩還是stn偽彩〈一般在256色以下〉)→確定分辨率→確定外形尺寸→背光類型(led、el、ccfl)→確定工作與儲存溫度範圍
  ▲定製→非標準模塊的要求→填寫定製單→簽定合同
  lcd類型
  在液晶(lcd)方面,從選型角度,我們將常見液晶分為以下幾類:段式,字符型,常見段式液晶的每字為8段組成,即8字和一點,衹能顯示數字和部分字母,如果必須顯示其它少量字符、漢字和其它符號,一般需要從廠傢定做,可以將所要顯示的字符、漢字和其它符號固化在指定的位置,比如計算器。對於段式液晶,我們提供定做業務。
  字符型液晶,顧名思義,字符型液晶是用於顯示字符和數字的,對於圖形和漢字的顯示方式與段式液晶無異。字符型液晶一般有以下幾種分辨率,8×1,16×1、16×2、16×4、20×2、20×4、40×2、40×4等,其中8(16、20、40)的意義為一行可顯示的字符(數字)數,1(2、4)的意義是指顯示行數。
  圖形點陣式液晶,我們又將其分為tn、stn(dstn)、tft、ubf、oled等幾類。這種分類需從液晶材料和液晶效應講起,請參考液晶顯示原理。
  tn類液晶由於它的局限性,衹用於生産字符型液晶模塊;而stn(dstn)類液晶模塊一般為中小型,既有單色的,也有偽彩色的;tft類液晶,則從小到大都有,而且幾乎清一色為真彩色顯示模塊。除了tft類液晶外,一般小液晶屏都內置控製器(控製器的概念相當於顯示卡上的主控芯片),直接提供mpu接口;而大中液晶屏,要想控製其顯示,都需要外加控製器。
  因此,選擇您所需要的液晶屏,需要考慮的幾個方面細述如下:
  一、如果衹需要顯示字符和數字,而且一屏所顯示的內容不超過字符型液晶的最大限製(比如40×4),就可選擇字符型液晶,直接與mpu連接即可。
  二、如果需要動態地顯示漢字和圖形,那麽,衹能選擇圖形點陣式液晶,接下來該考慮的問題就是需要選擇stn(dstn)單色、偽彩色還是tft真彩色。一般情況下,如果使用單片機控製,由於其控製能力的限製,衹有在640×480以下單色、320×240以下偽彩色的範圍內進行選擇;如果使用pc、ipc或其它控製能力比較強的主控模塊(如視頻輸入控製模塊),衹要具備液晶顯示部分或外加顯示控製,就可以有較大的選擇餘地,不帶內置控製器的單色、偽彩色和真彩色液晶均可。 同時應該考慮到外形尺寸的要求。另外請註意,lcd的分辨率在物理上是固定的,滿屏顯示一般衹能以其固有的分辨率顯示,這一點與crt有所區別。
  各種類型圖形點陣式液晶優劣
  stn屏幕
  stn(super twisted nematic)屏幕,又稱為超扭麯嚮列型液晶顯示屏幕。在傳統單色液晶顯示器上加入了彩色濾光片,並將單色顯示矩陣中的每一像素分成三個像素,分別通過彩色濾光片顯示紅、緑、藍三原色,以此達到顯示彩色的作用,顔色以淡緑色為和橘色為主。stn屏幕屬於反射式lcd,它的好處是功耗小,但在比較暗的環境中清晰度較差。
  stn也是我們接觸得最多的材質類型,目前主要有cstn和dstn之分,它屬於被動矩陣式lcd器件,所以功耗小、省電,但麽應時間較慢,為200毫秒。
  cstn一般采用傳送式照明方式,必須使用外光源照明,稱為背光,照明光源要安裝在lcd的背後。
  tft屏幕
  tft(thin film transistor)即薄膜場效應晶體管,屬於有源矩陣液晶顯示器中的一種。它可以“主動地”對屏幕上的各個獨立的像素進行控製,這樣可以大大提高反應時間。一般tft的反應時間比較快,約80毫秒,而且可視角度大,一般可達到130度左右,主要運用在高端産品。所謂薄膜場效應晶體管,是指液晶顯示器上的每一液晶象素點都是由集成在其後的薄膜晶體管來驅動。從而可以做到高速度、高亮度、高對比度顯示屏幕信息。tft屬於有源矩陣液晶顯示器,在技術上采用了“主動式矩陣”的方式來驅動,方法是利用薄膜技術所作成的電晶體電極,利用掃描的方法“主動拉”控製任意一個顯示點的開與關,光源照射時先通過下偏光板嚮上透出,藉助液晶分子傳導光綫,通過遮光和透光來達到顯示的目的。
  tft-lcd液晶顯示屏是薄膜晶體管型液晶顯示屏,也就是“真彩”(tft)。tft液晶為每個像素都設有一個半導體開關,每個像素都可以通過點脈衝直接控製,因而每個節點都相對獨立,並可以連續控製,不僅提高了顯示屏的反應速度,同時可以精確控製顯示色階,所以tft液晶的色彩更真。tft液晶顯示屏的特點是亮度好、對比度高、層次感強、顔色鮮豔,但也存在着比較耗電和成本較高的不足。tft液晶技術加快了手機彩屏的發展。新一代的彩屏手機中很多都支持65536色顯示,有的甚至支持16萬色顯示,這時tft的高對比度,色彩豐富的優勢就非常重要了。
  tft型的液晶顯示器主要的構成包括:螢光管、導光板、偏光板、濾光板、玻璃基板、配嚮膜、液晶材料、薄模式晶體管等等。
  tfd屏幕
  tfd(thin film diode)屏幕,又稱為薄膜二極管半透式液晶顯示屏。tfd技術由精工和愛普生公司開發出來,專門用在手機屏幕上。它是tft和stn的折中,比stn的亮度和色彩飽和度更好,也比tft省電。最大特點是無論在關閉背光(反射模式)或打開背光(透射模式)條件下都能提供高畫質、易觀看的顯示,並具有低功耗、高畫質、高反應速度等優點。
  ufb屏幕
  ufb lcd是2002年3月,三星公司發佈的一款手機用新型液晶顯示器件,具有超薄、高亮度的特點。ufb-lcd是專為移動電話和pda設計的顯示屏,具有超薄、高亮度的特點,可顯示65536種色彩,達到128x160的分辨率,該顯示屏還采用了特別的光柵設計,可減小像素間距,以獲得更佳的圖像質量。
  ufb液晶顯示屏的對比度是stn液晶顯示屏的兩倍,在65536色時亮度與tft顯示屏不相上下,而耗電量比tft顯示屏少,並且售價與stn顯示屏差不多,可說是結合這兩種現有産品的優點於一身。
  oled屏幕
  oled (organic light emitting display)即有機發光顯示器,在手機lcd上屬於新型産品,被稱譽為“夢幻顯示器”。oled顯示技術與傳統的lcd顯示方式不同,無需背光燈,采用非常薄的有機材料塗層和玻璃基板,當有電流通過時,這些有機材料就會發光。而且oled顯示屏幕可以做得更輕更薄,可視角度更大,並且能夠顯著的節省耗電量。目前在oled的二大技術體係中,低分子oled技術為日本掌握,而高分子的pled(lg手機的所謂oel就是這個體係的産品)的技術及專利則由英國的科技公司cdt的掌握,兩者相比pled産品的彩色化上仍有一定睏難。
  不過,雖然將來技術更優秀的oled可能會取代tft等lcd,但有機發光顯示技術還存在着使用壽命短、屏幕大型化難等缺陷。
  三、背光選擇,說到背光問題,需要從另一個角度將液晶分類,即透射式、反射式、半反半透式液晶三類,因為液晶為被動發光型顯示器,所以必須有外界光源,液晶纔會有顯示,透射式液晶必須加上背景光,反射式液晶需要較強的環境光綫,半反半透式液晶要求環境光綫較強或加背光。
  字符類液晶 帶背光的一般為led背光,以黃顔色(紅、緑色調)為主。一般為+5v驅動。
  單色stn中小點陣液晶 多用led或el背光,el背光以黃緑色(紅、緑、白色調)常見。一般用400—800hz、70—100v的交流驅動,常用驅動需要約1w的功率。
  中大點陣stn液晶和tft類液晶 多為冷陰極背光燈管(ccfl/ccft),背光顔色為白色(紅、緑、藍色調)。一般用25k—100khz,300v以上的交流驅動。
  四、溫度範圍,很多字符型液晶以及小圖形點陣液晶有常溫型和寬溫型的,而大圖形點陣的液晶寬溫型的在大陸市場上比較少見,常溫一般指工作溫度0—50℃,寬溫到-20—70℃(個別的可到零下30℃,如lq5aw136 tft 視頻接口);另外在濕度方面也有一定的要求。
  五、亮度問題,亮度單位為cd/m2或叫nit(尼特),大部分tn、stn(dstn)液晶的亮度不超過100cd/m2,但是目前比較常用的5—6"的偽彩色stn屏的亮度都在130cd/m2左右,京瓷有一種5.7"的lcd亮度達200cd/m2,而tft類液晶的亮度則150cd/m2以上常見。
  六、配件方面,由於液晶的規格、接口沒有國際標準,所以不同廠傢、不同類型的液晶的信號接口往往不一致,所以選擇液晶時,註意購買相關配件(包括信號連接器件、逆變器等)。
液晶屏幕的驅動方式
  單純矩陣驅動方式是由垂直與水平方向的電極所構成,選擇要驅動的部份由水平方向電壓來控製,垂直方向的電極則負責驅動液晶分子。
  在tn與stn型的液晶顯示器中,所使用單純驅動電極的方式,都是采用x、y軸的交叉方式來驅動,如下圖所示,因此如果顯示部份越做越大的話,那麽中心部份的電極反應時間可能就會比較久。而為了讓屏幕顯示一致,整體速度上就會變慢。講的簡單一點,就好象是crt顯示器的屏幕更新頻率不夠快,那是使用者就會感到屏幕閃爍、跳動;或着是當需要快速3d動畫顯示時,但顯示器的顯示速度卻無法跟上,顯示出來的要果可能就會有延遲的現象。所以,早期的液晶顯示器在尺寸上有一定的限製,而且並不適合拿來看電影、或是玩3d遊戲。
  主動式矩陣的驅動方式是讓每個畫素都對應一個組電極,它個構造有點像dram的回路方式,電壓以掃描的(或稱作一定時間充電)方式,來表示每個畫素的狀態。為了改善此一情形,後來液晶顯示技術采用了主動式矩陣(active-matrix addressing)的方式來驅動,這是目前達到高資料密度液晶顯示效果的理想裝置,且分辨率極高。方法是利用薄膜技術所做成的硅晶體管電極,利用掃描法來選擇任意一個顯示點(pixel)的開與關。這其實是利用薄膜式晶體管的非綫性功能來取代不易控製的液晶非綫性功能。
  在tft型液晶顯器中,導電玻璃上畫上網狀的細小綫路,電極則由是薄膜式晶體管所排列而成的矩陣開關,在每個綫路相交的地方則有着一弄控製匣,雖然驅動訊號快速地在各顯示點掃瞄而過,但衹有電極上晶體管矩陣中被選擇的顯示點得到足以驅動液晶分子的電壓,使液晶分子軸轉嚮而成「亮」的對比,不被選擇的顯示點自然就是「暗」的對比,也因此避免了顯示功能對液晶電場效應能力的依靠。
  tft液晶顯示原理
  tft型的液晶顯示器較為復雜,主要的構成包括了,螢光管、導光板、偏光板、濾光板、玻璃基板、配嚮膜、液晶材料、薄模式晶體管等等。首先液晶顯示器必須先利用背光源,也就是螢光燈管投射出光源,這些光源會先經過一個偏光板然後再經過液晶,這時液晶分子的排列方式進而改變穿透液晶的光綫角度。然後這些光綫接下來還必須經過前方的彩色的濾光膜與另一塊偏光板。因此我們衹要改變刺激液晶的電壓值就可以控製最後出現的光綫強度與色彩,並進而能在液晶面板上變化出有不同深淺的顔色組合了。
  stn液晶顯示原理
  stn型的顯示原理與tn相類似,不同的是tn扭轉式嚮列場效應的液晶分子是將入射光旋轉90度,而stn超扭轉式嚮列場效應是將入射光旋轉180~270度。
  要在這裏說明的是,單純的tn液晶顯示器本身衹有明暗兩種情形(或稱黑白),並沒有辦法做到色彩的變化。而stn液晶顯示器牽涉液晶材料的關係,以及光綫的干涉現象,因此顯示的色調都以淡緑色與橘色為主。但如果在傳統單色stn液晶顯示器加上一彩色濾光片(color filter),並將單色顯示矩陣之任一像素(pixel)分成三個子像素(sub-pixel),分別通過彩色濾光片顯示紅、緑、藍三原色,再經由三原色比例之調和,也可以顯示出全彩模式的色彩。另外,tn型的液晶顯示器如果顯示屏幕做的越大,其屏幕對比度就會顯得較差,不過藉由stn的改良技術,則可以彌補對比度不足的情況。
  tn型液晶顯示原理
  tn型的液晶顯示技術可說是液晶顯示器中最基本的,而之後其它種類的液晶顯示器也可說是以tn型為原點來加以改良。同樣的,它的運作原理也較其它技術來的簡單,請讀者參照下方的圖片。圖中所表示的是tn型液晶顯示器的簡易構造圖,包括了垂直方向與水平方向的偏光板,具有細紋溝槽的配嚮膜,液晶材料以及導電的玻璃基板。 不加電場的情況下,入射光經過偏光板後通過液晶層,偏光被分子扭轉排列的液 晶層旋轉90度,離開液晶層時,其偏光方向恰與另一偏光板的方向一致,因此光綫能順 利通過,整個電極面呈光亮。 當加入電場的情況時,每個液晶分子的光軸轉嚮與電場方向一致,液晶層因此失去了旋光的能力,結果來自入射偏光片的偏光,其偏光方向與另一偏光片的偏光方向成垂直的關係,並無法通過,電極面因此呈現黑暗的狀態。 其顯像原理是將液晶材料置於兩片貼附光軸垂直偏光板之透明導電玻璃間,液晶分子會依配嚮膜的細溝槽方向依序旋轉排列,如果電場未形成,光綫會順利的從偏光板射入,依液晶分子旋轉其行進方向,然後從另一邊射出。如果在兩片導電玻璃通電之後,兩片玻璃間會造成電場,進而影響其間液晶分子的排列,使其分子棒進行扭轉,光綫便無法穿透,進而遮住光源。這樣所得到光暗對比的現象,叫做扭轉式嚮列場效應,簡稱tnfe(twisted nematic field effect)。在電子産品中所用的液晶顯示器,幾乎都是用扭轉式嚮列場效應原理所製成
lcd控製驅動器的設計與開發
  對於液晶顯示屏,它通常包括玻璃基板、ito(indium tin oxide)膜、配嚮膜、偏光板等製成的夾板,上下共有兩層。每個夾層都包含電極和配嚮膜上形成的溝槽,上下玻璃基板配嚮為90度。上下夾層中放置液晶,液晶將按照溝槽方向配嚮。整體看起來,液晶分子的排列就像蠃旋形的扭轉排列。當玻璃基板加入電場時,液晶分子配列産生變化,變成竪立狀態。當液晶分子竪立時光綫無法通過,結果在顯示屏上出現黑色。液晶顯示器(lcd)將根據電壓的有無,控製液晶分子配列方向,使面板達到顯示效果。
  對lcd的分類,有各種分類方法。通常可按照其顯示方式分為段式、點字符式、點陣式等。除了黑白顯示外,還有多灰度和彩色顯示等。
  在lcd驅動時,需在段電極和公共電極上施加交流電壓。若衹在電極上施加dc電壓時,液晶本身發生劣化。液晶驅動方式包括靜態驅動、動態驅動等驅動方式。
  (1)靜態驅動
  所有的段都有獨立的驅動電路,表示段電極與公共電極之間連續施加電壓。它適合於簡單控製的lcd
  (2)多路驅動方式
  構成矩陣電極,公共端數為n,按照1/n的時序分別依次驅動公共端,與該驅動時序相對應,對所有的段信號電極作選擇驅動。這種方式適合於比較復雜控製的lcd
  在多路驅動方式中,像素可分為選擇點、半選擇點和非選擇點。為了提高顯示的對比度和降低串擾,應合理選擇占空比(duty)和偏壓(bias)。
  施加在lcd上所表示的on和off時的電壓有效值與占空比和偏壓的關係如下:
  vo:lcd驅動電壓
  n:占空比(1/n)
  a:偏壓(1/a)
  多路驅動方式可分為點反轉驅動和幀反轉驅動。點反轉驅動適合於低占空比應用,它在各段數據輸出時,將數據反轉。幀反轉驅動適合於高占空比應用,它在各幀輸出時,將數據反轉。
  對於多灰度和彩色顯示的控製方法,通常采用幀頻控製(frc)和脈寬調製(pwm)方法。幀頻控製是通過減少幀輸出次數,控製輸出信號的有效值,來實現多灰度和彩色控製。而脈寬調製是通過改變段輸出信號脈寬,控製輸出信號的有效值,來實現多灰度和彩色控製。
  顯示方式從簡單的段式、點字符式到復雜的點陣式、階調式的變化。顯示顔色從黑白逐步變化到彩色。顯示屏從小到大,響應時間逐步縮短,目前stn顯示器在成本及消費電流方面有優勢。tft顯示器在對比度和動畫對應速度方面有優勢。
  作為lcd驅動器標準電路生産廠主要有nec 、epson、三星等公司。目前手機市場中使用最多的驅動器電路仍然是黑白電路。但是,四灰度lcd驅動電路和彩色lcd驅動電路也逐漸投入到市場上。今後具有彩色、大屏幕、可上網、響應快的顯示器將成為手機發展的流行趨勢。
  下面將以nec公司mpd16682a産品為例,說明lcd控製驅動器主要特性和設計流程。該芯片適用於手機、漢字或日語傳呼機以及其他顯示漢字或日語字符的設備,每個字符使用16 x 16或12 x 12個點。
  * 內含1/65分時顯示ram的液晶顯示控製/驅動器
  * 使用+3伏單一電源
  * 內含升壓電路(3倍和4倍可轉換)
  * 132 x 65 位用於點顯示的ram
  * 輸出:132段、65公共端
  * 用於cog(chip on glass)
  lcd驅動器基本構成由以下部分構成:
  控製部分:
  topdown(自頂嚮下)
  邏輯電路
  ram部分:
  手工設計
  異步2 portram
  i/o口
  輸出專用口
  模擬部分:
  手工設計
  dc/dc轉換器
  da轉換器
  升壓放大器
  電壓跟隨器
  穩壓電路
  溫度補償電路
  振蕩電路
  i/o部分:手工設計
  顯示屏以手機為例,設計開發企業應與國內芯片製造企業聯手,設計、開發下列目前或近期即將需求的手機用lcd控製驅動器的係列産品:
  黑白lcd控製驅動器
  多灰度lcd控製驅動器
  彩色stn-lcd控製驅動器
  彩色tft-lcd控製驅動器
  1)確定lcd驅動電路規格書
  根據市場需求及發展趨勢,確定lcd驅動電路的規格書。
  2)建立完整的設計環境
  由於lcd控製驅動電路涉及到數字、模擬和高壓電路。spice參數的提取和驗證是其中重要的一項任務。因此,設計和工藝人員應製作測試用的teg片,並對teg片進行測試,提取和驗證spice參數,建立完整的設計環境。
  3)lcd控製驅動電路設計
  電路設計包括確定電路設計方案、邏輯綜合、電路仿真和物理實現。
  ·采用低功耗技術,需選擇低功耗電源;內置存儲器和降低振蕩頻率;采用oso(one shot operation)電路技術;采用mls(multi line _select_ion多綫選擇)驅動法。
  ·電路描述與仿真。
  數字電路可采用hdl語言描述,hdl仿真。模擬電路可采用原理圖輸入,spice仿真。
  對於整體電路仿真需采用數模混合仿真技術,還要解决顯示圖象的驗證技術。
  ·版圖物理實現
  為了保證設計效率,數字電路部分的版圖可利用se,進行自動佈局布綫。為獲得高性能,對模擬電路版圖及i/o部分版圖應采用手工布圖。由於全芯片采用不同的方法分塊製作,因此需利用全芯片合成、佈局布綫技術和部分電路版圖和全芯片版圖的drc技術。
  4)lcd控製/驅動電路測試技術。例如,多引腳對應能力;高速數據傳送;高精度測試;高電壓對應。
lcd部分專業術語解釋
  lcd liquid crystal display 液晶顯示
  lcm liquid crystal module 液晶模塊
  tn twisted nematic 扭麯嚮列。液晶分子的扭麯取嚮偏轉90°
  stn super twisted nematic 超級扭麯嚮列。約180~270°扭麯嚮列
  fstn formulated super twisted nematic 格式化超級扭麯嚮列。一層光程補償片加於stn,用於單色顯示
  tft thin film transistor 薄膜晶體管
  backlight — 背光
  inverter — 逆變器
  osd on screen display 在屏上顯示
  dvi digital visual interface (vga)數字接口
  tmds transition minimized differential signaling
  lvds low voltage differential signaling 低壓差分信號
  panelink —
  ic integrate circuit 集成電路
  tcp tape carrier package 柔性綫路板
  cob chip on board 通過邦定將ic裸片固定於印刷綫路板上
  cof chip on fpc 將ic固定於柔性綫路板 上
  cog chip on glass 將芯片固定於玻璃上
  duty — 占空比,高出點亮的閥值電壓的部分在一個周期中所占的比率
  led light emitting diode 發光二極管
  el electro luminescence 電緻發光。el層由高分子量薄片構成
  ccfl(ccft) cold cathode fluorescent light/tube 冷陰極熒光燈
  pdp plasma display panel 等離子顯示屏
  crt cathode radial tube 陰極射綫管
  vga video graphic array 視頻圖形陣列
  pcb printed circuit board 印刷電路板
  composite video — 復合視頻
  component video —
  s-video — s端子,與復合視頻信號比,將對比和顔色分離傳輸
  ntsc national television systems committee ntsc製式,全國電視係統委員會製式
  pal phase alternating line pal製式(逐行倒相製式)
  secam sequential couleur avec memoire secam製式(順序與存儲彩色電視係統)
  vod video on demand 視頻點播
  dpi dot per inch 點每英寸
lcd顯示器的模擬/數字接口
  液晶顯示器(lcd)是為pc開發的最新附件之一。與同類的陰極射綫管(crt)顯示器相比,lcd顯示器體積小、輻射少、功耗低,同時視頻性能優越、外觀新穎圓滑。技術的進步、需求的增加以及生産成本的降低,使lcd的價格降到可為普通消費者接受,人們在考慮配置一個新的帶lcd顯示器的計算機係統,或是替換掉舊的crt顯示器。
  在决定一項新的購置計劃時,大部分消費者都要權衡其需求。在一定的價格範圍內,對於給定的一套産品的特點及預期的性能水平,消費者會在充分權衡後决定是否購買該産品。計算機和計算機附件的購買過程也與此類似。係統工程師必須瞭解消費市場中的性能價格比。對於這種成本敏感市場而言,設計的主要目標是降低板級的bom (原材料費用)成本。板級元器件的去除等同於最終産品市場價格的大幅降低。如果購買模式如上所提,消費者該怎樣在數字顯示器和模擬顯示器間作一選擇呢?
  消費者在購置時會考慮以下幾個關鍵因素:性能、兼容性以及成本。在購置顯示器時,接口類型也成為關鍵的考慮因素之一。標準的紅、緑、藍(rgb)模擬接口正面臨着數字接口日漸強大的挑戰。以下篇幅將着重討論兩種方案間的差異。
  模擬接口
  在市場上現有的大量rgb模擬顯示器中,來自計算機的離散視頻數據rgb送至dac,然後數字信號被轉化為模擬信號並與水平及垂直同步信號一起傳送到顯示器。
  在顯示器內部,前置放大器具有放大、鉗位及偏移調節的作用。可選擇使用單獨的前置放大器或集成前置放大器。目前市場上供應的前置放大器都設計用於crt顯示器,並未經過優化以用於lcd。因而,在lcd環境下,前置放大器所産生的失效及錯誤會降低視頻性能。
  下一步關鍵是實現模擬信號到數字信號的轉換(adc)。在轉換過程中,轉換器有限的分辨率會産生錯誤,包括dc部分的綫性度和偏移以及ac成分的電火花及位錯誤等。雖然參照說明書這些不理想的特性顯得很重要,但如果衹是隨機發生,人眼不容易察覺。lcd屏的刷新率達到60hz時,如果閃爍並不太多,人眼將會濾除這些信號。值得註意的是adc的輸入帶寬是有限的。如果adc沒有足夠的輸入帶寬,這些影響會表現在顯示屏上。在一個象素點上,當視頻信號由白轉黑時,如果adc輸入帶寬不佳,則會大幅降低lcd顯示器的視頻性能。由於模擬信號會全幅振蕩,輸入帶寬不佳的adc會導致象素消退,象素之間的邊緣將不再平整而是變得模糊,在黑色垂直綫與白色垂直綫相鄰的地方將變成灰綫。建議adc輸入帶寬為采樣時鐘頻率的1.5倍。時鐘頻率通過顯示器的分辨率和刷新率來决定。例如刷新率為85hz的xga(1024×768)顯示器需要89mhz的時鐘,adc輸入帶寬至少為133mhz。
  fs = (水平分辨率×垂直分辨率×刷新率) / 0.75) 其中 0.75 是有效視頻因子(active video factor)
  = (1024 ×768 ×85) / 0.75 = 89.13mhz
  所以輸入帶寬為89.13 × 1.5 = 133.7mhz
  在模擬接口中,需要一個數據時鐘在lcd顯示器及圖形控製器傳來的輸入信號間進行同步。同步由鎖相環(pll)提供,它用計算機的水平同步脈衝來為adc和數字控製器芯片産生內部時鐘信號。為了確保adc能在正確的時間采樣,需要進行相位調節。為了獲得最佳的視覺性能,也許需要用戶自己調節顯示器。pll還會在顯示器中産生相位噪聲或時鐘抖動,從而在顯示器上産生不良的畫面,即在灰色的背景中産生“雪花”,或在亮度上出現明顯的不同。産生這種視覺影響時,通常在lcd屏上有一塊區域看上去比顯示屏的其它部分要暗一些或亮一些。
  在模擬係統中,信號一旦被轉換為數據流,lcd顯示器通常就需要進行適當的調節及幀比率調整。可對圖像進行縮放以符合顯示屏的大小,同時調整幀比率來設置刷新頻率以滿足顯示器的要求,通常為60hz。在縮放過程中,由模擬信號到數字信號轉換過程産生的信號退化可能會被放大。此外,不標準的圖形控製卡、電纜的屏蔽性差以及連接器質量低劣也會降低信號的性能,導致整個數據轉換過程的誤差,引起圖像質量的降低。
  數字接口
  在數字接口裝置中,計算機數據可以直接發送到顯示器,而無需進行數據轉換。由於不再需要將數據轉換為模擬信號隨後再還原為數字信號,從而排除了與之相關的可能引起的誤差。
  美中不足的是,數字接口不能共享模擬接口方案的通用標準。有可能成為數字接口標準的競爭標準包括:低壓差分信號(lvds)標準、panellink標準、傳輸最小差分信號(tmds)標準以及用於顯示器的數字接口(dism)標準。每種提議的傳輸技術都有其優點,但在單一標準被采用並獲得推廣前,計算機廠商們仍會將關註那些可能長期應用的方案上。根據計算機産業的快速變革而言,幾乎很難做出一個正確預測。
LCD簡介
  lcd 液晶顯示器是 Liquid Crystal Display 的簡稱,lcd 的構造是在兩片平行的玻璃當中放置液態的晶體,兩片玻璃中間有許多垂直和水平的細小電綫,透過通電與否來控製桿狀水晶分子改變方向,將光綫折射出來産生畫面。比CRT要好的多,但是價錢較其貴
  lcd液晶投影機是液晶顯示技術和投影技術相結合的産物,它利用了液晶的電光效應,通過電路控製液晶單元的透射率及反射率,從而産生不同灰度層次及多達1670萬種色彩的靚麗圖像。lcd投影機的主要成像器件是液晶板。lcd投影機的體積取决於液晶板的大小,液晶板越小,投影機的體積也就越小。
  根據電光效應,液晶材料可分為活性液晶和非活性液晶兩類,其中活性液晶具有較高的透光性和可控製性。液晶板使用的是活性液晶,人們可通過相關控製係統來控製液晶板的亮度和顔色。與液晶顯示器相同,lcd投影機采用的是扭麯嚮列型液晶。lcd投影機的光源是專用大功率燈泡,發光能量遠遠高於利用熒光發光的CRT投影機,所以lcd投影機的亮度和色彩飽和度都高於CRT投影機。lcd投影機的像元是液晶板上的液晶單元,液晶板一旦選定,分辨率就基本確定了,所以lcd投影機調節分辨率的功能要比CRT投影機差。
  lcd投影機按內部液晶板的片數可分為單片式和三片式兩種,現代液晶投影機大都采用3片式lcd板。三片式lcd投影機是用紅、緑、藍三塊液晶板分別作為紅、緑、藍三色光的控製層。光源發射出來的白色光經過鏡頭組後會聚到分色鏡組,紅色光首先被分離出來,投射到紅色液晶板上,液晶板“記錄”下的以透明度表示的圖像信息被投射生成了圖像中的紅色光信息。緑色光被投射到緑色液晶板上,形成圖像中的緑色光信息,同樣藍色光經藍色液晶板後生成圖像中的藍色光信息,三種顔色的光在棱鏡中會聚,由投影鏡頭投射到投影幕上形成一幅全彩色圖像。三片式lcd投影機比單片式lcd投影機具有更高的圖像質量和更高的亮度。lcd投影機體積較小、重量較輕,製造工藝較簡單,亮度和對比度較高,分辨率適中,現在lcd投影機占有的市場份額約占總體市場份額的70%以上,是目前市場上占有率最高、應用最廣泛的投影機。
LCD的主要技術參數
  1 對比度
  lcd製造時選用的控製IC、濾光片和定嚮膜等配件,與面板的對比度有關,對一般用戶而言,對比度能夠達到350:1就足夠了,但在專業領域這樣的對比度平還不能滿足用戶的需求。相對CRT顯示器輕易達到500:1甚至更高的對比度而言。衹有高檔液晶顯示器才能達到這樣如此程度,由於對比度很難通過儀器準確測量,所以挑的時候還是要自己親自去看纔行。
  提示:對比度很重要,可以說是選取液晶的一個比亮點更重要的指標,當你瞭解到你的客戶買的液晶是用來娛樂看影碟,你們就可以強調對比度比無壞點更重要,我們在看流媒體時,一般片源亮度不大,但要看出人物場景的明暗對比,頭髮絲灰到黑的質感變化,就要靠對比度的高低來顯現了.優派的VG和VX一直強調對比度的指標,VG910S是1000:1的對比度,我們當時拿這款和三星的一款用雙頭顯卡對比測試,三星液晶就明顯比不過,大傢有興趣可以試試.測試軟件中的256級灰度測試中在平視時能看清楚更多的小灰格即是對比度好!
  2 亮度
  lcd是一種介於固態與液態之間的物質,本身是不能發光的,需藉助要額外的光源纔行。因此,燈管數目關係着液晶顯示器亮度。最早的液晶顯示器衹有上下兩個燈管,發展到現在,普及型的最低也是四燈,高端的是六燈。四燈管設計分為三種擺放形式:一種是四個邊各有一個燈管,但缺點是中間會出現黑影,解决的方法就是由上到下四個燈管平排列的方式,最後一種是“U”型的擺放形式,其實是兩燈變相産生的兩根燈管。六燈管設計實際使用的是三根燈管,廠商將三根燈管都彎成“U”型,然後平行放置,以達到六根燈管的效果。
  提示:亮度也是一個比較重要的指標,越亮的液晶給人很遠一看,就從一排液晶墻中脫穎而出,我們在CRT中經常見到的高亮技術(優派叫高亮,飛利浦叫顯亮,明基叫銳彩)都是通過加大陰罩管的電流,轟擊熒光粉,産生更亮的效果,這樣的技術,一般是以犧牲畫質,和顯示器的壽命來換取的,所有采用此類技術的産品在缺省狀態下都是普亮的,總要按個鈕才能實行,按一下3X亮玩遊戲;再按一變成5X亮看影碟,他細一看都變糊了,要看文本還得老實的回到普通的文本模式,這樣的設計其實就是讓大傢不要常用高亮.lcd顯示亮度的原理和CRT不一樣,他們是靠面板後面的背光燈管的亮度來實現的.所以燈管要設計的多,發光纔會均勻.早期賣液晶時和別人說液晶是三根以是很牛的事了,但當時奇美CRV,就搞出了一個六燈管技術,其實也就是把三管彎成了”U”型,變成了所謂的六根;這樣的六燈管設計,加上燈管發光本身就很強,面板就看到很亮,這樣的代表作在優派中以VA712為代表;但所有高亮的面板都會有一個致命傷,屏會漏光,這個術語一般人很少提及,編者個人認為他很重要,漏光是指在全黑的屏幕下,液晶不是黑的,而是發白發灰.所以好的液晶不要一味的強調亮度,而是要多強調對比度,優派的VP和VG係列就是不講亮度,講對比度的産品!
  3 信號響應時間
  響應時間指的是液晶顯示器對於輸入信號的反應速度,也就是液晶由暗轉亮或由亮轉暗的反應時間,通常是以毫秒(ms)為單位。要說清這一點我們還要從人眼對動態圖像的感知談起。人眼存在“視覺殘留”的現象,高速運動的畫面在人腦中會形成短暫的印象。動畫片、電影等一直到現在最新的遊戲正是應用了視覺殘留的原理,讓一係列漸變的圖像在人眼前快速連續顯示,便形成動態的影像。人能夠接受的畫面顯示速度一般為每秒24張,這也是電影每秒24幀播放速度的由來,如果顯示速度低於這一標準,人就會明顯感到畫面的停頓和不適。按照這一指標計算,每張畫面顯示的時間需要小於40ms。這樣,對於液晶顯示器來說,響應時間40ms就成了一道坎,低於40ms的顯示器便會出現明顯的畫面閃爍現象,讓人感覺眼花。要是想讓圖像畫面達到不閃的程度,則就最好要達到每秒60幀的速度。
  我用一個很簡單的工式算出相應反應時間下的每秒畫面數如下:
  響應時間30ms=1/0.030=每秒約顯示 33 幀畫面
  響應時間25ms=1/0.025=每秒約顯示 40 幀畫面
  響應時間16ms=1/0.016=每秒約顯示 63 幀畫面
  響應時間12ms=1/0.012=每秒約顯示 83 幀畫面
  響應時間8ms=1/0.008=每秒約顯示 125 幀畫面
  響應時間4ms=1/0.004=每秒約顯示 250 幀畫面
  響應時間3ms=1/0.003=每秒約顯示 333 幀畫面
  響應時間2ms=1/0.002=每秒約顯示 500 幀畫面
  響應時間1ms=1/0.001=每秒約顯示1000 幀畫面
  提示:通過上面的內容我們瞭解到了響應時間與畫面幀數的關係。由此看來響應時間是越短越好。當時液晶市場剛啓動時響應時間最低的接受範圍是35ms,主要是以EIZO為代表的産品,後來明基的FP係列推出來到25毫秒,從33幀到40幀基本上感覺不出來,真正有質的變化是16MS,每秒顯示63幀,以能應付電影,一般遊戲的要求,所以到現在為止16MS也不算過時,隨着面板技術的提高,明基和優派就開始了速度之爭,優派從8MS,4毫秒一直發佈到1MS,可以說1MS是lcd速度之爭的終節者。對於遊戲發燒友來說快1MS就意味意CS的槍法會更準,至少是心理上是這樣的,這樣的客戶就要推薦VX係列顯示器.但大傢銷售時要註意灰度響應,全彩響應的文字區別,有時可能灰階8MS和全彩5MS說的是一個意思,就和我們以前賣CRT時,我們說點距是.28,LG就非要說他的是.21,水平點距卻忽略不談,其實兩面者說的是一個意思,現在近期LG又搞出來一個銳度達1600:1,這也是一個概念的炒作,大傢用的屏基本上就哪幾傢,哪會衹有LG一傢做到1600:1,而大傢都停留在450:1的水平呢?一說消費者就明折了銳度和對比度的意思了,好比是AMD的PR值一樣,沒有實質意義.
  4 可視角度
  lcd的可視角度是一個讓人頭疼的問題,當背光源通過偏極片、液晶和取嚮層之後,輸出的光綫便具有了方向性。也就是說大多數光都是從屏幕中垂直射出來的,所以從某一個較大的角度觀看液晶顯示器時,便不能看到原本的顔色,甚至衹能看到全白或全黑。為瞭解决這個問題,製造廠商們也着手開發廣角技術,到目前為止有三種比較流行的技術,分別是:TN+FILM、IPS(IN-PLANE -SWITCHING)和MVA(MULTI-DOMAIN VERTICAL alignMENT)。
  TN+FILM這項技術就是在原有的基礎上,增加一層廣視角補償膜。這層補償膜可以將可視角度增加到150度左右,是一種簡單易行的方法,在液晶顯示器中大量的應用。不過這種技術並不能改善對比度和響應時間等性能,也許對廠商而言,TN+FILM並不是最佳的解决方案,但它的確是最廉價的解决方法,所以大多數臺灣廠商都用這種方法打造15寸液晶顯示器。
  IPS(IN-PLANE -SWITCHING,板內切換)技術,號稱可以讓上下左右可視角度達到更大的170度。IPS技術雖然增大了可視角度,但采用兩個電極驅動液晶分子,需要消耗更大的電量,這會讓液晶顯示器的功耗增大。此外致命的是,這種方式驅動液32液晶顯示器晶分子的響應時間會比較慢。
  MVA(MULTI-DOMAIN VERTICAL alignMENT,多區域垂直排列)技術,原理是增加突出物來形成多個可視區域。液晶分子在靜態的時候並不是完全垂直排列,在施加電壓後液晶分子成水平排列,這樣光便可以通過各層。MVA技術將可視角度提高到160度以上,並且提供比IPS和TN+FILM更短的響應時間。這項技術是富士通公司開發的,目前臺灣奇美(在大陸奇麗是奇美的子公司)和臺灣友達獲得授權使用此技術。優派的VX2025WM即是此類面板的代表作,水平,垂直可視角度均為175度,基本無視覺死角,並且還承諾無亮點;可視角度分為平行和垂直可視角度,水平角度是以液晶的垂直中軸綫為中心,嚮左和嚮右移動,可以清楚看到影像的角度範圍。垂直角度是以顯示屏的平行中軸綫為中心,嚮上和嚮下移動,可以清楚看到影像的角度範圍。可視角度以“度”為單位,目前比較常用的標註形式是直接標出總水平、垂直範圍,如:150/120度,目前最低的可視角度為120/100度(水平/垂直),低於這個值則不能接受,最好能達到150/120度以上。
  國內電腦市場各種品牌的純平顯示器之間強烈的競爭,各個商傢都想在純平這塊大蛋糕上分得最大的份額。而當人們像當初搬15英寸顯示器一樣把純平買回傢後。我們不僅要問:下一代顯示器的熱點是什麽呢?矛頭直指液晶顯示器。液晶顯示器具有圖像清晰精確、平面顯示、厚度薄、重量輕、無輻射、低能耗、工作電壓低等優點。
LCD的分類
  液晶顯示器按照控製方式不同可分為被動矩陣式lcd及主動矩陣式lcd兩種。
  段碼式顯示和點陣式顯示。段碼是最早最普通的顯示方式,比如計算器,電子表這些。自從有了MP3,就開發了點陣式,如MP3,手機屏,數碼相框這些高檔消費品。
  1. 被動矩陣式lcd在亮度及可視角方面受到較大的限製,反應速度也較慢。由於畫面質量方面的問題,使得這種顯示設備不利於發展為桌面型顯示器,但由於成本低廉的因素,市場上仍有部分的顯示器采用被動矩陣式lcd。被動矩陣式lcd又可分為TN-lcd(Twisted Nematic-lcd,扭麯嚮列lcd)、STN-lcd(Super TN-lcd,超扭麯嚮列lcd)和DSTN-lcd(Double layer STN-lcd,雙層超扭麯嚮列lcd)。
  2. 目前應用比較廣泛的主動矩陣式lcd,也稱TFT-lcd(Thin Film Transistor-lcd,薄膜晶體管lcd)。TFT液晶顯示器是在畫面中的每個像素內建晶體管,可使亮度更明亮、色彩更豐富及更寬廣的可視面積。與CRT顯示器相比,lcd顯示器的平面顯示技術體現為較少的零件、占據較少的桌面及耗電量較小,但CRT技術較為穩定成熟。
LCD的工作原理
  我們很早就知道物質有固態、液態、氣態三種型態。液體分子質心的排列雖然不具有任何規律性,但是如果這些分子是長形的(或扁形的),它們的分子指嚮就可能有規律性。於是我們就可將液態又細分為許多型態。分子方向沒有規律性的液體我們直接稱為液體,而分子具有方向性的液體則稱之為“液態晶體”,又簡稱“液晶”。液晶産品其實對我們來說並不陌生,我們常見到的手機、計算器都是屬於液晶産品。液晶是在1888年,由奧地利植物學家Reinitzer發現的,是一種介於固體與液體之間,具有規則性分子排列的有機化合物。一般最常用的液晶型態為嚮列型液晶,分子形狀為細長棒形,長寬約1nm~10nm,在不同電流電場作用下,液晶分子會做規則旋轉90度排列,産生透光度的差別,如此在電源ON/OFF下産生明暗的區別,依此原理控製每個像素,便可構成所需圖像。
  1. 被動矩陣式lcd工作原理
  TN-lcd、STN-lcd和DSTN-lcd之間的顯示原理基本相同,不同之處是液晶分子的扭麯角度有些差別。下面以典型的TN-lcd為例,嚮大傢介紹其結構及工作原理。
  在厚度不到1釐米的TN-lcd液晶顯示屏面板中,通常是由兩片大玻璃基板,內夾着彩色濾光片、配嚮膜等製成的夾板? 外面再包裹着兩片偏光板,它們可决定光通量的最大值與顔色的産生。彩色濾光片是由紅、緑、藍三種顔色構成的濾片,有規律地製作在一塊大玻璃基板上。每一個像素是由三種顔色的單元(或稱為子像素)所組成。假如有一塊面板的分辨率為1280×1024,則它實際擁有3840×1024個晶體管及子像素。 每個子像素的左上角(灰色矩形)為不透光的薄膜晶體管,彩色濾光片能産生RGB三原色。每個夾層都包含電極和配嚮膜上形成的溝槽,上下夾層中填充了多層液晶分子(液晶空間不到5×10-6m)。在同一層內,液晶分子的位置雖不規則,但長軸取嚮都是平行於偏光板的。另一方面,在不同層之間,液晶分子的長軸沿偏光板平行平面連續扭轉90度。其中,鄰接偏光板的兩層液晶分子長軸的取嚮,與所鄰接的偏光板的偏振光方向一致。在接近上部夾層的液晶分子按照上部溝槽的方向來排列,而下部夾層的液晶分子按照下部溝槽的方向排列。最後再封裝成一個液晶盒,並與驅動IC、控製IC與印刷電路板相連接。
  在正常情況下光綫從上嚮下照射時,通常衹有一個角度的光綫能夠穿透下來,通過上偏光板導入上部夾層的溝槽中,再通過液晶分子扭轉排列的通路從下偏光板穿出,形成一個完整的光綫穿透途徑。而液晶顯示器的夾層貼附了兩塊偏光板,這兩塊偏光板的排列和透光角度與上下夾層的溝槽排列相同。當液晶層施加某一電壓時,由於受到外界電壓的影響,液晶會改變它的初始狀態,不再按照正常的方式排列,而變成竪立的狀態。因此經過液晶的光會被第二層偏光板吸收而整個結構呈現不透光的狀態,結果在顯示屏上出現黑色。當液晶層不施任何電壓時,液晶是在它的初始狀態,會把入射光的方向扭轉90度,因此讓背光源的入射光能夠通過整個結構,結果在顯示屏上出現白色。為了達到在面板上的每一個獨立像素都能産生你想要的色彩,多個冷陰極燈管必須被使用來當作顯示器的背光源。
  2. 主動矩陣式lcd工作原理
  TFT-lcd液晶顯示器的結構與TN-lcd液晶顯示器基本相同,衹不過將TN-lcd上夾層的電極改為FET晶體管,而下夾層改為共通電極。
  TFT-lcd液晶顯示器的工作原理與TN-lcd卻有許多不同之處。TFT-lcd液晶顯示器的顯像原理是采用“背透式”照射方式。當光源照射時,先通過下偏光板嚮上透出,藉助液晶分子來傳導光綫。由於上下夾層的電極改成FET電極和共通電極,在FET電極導通時,液晶分子的排列狀態同樣會發生改變,也通過遮光和透光來達到顯示的目的。但不同的是,由於FET晶體管具有電容效應,能夠保持電位狀態,先前透光的液晶分子會一直保持這種狀態,直到FET電極下一次再加電改變其排列方式為止。
  液晶顯示器的技術參數
  1. 可視面積
  液晶顯示器所標示的尺寸就是實際可以使用的屏幕範圍一致。例如,一個15.1英寸的液晶顯示器約等於17英寸CRT屏幕的可視範圍。
  2. 可視角度
  液晶顯示器的可視角度左右對稱,而上下則不一定對稱。舉個例子,當背光源的入射光通過偏光板、液晶及取嚮膜後,輸出光便具備了特定的方向特性,也就是說,大多數從屏幕射出的光具備了垂直方向。假如從一個非常斜的角度觀看一個全白的畫面,我們可能會看到黑色或是色彩失真。一般來說,上下角度要小於或等於左右角度。如果可視角度為左右80度,表示在始於屏幕法綫80度的位置時可以清晰地看見屏幕圖像。但是,由於人的視力範圍不同,如果沒有站在最佳的可視角度內,所看到的顔色和亮度將會有誤差。現在有些廠商就開發出各種廣視角技術,試圖改善液晶顯示器的視角特性,如:IPS(In Plane Switching)、MVA(Multidomain Vertical Alignment)、TN+FILM。這些技術都能把液晶顯示器的可視角度增加到160度,甚至更多。
  3. 點距
  我們常問到液晶顯示器的點距是多大,但是多數人並不知道這個數值是如何得到的,現在讓我們來瞭解一下它究竟是如何得到的。舉例來說一般14英寸lcd的可視面積為285.7mm×214.3mm,它的最大分辨率為1024×768,那麽點距就等於:可視寬度/水平像素(或者可視高度/垂直像素),即285.7mm/1024=0.279mm(或者是214.3mm/768=0.279mm)。
  4. 色彩度
  lcd重要的當然是的色彩表現度。我們知道自然界的任何一種色彩都是由紅、緑、藍三種基本色組成的。lcd面板上是由1024×768個像素點組成顯像的,每個獨立的像素色彩是由紅、緑、藍(R、G、B)三種基本色來控製。大部分廠商生産出來的液晶顯示器,每個基本色(R、G、B)達到6位,即64種表現度,那麽每個獨立的像素就有64×64×64=262144種色彩。也有不少廠商使用了所謂的FRC(Frame Rate Control)技術以仿真的方式來表現出全彩的畫面,也就是每個基本色(R、G、B)能達到8位,即256種表現度,那麽每個獨立的像素就有高達256×256×256=16777216種色彩了。
  5. 對比值
  對比值是定義最大亮度值(全白)除以最小亮度值(全黑)的比值。CRT顯示器的對比值通常高達500:1,以致在CRT顯示器上呈現真正全黑的畫面是很容易的。但對lcd來說就不是很容易了,由冷陰極射綫管所構成的背光源是很難去做快速地開關動作,因此背光源始終處於點亮的狀態。為了要得到全黑畫面,液晶模塊必須完全把由背光源而來的光完全阻擋,但在物理特性上,這些元件並無法完全達到這樣的要求,總是會有一些漏光發生。一般來說,人眼可以接受的對比值約為 250:1。
  6. 亮度值
  液晶顯示器的最大亮度,通常由冷陰極射綫管(背光源)來决定,亮度值一般都在200~250 cd/m2間。液晶顯示器的亮度略低,會覺得屏幕發暗。雖然技術上可以達到更高亮度,但是這並不代表亮度值越高越好,因為太高亮度的顯示器有可能使觀看者眼睛受傷。
  7. 響應時間
  響應時間是指液晶顯示器各像素點對輸入信號反應的速度,此值當然是越小越好。如果響應時間太長了,就有可能使液晶顯示器在顯示動態圖像時,有尾影拖曳的感覺。一般的液晶顯示器的響應時間在20~30ms之間。
  參考網站:http://www.cn-lanyuan.com
LCD的特點
  低壓微功耗
  平板型結構
  被動顯示型(無眩光,不刺激人眼,不會引起眼睛疲勞)
  顯示信息量大(因為像素可以做得很小)
  易於彩色化(在色譜上可以非常準確的復現)
  無電磁輻射(對人體安全,利於信息保密)
  長壽命(這種器件幾乎沒有什麽劣化問題,因此壽命極長,但是液晶背光壽命有限,不過背光部分可以更換)
  lcd顯示器的工作原理
  從液晶顯示器的結構來看,無論是筆記本電腦還是桌面係統,采用的lcd顯示屏都是由不同部分組成的分層結構。lcd由兩塊玻璃板構成,厚約1mm,其間由包含有液晶材料的5μm均勻間隔隔開。因為液晶材料本身並不發光,所以在顯示屏兩邊都設有作為光源的燈管,而在液晶顯示屏背面有一塊背光板(或稱勻光板)和反光膜,背光板是由熒光物質組成的可以發射光綫,其作用主要是提供均勻的背景光源。
  背光板發出的光綫在穿過第一層偏振過濾層之後進入包含成千上萬液晶液滴的液晶層。液晶層中的液滴都被包含在細小的單元格結構中,一個或多個單元格構成屏幕上的一個像素。在玻璃板與液晶材料之間是透明的電極,電極分為行和列,在行與列的交叉點上,通過改變電壓而改變液晶的旋光狀態,液晶材料的作用類似於一個個小的光閥。在液晶材料周邊是控製電路部分和驅動電路部分。當lcd中的電極産生電場時,液晶分子就會産生扭麯,從而將穿越其中的光綫進行有規則的折射,然後經過第二層過濾層的過濾在屏幕上顯示出來。
  液晶顯示技術也存在弱點和技術瓶頸,與CRT顯示器相比亮度、畫面均勻度、可視角度和反應時間上都存在明顯的差距。其中反應時間和可視角度均取决於液晶面板的質量,畫面均勻度和輔助光學模塊有很大關係。
  對於液晶顯示器來說,亮度往往和他的背板光源有關。背板光源越亮,整個液晶顯示器的亮度也會隨之提高。而在早期的液晶顯示器中,因為衹使用2個冷光源燈管,往往會造成亮度不均勻等現象,同時明亮度也不盡人意。一直到後來使用4個冷光源燈管産品的推出,纔有很大的改善。
  信號反應時間也就是液晶顯示器的液晶單元響應延遲。實際上就是指的液晶單元從一種分子排列狀態轉變成另外一種分子排列狀態所需要的時間,響應時間愈小愈好,它反應了液晶顯示器各像素點對輸入信號反應的速度,即屏幕由暗轉亮或由亮轉暗的速度。響應時間越小則使用者在看運動畫面時不會出現尾影拖拽的感覺。有些廠商會通過將液晶體內的導電離子濃度降低來實現信號的快速響應,但其色彩飽和度、亮度、對比度就會産生相應的降低,甚至産生偏色的現象。這樣信號反應時間上去了,但卻犧牲了液晶顯示器的顯示效果。有些廠商采用的是在顯示電路中加入了一片IC圖像輸出控製芯片,專門對顯示信號進行處理的方法來實現的。IC芯片可以根據VGA輸出顯卡信號頻率,調整信號響應時間。由於沒有改變液晶體的物理性質,因此對其亮度、對比度、 色彩飽和度都沒有影響,這種方法的製造成本也相對較高。
  由上便可看出,液晶面板的質量並不能完全代表液晶顯示器的品質,沒有出色的顯示電路配合,再好的面板也不能做出性能優異的液晶顯示器。隨着lcd産品産量的增加、成本的下降,液晶顯示器會大量普及。
  lcd顯示屏的尺寸
  lcd就是指數碼相機的液晶顯示屏(lcd,全稱為Liquid Crystal Display),數碼相機與傳統相機最大的一個區別就是它擁有一個可以及時瀏覽圖片的屏幕。數碼相機顯示屏尺寸即數碼相機顯示屏的大小,一般用英寸來表示。如:1.8英寸、2.5英寸等等,目前最大的顯示屏在3.0英寸。數碼相機顯示屏越大,一方面可以令相機更加美觀,但另一方面,顯示屏越大,使得數碼相機的耗電量也越大。所以在選擇數碼相機時,顯示屏的大小也是一個不可忽略的重要指標。
  是指液晶顯示器屏幕對角綫的長度,單位為英寸,對於液晶顯示器由於標稱的尺寸就是實際屏幕顯示的尺寸,所以15英寸的液晶顯示器的可視面積接近17英寸的純平顯示器。現在的主流産品主要以15寸和17寸為主。
  液晶顯示器花屏的解决辦法
  第一招:檢查顯示器與顯卡的連綫是否鬆動。接觸不良會導致出現“雜波”、“雜點”狀的花屏是最常見的現象。
  第二招:檢查顯卡是否過度超頻。若顯卡過度超頻使用,一般會出現不規則、間斷的橫紋。這時,應該適當降低超頻幅度。註意,首先要降低顯存頻率。
  第三招:檢查顯卡的質量。若是更換顯卡後出現花屏的問題,且在使用第一、二招未能奏效後,則應檢查顯卡的抗電磁幹擾和電磁屏蔽質量是否過關。具體辦法是:將一些可能産生電磁幹擾的部件盡量遠離顯卡安裝(如硬盤),再看花屏是否消失。若確定是顯卡的電磁屏蔽功能不過關,則應更換顯卡,或自製屏蔽罩。
  第四招:檢查顯示器的分辨率或刷新率是否設置過高。液晶顯示器的分辨率一般低於CRT顯示器,若超過廠傢推薦的最佳分辨率,則有可能出現花屏的現象。
  第五招:檢查是否安裝了不兼容的顯卡驅動程序。這種情況一般容易被忽視,因為顯卡驅動程序的更新速度越來越快(尤其是NVIDIA顯卡),有些用戶總是迫不及待地安裝最新版本的驅動。事實上,有些最新驅動程序要麽是測試版本、要麽是針對某一專門顯卡或遊戲進行優化的版本,使用這類驅動有時可能導致花屏的出現。所以,推薦大傢盡量使用經過微軟認證的驅動程序,最好使用顯卡廠傢提供的驅動。
  第六招:若使用以上五招後,仍然不能解决問題,則有可能是顯示器的質量問題。此時,請更換其他顯示器進行測試。
  友情提醒:現在顯示器廠商一般都有售後服務熱綫,而且很多都是免費的,大傢可以合理利用下。^_^
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