液晶显示模块（LCM）的基础知识版 本：A版生效日期：2003.11.12 编制：叶建人一、LCD的工作原理1、液晶显示器基本常识日LCD基本常识液晶显示是一种被动的显示，它不能发光，只能使用周围环境的光它显示图案或字符只需很小能量正因为低功耗和小型化 使LCD成为较佳的显示方式液晶显示所用的液晶材料是一种兼有液态和固体双重性质的有机物，它的棒状结构在液晶盒内一般平行排列，但在电场作用下能 改变其排列方向对于正性TN-LCD，当未加电压到电极时，LCD处于"OFF”态，光能透过LCD呈白态；当在电极上加上电压LCD处于"ON”态， 液晶分子长轴方向沿电场方向排列，光不能透过LCD，呈黑态有选择地在电极上施加电压，就可以显示出不同的图案对于STN-LCD，液晶的扭曲角更大，所以对比度更好，视角更宽o STN-LCD是基于双折射原理进行显示，它的基色一般为黄绿 色，字体蓝色，成为黄绿模当使用紫色偏光片时，基色会变成灰色成为灰模当使用带补偿膜的偏光片，基色会变成接近白色， 此时STN成为黑白模即为FSTN,以上三种模式的偏光片转90°，即变成了蓝模，效果会更佳2、液晶0下图是一个反射式TN型液晶显示器的结构图.从图中可以看出，液晶显示器是一个由上下两片导电玻璃制成的液晶盒，盒内充有液晶，四周用密封材料-胶框（一般为环氧树 脂）密封，盒的两个外侧贴有偏光片。
液晶盒中上下玻璃片之间的间隔，即通常所说的盒厚，一般为几个微米（人的准确性直径为几十微米）上下玻璃片内侧，对 应显示图形部分，镀有透明的氧化铟-氧化锡（简称ITO）导电薄膜，即显示电极电极的作用主要是使外部电信号通过其加到液晶 上去（这个电信号一般来自IC）液晶盒中玻璃片内侧的整个显示区覆盖着一层定向层定向层的作用是使液晶分子按特定的方向排列，这个定向层通常是一薄 层高分子有机物，并经摩擦处理在TN型液晶显示器中充有正性向列型液晶液晶分子的定向就是使长棒型的液晶分子平行于玻璃表面沿一个固定方向排列，分 子长轴的方向沿着定向处理的方向上下玻璃表面的定向方向是相互垂直的，这样，在垂直于玻璃片表面的方向，盒内液晶分子的 取向逐渐扭曲，从上玻璃片到下玻璃片扭曲了90°（参见下图），这就是扭曲向列型液晶显示器名称的由来[qeld fiffeci of LCD实际上，靠近玻璃表面的液晶分子并不完全平等于玻璃表面，而是与其成一定的角度，这个角度称为预倾角，一般为1°~2°液晶盒中玻璃片的两个外侧分别贴有偏光片，这两片偏光片的偏光轴相互平行（黑底白字的常黑型）或相互正交（白底黑字的常白 型），且与液晶盒表面定向方向相互平行或垂直。
偏光片一般是将高分子塑料薄膜在一定的工艺条件下进行加工而成的我们通常所见的多是反向型的液晶显示器，这种显示器在下边的偏振片后还贴有一片反光片这样，光的入射和观察都是在液晶盒 的同一侧TN、HTN、STN 的结构:面偏光片」液■晶底偏光片FSTN、ECB-Multi-color STN 的结构:底偏光片面偏光片补信膜RGB三色 滤光膜璃 破3、液晶显示器件的基本性能§ 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20 020 090270图4,等对比度曲爆图§ 视角图：LCD在不同视角下观察所获得的等对比度曲线图§ 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:• 工业品保证100000小时• 民用品保证50000小时§ 其他性能：防紫外、防眩目、防划伤等4、液晶显示器件的基本参数LCD显示类型TN型：EIEIEIT曜正性詹底暗字）显示示意图STN 型：显示模式 背景黄绿模 黄绿色蓝模 蓝色灰模 灰白色黑白模 白色照明方式nnriOOOTN^员性璃底5L字J显小小意图前景 蓝黑色 白色 深蓝色 黑色LCD有三种显示方式：反射型，全透型和半透型。
反射型LCD的底偏光片后面加了一块反射板，它一般在户外和光线良好的 办公室使用全透型LCD的底偏光片是全透偏光片，它需要连续使用背光源，一般在光线差的环境使用半透型LCD是处于 以上两者之间，底偏光片能部分反光，一般也带背光源，光线好的时候，可关掉背光源；光线差时，可点亮背光源使用LCDLCD显示方式还分正性和负性正性LCD呈现白底黑字，在反射和半透型LCD中显示最佳；负性LCD呈现黑底白字，一般 用于全透型LCD，加上背光源，字体清晰，易于阅读正显模式（白底黑字）POSITIVE TYPE负显模式（黑底白字）NEGATIVE TYPE0 0-0 □UJJ ：UJJgg：8g温度特性类型II田 IV III工作温度（°C） 0〜50 -10〜60-20〜70-30〜800〜50 -20〜70储存温度（°C） -20〜60-20〜70-30〜80-40〜90-20〜60-30〜80LCD的采光技术显示器件是被动型显示器件，它本身不会发光，是靠调制外界光实现显示的外界光是液晶显示器件进行显示的前提条件因 此，在液晶显示装配、使用中，巧妙地解决采光，不仅可以保证和提高液晶显示的质量，而且一般液晶显示的采光技术分为自然光 采光技术和外光源设置技术。
而外光源设置上，又有背光源、前光源和投影光源三类技术这里，我们就较为常见的背光源作简单介绍：一.背光源采光技术的两大任务是：1. 使液晶显示器件在有无外界光的环境下都能使用；2. 提高背景光亮度，改善显示效果二.分类：现对常用的背照明光源，按如下分类说明:光源种类LEDEL （电致发光）CCFL寿命（小时）100,000（半衰期）2000〜5000（半衰期）5000〜8000特点优点寿命长分光特性好,无亮斑,薄而轻,耐振抗冲 击在可见光范围光谱峰值可任选,亮度高，寿命长，适 于彩色化缺点单色光，调光难寿命短，电压高不能调光，驱动电压高，有一定厚度发光方式边光背光一般为边光工作电压3.8 〜4.5V60 〜200V500〜1000V推荐工作电压70〜110V工作频率-50 〜1000Hz20KHz推荐工作频率-400 〜700Hz工作电流不定（由LED的数量决 定）0.1 〜0.25mA/cm24 〜6mA电容值-100 〜1000pF/cm2工作温度-30°C〜+50°C+10C〜50C存储温度-40°C〜+60°C-20 C〜60 °C存储湿度<70%RH亮度3000 〜35000cd/m2功耗不定（由LED的数量决 定）1〜4W颜色种类黄、红、绿、橙、白EL是低亮度照明光源，发光颜色仅绿 色、蓝绿色、橙色。
白色外接元器件外接5V电源时须限流需DC-AC逆变器需DC-AC逆变器，串联限流电阻100KQ〜200KQ全透型和半全透型LCD 一般都需要加背光源，其放置位置根据实际情况下面介绍几种常见的背光源:EL背光 LED背光 CCFL背光电致发光(EL)： EL背光源厚度薄，重量轻、发光均匀它可用于不同颜色，但最常用于LCD白光背光EL 背光源功耗低，只需电压80-110VAC，通过变压器将5V,12V或24VDC转变得到EL背光源的半衰期约为2000-5000 小时发光二极管(LED):LED背光源主要用于字符型模块比EL寿命更长(最少5000小时)，光更强，但能耗更 大作为固态装置，它直接使用5VDCLCD 一般直接排列在LCD的后面，厚度要增加5mm，LED可以发不同颜色 的光，最常见的是黄绿光冷阴极荧光灯(CCFL):CCFL能够提供能耗低，光亮强的白光它由冷阴极荧光管发光，通过散射器将光均匀 分散在视窗区侧背光源体积小，能耗低，但CCFL需要一个变压器来供应270-300VAC的电源它主要用于图形 LCD，寿命达 10000-15000 小时LCD的视角视角简单地说就是显示图案能看得清楚的角度。
它是由定向层的摩擦方向决定，不能通过旋转偏光片改变 由于较早期LCD应用于手表，故视角以时针的钟点来命名，如6:00视角，12:00视角等等6:00视角就是指在6 点时针的平面方向到法线方向这个区域LCD显示效果理想；12:00视角是指12点时针的平面到法线方向区域显示 理想LCD的视角是由LCD显示屏在仪器上的位置来确定例如计算器一般放在桌上或拿在手上使用，LCD做成6:00 视角最好有些仪器上的LCD屏装在低于人眼视线以下，一般做成12:00视角汽车上的时钟一般装在驾驶员的 右边，做成9:00的视角最佳LCD视角示意图Duty,Bias,Vop 的定义:-V0Pstate 1 (ON) state 2 (OFF)C'.SdVqp —state 2 C1 V 0.25V|-,p _0.5Vr-| p duty=Ton/TframeBias=v/Vlcd,Vop=Vlcd-Vss。