液晶显示模块及其应用电路的设计.doc
《液晶显示模块及其应用电路的设计.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《液晶显示模块及其应用电路的设计.doc(23页珍藏版)》请在沃文网上搜索。
1、摘 要 液晶于1888年由奥地利植物学者发现,是一种介于固体与液体之间,具有规则性分子排列的有机化合物,一般最常用的液晶型式为向列(nematic)液晶,分子形状为细长棒形,长宽约1nm10nm,在不同电流电场作用下,液晶分子会做规则旋转90度排列,产生透光度的差别,如此在电源ON/OFF下产生明暗的区别,依此原理控制每个像素,便可构成所需图像,因此液晶显示模块具有开发和研究的重要意义。关键词: 液晶;有机化合物;像素;图像。AbstractLCD in 1888 by Austrian scholars found that plant,Is a kind of between solid
2、and liquid,has the regularity of molecular arrangement of organic compounds,the most commonly used commonly for nematic liquid crystal type of nematic liquid crystal, molecular shape for long bar, width of about 1nm to 10nm, under different current electric fields, the liquid crystal molecules will
3、do arrange rules rotated 90 degrees, producing the difference of light transmittance, so the power ON/OFF under the difference between light and shade, each pixel according to the principle of control, can form the image, so the liquid crystal display module has the significance of the research and
4、development.Keywords: Liquid crystal; Organic compounds; Pixel; image目 录摘 要IAbstractII第一章 绪论11.1 中国液晶产业发展历程和现状11.2 液晶显示技术研究背景及意义1第二章 液晶显示模块的基本常识及分类32.1 液晶显示器的基本常识32.3 液晶显示器件的基本性能62.4 液晶显示器件的基本参数7第三章 液晶显示模块的驱动方式103.1 静态驱动法103.2 动态驱动法14第四章 基于AT89S52单片机的液晶显示控制电路设计154.1 AT89S52单片机简介154.2 DMC202621型液晶显示屏
5、154.3 液晶显示屏与AT89S52接口的设计16附 录17参考文献20致 谢21II第一章 绪论1.1 中国液晶产业发展历程和现状 在全球液晶显示行业的年表中,中国开始进入的的时间并不算晚,早在七十年代末和八十年代初,清华大学,长春物理研究所和电子在7744厂前部的代表,770厂,上海管厂为代表公司开始涉足液晶显示技术和产品的研发和样品制作,但是一直到84年,无论是从美国引进的,还是自己组装装置都只是小规模实验线,缺乏具有批量生产规模能力的产业线。不过实验室和实验线已经奠定了中国液晶产业的发展基础,而这其中的一大批人至今活跃在我国LCD产业的各个领域。 历经二十几年的发展,中国LCD产业从
6、无到有,从无源跨入有源,已成为全球最大的TN/STN生产大国和产值排名世界第四的LCD产业区域,目前在中国大陆与LCD产业相关的生产厂、科研院所大约有180家,约110条的TN/STN-LCD生产线,7条TFTLCD生产线(含京东方在韩国的三条生产线)和众多的TN/STN/TFT模块生产线。液晶协会在2003年对65家会员单位的统计数据显示:这65家单位2003年销售值总和在132.46亿,比02年增长123,其中显示器件107.79亿,占81.38,相关材料12.04亿,占9.09,制造设备1.29亿,占0.97,其他占8.56,从业人员大约在5万3千人,LCD年产量424万平米,ITO玻璃
7、年产量646万平米,液晶材料年产量79.5吨,偏光片年产量96万平米。1.2 液晶显示技术研究背景及意义1.2.1 TN-LCD 1984年,深圳中航天马公司建成第一条4规格的TNLCD生产线,七七0厂建成第一条7规格设备较先进的LCD规模生产线(主要设备通过香港从日本引入)。继这之后,深圳的先科集团和新加坡辉开集团合资成立了深圳深辉公司,他们也是一条7规格的LCD生产线,深圳晶华公司也差不多同时建成一条TNLCD生产线,在香港LCD产量占据第一位的康力公司生产线也转移到了广东惠州。随后天马二期、晶蕾、华泰等又相继建成12以上规格的更大的TNLCD生产线。除上述内资建设的生产线外,以信利为代表
8、的香港很多企业在那个时期也纷纷在大陆兴建TNLCD生产线。八十年代末、九十年初这段时期被认为是中国LCD产业的第一个黄金期,这个时期形成了相当的TNLCD产业规模,深圳天马公司从4线开始,很快又建了1条7线,在90年代初又建成1条12线,在当时规模较大,产品质量较好,聚集了一批高水平的技术人员而奠定了其在业界的影响。1.2.2 STN-LCD 中国大陆涉足STNLCD是从九十年初开始,国家八五开发项目“640200超扭曲液晶显示项目”由七七0厂和清华大学、南京五十五所共同完成。93年以后,天马三期一天骏项目、河北冀雅、无锡夏普、汕尾信利二期、上海广电液晶、迈尔科特等都先后建成1214或1414
9、规格的STNLCD生产线,生产大中尺寸的STNLCD产品,而鞍山三特电子(现鞍山亚世光电)、汕头超声等公司建成的STNLCD生产线,则以生产中小尺寸STNLCD产品为主,其他技术水平较高的TNLCD线也在这个时期顺应市场发展需要局部改造兼容生产STNLCD产品,如深圳晶华、上海海晶等。1.2.3 LCD配套设备 在各方多年的通力合作和不懈努力下,中国大陆已能生产部分LCD的配套设备。测试仪器以高校和研究所为主,如清华大学、长春物理系都开发生产定型了如液晶盒厚测量仪、予倾角测量仪、液晶光电参数测试仪等测试设备,而制造设备从最初的玻璃切割机、偏光片切割机、灌晶机等单台设备发展到可以生产成套的TN用
10、清洗等前段设备和摩擦线、对版线等要求更高的设备,专业生产液晶设备的厂家有北京京城清达、太原二所、深圳虎神、深圳润正、深圳航通、深圳保全等公司,京城清达是由北京量具刃具集团与清华大学、日本饭沼制做所共同合资的公司,太原二所是一家从事半导体相关工艺研究的专业所,他们都有较强的技术实力。就目前看,在液晶设备规模和水平方面看,中国大陆于日本韩国等先进国家相比,仍相对滞后。1.2.4 开发和研究 液晶显示技术的基础和应用性研究在中国大陆是从二十六十年代开始,其中长春物理所、化学系、清华大学物理系、北京化学所等多个单位在七十年代都投入了大量财力和人力,开始了液晶显示的研究工作,之后全国多个高校和专业研究机
11、构也陆续展开了这方面的研究,在日后的产业发展中,这些基础性的的研究和开发工作也发挥了重要的作用。在此期间,成立的清华液晶中心、北方液晶中心也是成为了专门从事液晶显示技术研发的单位,一些大的集团也相继成立了自主的研究院或研究所用来从事这方面的研究与开发。第二章 液晶显示模块的基本常识及分类2.1 液晶显示器的基本常识 由于技术的日益发展和人们对于功能的需求的不断提高,人们对于传统阴极射线管(CRT)显示器体积大、重量大、功耗大等缺点的不满也越来越凸显。尤其对于便携式,结构紧凑,低功耗的应用中,人们对于体积小,功耗低,重量轻的平板显示器的需求也越来愈大。在这样的背景推动下,LCD平板显示器(LCD
12、)应运而生。其具有的功耗低,无辐射的要求,体积小,以及具有平面直角显示及影像稳定不闪烁等诸多优点,加之近年来价格的下降,使LCD平板显示器逐步取代CRT成为主流。2.1.1 LCD产品介绍 液晶显示器的液晶的成像原理(液晶屏/液晶显示器):两片导电玻璃被放置在液晶两侧,电极之间的电场通过电场驱动使液晶分子扭曲向列型场效应,从而控制光源透射或者屏蔽功能,影像通过电源之间产生的阴暗来显示出来,还可以通过加上彩色滤光片,来显示彩色图像1。 液晶是一种介于固体和液体之间的化合物,具有一定规则性的分子排列,其中向列型液晶是一种最常见的液晶型式向列型液晶,长度和宽度均为1nm10nm的细长棒形分子结构2。
13、随着点流场的变化,液晶分子的排列会进行90度旋转,随之产生透光度的差异,因此,在开/关电源所产生的亮度,并且每个像素的控制,这样的原理的不同,可以构成一个期望的图像。 2.1.2 液晶显示原理 两片玻璃基板上设置有取向膜,是液晶的配向是沿槽沟,同时由于与沟槽偏离90度,使得液晶分子变为扭转型,当玻璃基板没有通电时,光线首先通过偏光板和液晶,旋转90度,然后通过下方偏光板,使液晶显示板呈现白色3;当玻璃基板通电时,则液晶分子产生配列变化,光线通过液晶分子的方向保持原来的间隙向下方屏蔽偏振片,光被吸收不显示时,液晶面板显示黑色。这种根据液晶显示器是否通电而使面板达到不同显示效果的原理即液晶显示原理
14、。液晶配列显示原理图 LCD的面板厚度不到1公分,十分轻薄短小,它由二十多项材料及元件所构成,不同类型LCD所需材料不尽相同,基本上LCD结构如同三明治般。液晶盒是由玻璃基板,彩色滤光片,偏振板与薄膜等材料组成,并在其中注入液晶材料(液晶空间小于510-6M)。目前LCD产品可分以下三类:1.扭曲向列(TN/Twisted Nematic)型; 2.超扭曲向列(STN/Super Twisted Nematic)型; 3.薄膜晶体管(TFT/Thin Film Transistor)型4。2.1.3 液晶显示器主要参数说明 目前有许多常见的显示器,如CRT,PDP(等离子显示面板)等,每种显示
15、器各有特色,而其中液晶显示器有其显著的优势:功耗低,体积小,重量轻,低驱动电压,平面显示,可以用来直接驱动LSI可以显示在明亮的环境中,不含有害射线等。下面参照产品定制指南对液晶显示屏各主要参数做简要的说明,为我们的用户在定制时提供必要的参考。 1主要技术指标: 第一,光电响应特性:对于显示器的显示容量和对比度起决定性作用。 第二,对比度:代表图像的清晰度;具体是指液晶显示器相对透光度的比较。 第三,视角:是液晶显示器最主要的特点,可以随着观察者观察角度的变化而变化。例如将一块屏竖立,从较高的位置去观察这个屏,对比度最好,那么这个屏就是12点视角(和时钟的12点是一个方向);从较低的位置去观察
16、,对比度最好,那么这个屏就是6点视角(也同时钟的6点一样)同理从左边是9点视角,右边是3点视角。因此客户需要将所要订制的液晶屏最常用到的观察方向提供给我们。 第四,功耗:是液晶显示器工作时所消耗的能量。功耗低是液晶显示器最大的优点之一。液晶显示器的总功耗取决于显示面积,驱动电压及选用的材料。 第六,温度特性:温度的变化会影响液晶材料的一些参数,而液晶显示器的显示特性与这些参数直接相关,所以液晶显示器必须在一定的温度范围内才能够正常工作。这都是由液晶材料的特性所决定。常用的液晶显示器件在使用温度上可分为普通型(常温即050左右)或宽温型(-1060左右)。 2液晶显示分类: 紫晶公司的液晶显示器
17、主要分TN,STN,HTN三类。 A、TN:对于某一特定的液晶显示器,如果要求显示较少信息,如显示各种段式数字,字符等,多选用TN型,这种液晶显示器的对比度较好。 B、STN:如果要求显示较多信息,可以有多路接口,具有更宽的视角,如显示各种点阵式的汉字、图象等,多选用STN型。总的看来,STN的性能要比TN好得多,价格也要贵得多。 C、HTN:显示特性介于二者之间,但更接近于TN。 3商品形式 1、液晶显示器件(LCD):包括前部和后部偏振器,包括液晶显示器。 2、液晶显示模块(LCM):包括货物组装好的电路板,IC驱动器和控制电路等配件,简称LCM。 2.2 液晶显示模块的结构 图2-1 反
18、射式TN型液晶显示器结构图 从图2-1中可以看出,液晶显示器是一种两件式上部和下部导电玻璃制成的液晶单元填充有液晶盒内,由密封材料包围的塑料盒(通常环氧)密封两个外包装盒贴有偏光片。上部和下部玻璃板之间的液晶盒间隙,被称为盒的厚度,通常为几微米(1数十微米直径的准确性)。向下内侧玻璃板,对应于显示图案部分,有透明氧化物被覆奥斯汀-锡氧化物(以下称为ITO)导电薄膜,即显示电极。主要效果是使外部电极,通过该电信号到液晶起来。该液晶单元的整个显示区域上覆盖有玻璃的内侧层取向。其效果是使配置在特定方向上的液晶分子的取向层,所述取向层通常为一薄层有机聚合物,并通过摩擦处理;玻璃表面的角度可以通过真空气
19、相沉积的氧化硅膜制备的。在TN型液晶显示填充向列型液晶之中。图2-2液晶显示器的场效应效果图 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12。两个外LCD玻璃盒有毛巾偏振片,偏振轴相互平行的两片偏振膜(通常是黑色的黑底白字)或相互正交的(常白黑白型),并在液晶单元的取向方向的表面平行或垂直。偏振膜通常是聚合物在处理中的某些工艺条件下的塑料膜5。 我们通常看到的大多是反式液晶显示屏,其在底部偏光镜显示也贴了反光膜。这样,光的入射和观察都是在液晶盒的同一侧。 图2-3 FSTN、ECB-Mu1ti-color图2-4 TN、HTN、STN
20、结构图 图2-5 Color STN图结构2.3 液晶显示器件的基本性能 对比度:LCD在选态透过率与非选态透过率的比值。 图2-6 LCD透过率曲线 图2-7 等对比度曲线图2.4 液晶显示器件的基本参数2.4.1 LCD显示类型 (a)TN型正性(亮底暗字) (b)TN型负性(暗底亮字) 图2-8 LCD显示类型:(a)TN型正性(亮底暗字);(b)TN型负性(暗底亮字)表2.1 LCD显示模式及其颜色 显示模式背景前景背景前景黄绿模黄绿色蓝黑色蓝模蓝色白色灰模灰白色深蓝色黑白模白色黑色 LCD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;呈负性的液晶所呈
21、现的是黑色为底白色为字,在加上背光后,认读更清晰6。2.4.2 温度特性 表2.2 LCD温度特性温度类型THSN工作温度()050-1060-2070-3080050-2070储存温度()-2060-2070-3080-4090-2060-30802.4.3 LCD的采光技术 显示器是一种被动式显示器件,它本身不发光,光线通过调节外接显示器实现。外界光是液晶显示器件进行显示的前提条件。为了保证和提高液晶显示器的质量,所以在液晶显示器组装,使用,巧妙地解决了采光。外光的设置,有背光,前投影光源和三个类型的技术7。这里,我们就较为常见的背光源作简单介绍: 通过全和半满渗透型LCD背光源一般需要添
- 1.请仔细阅读文档,确保文档完整性,对于不预览、不比对内容而直接下载带来的问题本站不予受理。
- 2.下载的文档,不会出现我们的网址水印。
- 3、该文档所得收入(下载+内容+预览)归上传者、原创作者;如果您是本文档原作者,请点此认领!既往收益都归您。
下载文档到电脑,查找使用更方便
10 积分
下载 | 加入VIP,下载更划算! |
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 液晶显示 模块 及其 应用 电路 设计