我一直记得, 当初刚开始从事有关液晶显示器相关的工作时, 常常遇到的困扰, 就是不知道怎么跟人家解释, 液晶显示器是什么? 只好随著不同的应用环境, 来解释给人家听. 在最早的时候是告诉人家, 就是掌
上型电动玩具上所用的显示幕, 随著笔记型电脑开始普及, 就可以告诉人家说, 就是使用在笔记型电脑上
的显示器. 随著手机的流行, 又可以告诉人家说, 是使用在手机上的显示板. 时至今日, 液晶显示器, 对于一般普罗大众, 已经不再是生涩的名词. 而它更是继半导体后另一种可以再创造大量营业额的新兴科技产品, 更由于其轻薄的特性, 因此它的应用范围比起原先使用阴极射线管(CRT, cathode-ray tube)所作成的
显示器更多更广.
液晶(LC, liquid crystal)的分类
我们一般都认为物质像水一样都有三态, 分别是固态液态跟气态. 其实物质的三态是针对水而言, 对于不
同的物质, 可能有其他不同的状态存在. 以我们要谈到的液晶态而言, 它是介于固体跟液体之间的一种状态, 其实这种状态仅是材料的一种相变化的过程(请见图1), 只要材料具有上述的过程, 即在固态及液态间有此一状态存在, 物理学家便称之为液态晶体.
这种液态晶体的首次发现, 距今已经度过一百多个年头了. 在西元1888年, 被奥地利的植物学家Friedrich Reinitzer所发现, 其在观察从植物中分离精制出的安息香酸胆固醇(cholesteryl benzoate) 的融解行为时
发现, 此化合物加热至145.5度时, 固体会熔化,呈现一种介于固相和液相间之半熔融流动白浊状液体. 这种状况会一直维持温度升高到178.5度, 才形成清澈的等方性液态(isotropic liquid). 隔年, 在1889年, 研究相转移及热力学平衡的德国物理学家O.Lehmann, 对此化合物作更详细的分析. 他在偏光显微镜下发现, 此黏稠之半流动性白浊液体化合物,具有异方性结晶所特有的双折射率(birefringence)之光学性质, 即光学
异相性(optical anisotropic). 故将这种似晶体的液体命名为液晶. 此后, 科学家将此一新发现的性质, 称为物质的第四态-液晶(liquid crystal). 它在某一特定温度的范围内, 会具有同时液体及固体的特性.
一般以水而言, 固体中的晶格因为加热, 开始吸热而破坏晶格, 当温度超过熔点时便会溶解变成液体. 而热致型液晶则不一样(请见图2), 当其固态受热后, 并不会直接变成液态, 会先溶解形成液晶态. 当您持续加
热时, 才会再溶解成液态(等方性液态). 这就是所谓二次溶解的现象. 而液晶态顾名思义, 它会有固态的晶格, 及液态的流动性. 当液态晶体刚发现时, 因为种类很多, 所以不同研究领域的人对液晶会有不同的分类方法. 在1922年由G. Friedel利用偏光显微镜所观察到的结果, 将液晶大致分为Nematic Smectic及Cholesteric三类. 但是如果是依分子排列的有序性来分(请见图3), 则可以分成以下四类
1．层状液晶(Sematic):
其结构是由液晶棒状分子聚集一起, 形成一层一层的结构. 其每一层的分子的长轴方向相互平行. 且此长轴的方向对于每一层平面是垂直或有一倾斜角. 由于其结构非常近似于晶体, 所以又称做近晶相. 其秩序参数S(order parameter)趋近于1. 在层状型液晶层与层间的键结会因为温度而断裂,所以层与层间较易滑
动. 但是每一层内的分子键结较强, 所以不易被打断. 因此就单层来看, 其排列不仅有序且黏性较大. 如果我们利用巨观的现象来描述液晶的物理特性的话, 我们可以把一群区域性液晶分子的平均指向定为指向矢(director), 这就是这一群区域性的液晶分子平均方向. 而以层状液晶来说, 由于其液晶分子会形成层状的结构, 因此又可就其指向矢的不同再分类出不同的层状液晶. 当其液晶分子的长轴都是垂直站立的话, 就称之为"Sematic A phase". 如果液晶分子的长轴站立方向有某种的倾斜(tilt)角度,就称之为"Sematic C phase". 以A,C等字母来命名, 这是依照发现的先后顺序来称呼, 依此类推, 应该会存在有一个"Sematic B phase"才是.不过后来发觉B phase其实是C phase的一种变形而已, 原因是C phase如果带chiral的结构就是B phase. 也就是说Chiral sematic C phase就是Sematic B phase(请见图4). 而其结构中的一层一层液晶分子, 除了每一层的液晶分子都具有倾斜角度之外, 一层一层之间的倾斜角度还会形成像螺旋的结构.
2.线状液晶(Nematic):
Nematic这个字是希腊字, 代表的意思与英文的thread是一样的. 主要是因为用肉眼观察这种液晶时, 看起来会有像丝线一般的图样. 这种液晶分子在空间上具有一维的规则性排列, 所有棒状液晶分子长轴会选择某一特定方向(也就是指向矢)作为主轴并相互平行排列. 而且不像层状液晶一样具有分层结构. 与层列型液晶比较其排列比较无秩序, 也就是其秩序参数S较层状型液晶较小. 另外其黏度较小, 所以较易流动(它的流动性主要来自对于分子长轴方向较易自由运动) 线状液晶就是现在的TFT液晶显示器常用的TN(Twisted nematic)型液晶.
3.胆固醇液晶(cholesteric):
这个名字的来源,是因为它们大部份是由胆固醇的衍生物所生成的. 但有些没有胆固醇结构的液晶也会具有此液晶相. 这种液晶如图5所示, 如果把它的一层一层分开来看, 会很像线状液晶. 但是在Z轴方向来看, 会发现它的指向矢会随著一层一层的不同而像螺旋状一样分布, 而当其指向矢旋转360度所需的分子层厚度就称为pitch. 正因为它每一层跟线状液晶很像,所以也叫做Chiral nematic phase. 以胆固醇液晶而言,
与指向矢的垂直方向分布的液晶分子, 由于其指向矢的不同, 就会有不同的光学或是电学的差异,也因此造就了不同的特性.
4.碟状液晶(disk):
也称为柱状液晶, 以一个个的液晶来说, 它是长的像碟状(disk), 但是其排列就像是柱状(discoid).
如果我们是依分子量的高低来分的话则可以分成高分子液晶(polymer liquid crystal, 聚合许多液晶分子而成)与低分子液晶两种. 就此种分类来说TFT液晶显示器是属于低分子液晶的应用. 倘若就液晶态的形成
原因, 则可以分成因为温度形成液晶态的热致型液晶(thermotropic),与因为浓度而形成液晶态的溶致型液
晶(lyotropic). 以之前所提过的分类来说, 层状液晶与线状液晶一般多为热致型的液晶, 是随著温度变化而形成液晶态.
而对于溶致型的液晶, 需要考虑分子溶于溶剂中的情形. 当浓度很低时, 分子便杂乱的分布于溶剂中而形
成等方性的溶液, 不过当浓度升高大于某一临界浓度时, 由于分子已没有足够的空间来形成杂乱的分布,
部份分子开始聚集形成较规则的排列, 以减少空间的阻碍. 因此形成异方性(anisotropic)之溶液. 所以溶致型液晶的产生就是液晶分子在适当溶剂中达到某一临界浓度时,便会形成液晶态. 溶致型的液晶有一个最
好的例子,就是肥皂. 当肥皂泡在水中并不会立刻便成液态, 而其在水中泡久了之后, 所形成的乳白状物质, 就是它的液晶态.
液晶的光电特性
由于液晶分子的结构为异方性(Anisotropic),所以所引起的光电效应就会因为方向不同而有所差异,简单的说也就是液晶分子在介电系数及折射系数等等光电特性都具有异方性,因而我们可以利用这些性质来改变
入射光的强度, 以便形成灰阶, 来应用于显示器元件上. 以下我们要讨论的, 是液晶属于光学跟电学相关的特性, 大约有以下几项
1.介电系数ε(dielectric permittivity)
我们可以将介电系数分开成两个方向的分量, 分别是ε// (与指向矢平行的分量)与ε (与指向矢垂直的分量). 当ε// >ε 便称之为介电系数异方性为正型的液晶, 可以用在平行配位. 而ε// <ε 则称之为介电系数异方性为负型的液晶, 只可用在垂直配位元才能有所需要的光电效应. 当有外加电场时,液晶分子会因介电系数异方性为正或是负值,来决定液晶分子的转向是平行或是垂直于电场, 来决定光的穿透与否现在TFT LCD上常用的TN型液晶大多是属于介电系数正型的液晶.当介电系数异方性Δε(=ε//-ε )越大的时候, 则液晶的临界电压(threshold voltage)就会越小. 这样一来液晶便可以在较低的电压操作.
2.折射系数(refractive index)
由于液晶分子大多由棒状或是碟状分子所形成,因此跟分子长轴平行或垂直方向上的物理特性会有一些差异,所以液晶分子也被称做是异方性晶体与介电系数一样, 折射系数也依照跟指向矢垂直与平行的方向,
分成两个方向的向量. 分别为n // 与n .
此外对单光轴(uniaxial)的晶体来说, 原本就有两个不同折射系数的定义. 一个为no ,它是指对于ordinary ray的折射系数, 所以才简写成no .而ordinary ray是指其光波的电场分量是垂直于光轴的称之. 另一个则是ne ,它是指对于extraordinary ray的折射系数, 而extraordinary ray是指其光波的电场分量是平行于光轴的. 同时也定义了双折射率(birefrigence)Δn = ne-no为上述的两个折射率的差值.
依照上面所述, 对层状液晶线状液晶及胆固醇液晶而言,由于其液晶分子的长的像棒状, 所以其指向矢的
方向与分子长轴平行. 再参照单光轴晶体的折射系数定义, 它会有两个折射率,分别为垂直于液晶长轴方向n (=ne)及平行液晶长轴方向n //(= no)两种,所以当光入射液晶时,便会受到两个折射率的影响,造成在垂直液晶长轴与平行液晶长轴方向上的光速会有所不同
若光的行进方向与分子长轴平行时的速度, 小于垂直于分子长轴方向的速度时,这意味著平行分子长轴方向的折射率大于垂直方向的折射率(因为折射率与光速成反比),也就是ne-no > 0 .所以双折射率Δn > 0 ,我们把它称做是光学正型的液晶, 而层状液晶与线状液晶几乎都是属于光学正型的液晶. 倘使光的行进方向平
行于长轴时的速度较快的话,代表平行长轴方向的折射率小于垂直方向的折射率,所以双折射率Δn < 0.我们称它做是光学负型的液晶. 而胆固醇液晶多为光学负型的液晶.
3.其它特性:
对于液晶的光电特性来说, 除了上述的两个重要特性之外, 还有许多不同的特性. 比如说像弹性常数
(e lastic constant :κ11 , κ22 , κ33 ), 它包含了三个主要的常数, 分别是, κ11 指的是斜展(splay)的弹性常数,
κ22 指的是扭曲(twist)的弹性常数, κ33 指的是弯曲(bend)的弹性常数. 另外像黏性系数(viscosity coefficients ,η ), 则会影响液晶分子的转动速度与反应时间(response time), 其值越小越好.
但是此特性受温度的影响最大. 另外还有磁化率(magnetic susceptibility), 也因为液晶的异方性关系, 分成c // 与c .而磁化率异方性则定义成Δc = c // -c . 此外还有电导系数(conductivity)等等光电特性.
液晶特性中最重要的就是液晶的介电系数与折射系数. 介电系数是液晶受电场的影响决定液晶分子转向
的特性, 而折射系数则是光线穿透液晶时影响光线行进路线的重要参数. 而液晶显示器就是利用液晶本身
的这些特性, 适当的利用电压, 来控制液晶分子的转动, 进而影响光线的行进方向, 来形成不同的灰阶, 作为显示影像的工具. 当然啦, 单靠液晶本身是无法当作显示器的, 还需要其他的材料来帮忙, 以下我们要来介绍有关液晶显示器的各项材料组成与其操作原理
偏光板(polarizer)
我记得在高中时的物理课, 当教到跟光有关的物理特性时, 做了好多的物理实验, 目的是为了要证明光也
是一种波动. 而光波的行进方向, 是与电场及磁场互相垂直的. 同时光波本身的电场与磁场分量, 彼此也是互相垂直的. 也就是说行进方向与电场及磁场分量, 彼此是两两互相平行的.(请见图7) 而偏光板的作用就像是栅栏一般, 会阻隔掉与栅栏垂直的分量, 只准许与栅栏平行的分量通过. 所以如果我们拿起一片偏光
板对著光源看, 会感觉像是戴了太阳眼镜一般, 光线变得较暗. 但是如果把两片偏光板叠在一起, 那就不一样了. 当您旋转两片的偏光板的相对角度, 会发现随著相对角度的不同, 光线的亮度会越来越暗. 当两片偏光板的栅栏角度互相垂直时, 光线就完全无法通过了.(请见图8) 而液晶显示器就是利用这个特性来完成的. 利用上下两片栅栏互相垂直的偏光板之间, 充满液晶, 再利用电场控制液晶转动, 来改变光的行进方向, 如此一来, 不同的电场大小, 就会形成不同灰阶亮度了.(请见图9
上下两层玻璃与配向膜(alignment film
这上下两层玻璃主要是来夹住液晶用的. 在下面的那层玻璃长有薄膜电晶体(Thin film transistor, TFT), 而上面的那层玻璃则贴有彩色滤光片(Color filter). 如果您注意到的话(请见图3), 这两片玻璃在接触液晶的那一面, 并不是光滑的, 而是有锯齿状的沟槽. 这个沟槽的主要目的是希望长棒状的液晶分子, 会沿著沟槽排列. 如此一来, 液晶分子的排列才会整齐. 因为如果是光滑的平面, 液晶分子的排列便会不整齐, 造成光线
的散射, 形成漏光的现象. 其实这只是理论的说明告诉我们需要把玻璃与液晶的接触面, 做好处理, 以便让液晶的排列有一定的顺序. 但在实际的制造过程中, 并无法将玻璃作成有如此的槽状的分布, 一般会在玻
璃的表面上涂布一层PI(polyimide), 然后再用布去做磨擦(rubbing)的动作, 好让PI的表面分子不再是杂散分布, 会依照固定而均一的方向排列. 而这一层PI就叫做配向膜, 它的功用就像图3中玻璃的凹槽一样, 提供液晶分子呈均匀排列的介面条件, 让液晶依照预定的顺序排列.
TN(Twisted Nematic) LCD
从图10中我们可以知道, 当上下两块玻璃之间没有施加电压时, 液晶的排列会依照上下两块玻璃的配向膜而定. 对于TN型的液晶来说, 上下的配向膜的角度差恰为90度.(请见图9) 所以液晶分子的排列由上而下会自动旋转90度, 当入射的光线经过上面的偏光板时, 会只剩下单方向极化的光波. 通过液晶分子时, 由于液晶分子总共旋转了90度, 所以当光波到达下层偏光板时, 光波的极化方向恰好转了90度. 而下层的偏光板与上层偏光板, 角度也是恰好差异90度.(请见图9) 所以光线便可以顺利的通过, 但是如果我们对上下两块玻璃之间施加电压时, 由于TN型液晶多为介电系数异方性为正型的液晶(ε// >ε ,代表著平行方向的介电系数比垂直方向的介电系数大, 因此当液晶分子受电场影响时, 其排列方向会倾向平行于电场方向.), 所以我们从图10中便可以看到, 液晶分子的排列都变成站立著的. 此时通过上层偏光板的单方向的极化光波, 经过液晶分子时便不会改变极化方向, 因此就无法通过下层偏光板.
Normally white及normally black
所谓的NW(Normally white),是指当我们对液晶面板不施加电压时, 我们所看到的面板是透光的画面, 也就是亮的画面, 所以才叫做normally white. 而反过来, 当我们对液晶面板不施加电压时, 如果面板无法透光, 看起来是黑色的话, 就称之为NB(Normally black). 我们刚才所提到的图9及图10都是属于NW的配置, 另外从图11我们可以知道, 对TN型的LCD而言, 位于上下玻璃的配向膜都是互相垂直的, 而NB与NW
的差别就只在于偏光板的相对位置不同而已. 对NB来说, 其上下偏光板的极性是互相平行的. 所以当NB 不施加电压时, 光线会因为液晶将之旋转90度的极性而无法透光. 为什么会有NW与NB这两种不同的偏光板配置呢? 主要是为了不同的应用环境. 一般应用于桌上型电脑或是笔记型电脑, 大多为NW的配置. Normally white及normally black
所谓的NW(Normally white),是指当我们对液晶面板不施加电压时, 我们所看到的面板是透光的画面, 也就是亮的画面, 所以才叫做normally white. 而反过来, 当我们对液晶面板不施加电压时, 如果面板无法透光, 看起来是黑色的话, 就称之为NB(Normally black). 我们刚才所提到的图9及图10都是属于NW的配置, 另外从图11我们可以知道, 对TN型的LCD而言, 位于上下玻璃的配向膜都是互相垂直的, 而NB与NW的差别就只在于偏光板的相对位置不同而已. 对NB来说其上下偏光板的极性是互相平行的. 所以当NB不施加电压时, 光线会因为液晶将之旋转90度的极性而无法透光. 为什么会有NW与NB这两种不同的偏光板配置呢? 主要是为了不同的应用环境. 一般应用于桌上型电脑或是笔记型电脑, 大多为NW的配置. 那是
因为, 如果你注意到一般电脑软体的使用环境, 你会发现整个萤幕大多是亮点, 也就是说电脑软体多为白
底黑字的应用. 既然亮著的点占大多数, 使用NW当然比较方便. 也因为NW的亮点不需要加电压, 平均起来也会比较省电. 反过来说NB的应用环境就大多是属于显示幕为黑底的应用了
STN(Super Twisted Nematic)型LCD
STN LCD与TN型LCD在结构上是很相似的, 其主要的差别在于TN型的LCD,其液晶分子的排列, 由上到下旋转的角度总共为90度. 而STN型LCD的液晶分子排列, 其旋转的角度会大于180度, 一般为270度.(请见图12) 正因为其旋转的角度不一样, 其特性也就跟著不一样. 我们从图13中TN型与STN型LCD
的电压对穿透率曲线可以知道, 当电压比较低时, 光线的穿透率很高. 电压很高时, 光线的穿透率很低. 所以它们是属于Normal White的偏光板配置. 而电压在中间位置的时候, TN型LCD的变化曲线比较平缓, 而STN型LCD的变化曲线则较为陡峭. 因此在TN型的LCD中, 当穿透率由90%变化到10%时, 相对应的电压差就比STN型的LCD来的较大. 我们前面曾提到, 在液晶显示器中, 是利用电压来控制灰阶的变化. 而在此TN与STN的不同特性, 便造成TN型的LCD,先天上它的灰阶变化就比STN型的LCD来的多. 所以一般TN型的LCD多为6~8 bits的变化, 也就是64~256个灰阶的变化. 而STN型的LCD最多为4 bits 的变化也就只有16阶的灰阶变化. 除此之外STN与TN型的LCD还有一个不一样的地方就是反应时间(response time) 一般STN型的LCD其反应时间多在100ms以上而TN型的LCD其反应时间多为
30~50ms 当所显示的影像变动快速时对STN型的LCD而言就容易会有残影的现象发生
TFT LCD(Thin film transistor liquid crystal display)
TFT LCD的中文翻译名称就叫做薄膜电晶体液晶显示器, 我们从一开始就提到液晶显示器需要电压控制来产生灰阶. 而利用薄膜电晶体来产生电压,以控制液晶转向的显示器, 就叫做TFT LCD. 从图8的切面结构图来看, 在上下两层玻璃间, 夹著液晶, 便会形成平行板电容器, 我们称之为CLC
(capacitor of liquid crystal). 它的大小约为0.1pF, 但是实际应用上, 这个电容并无法将电压保持到下一次再更新画面资料的时候. 也就是说当TFT对这个电容充好电时, 它并无法将电压保持住, 直到下一次TFT 再对此点充电的时候.(以一般60Hz的画面更新频率, 需要保持约16ms的时间.) 这样一来, 电压有了变化, 所显示的灰阶就会不正确. 因此一般在面板的设计上, 会再加一个储存电容CS
storage capacitor 大约为0.5pF), 以便让充好电的电压能保持到下一次更新画面的时候. 不过正确的来说, 长在玻璃上的TFT本身,只是一个使用晶体管制作的开关. 它主要的工作是决定LCD source driver上的电压是不是要充到这个点来. 至于这个点要充到多高的电压, 以便显示出怎样的灰阶. 都是由外面的LCD source driver来决定的.
彩色濾光片(color filter, CF)
如果你有机会, 拿著放大镜, 靠近液晶显示器的话. 你会发现如图9中所显示的样子. 我们知道红色, 蓝色以及绿色, 是所谓的三原色. 也就是说利用这三种颜色, 便可以混合出各种不同的颜色. 很多平面显示器就是利用这个原理来显示出色彩. 我们把RGB三种颜色, 分成独立的三个点, 各自拥有不同的灰阶变化, 然后把邻近的三个RGB显示的点, 当作一个显示的基本单位, 也就是pixel. 那这一个pixel,就可以
拥有不同的色彩变化了. 然后对于一个需要解析度为1024*768的显示画面, 我们只要让这个平面显示器的组成有1024*768个pixel, 便可以正确的显示这一个画面. 在图9中,每一个RGB的点之间的黑色部分, 就叫做Black matrix. 我们回过头来看图8就可以发现, black matrix主要是用来遮住不打算透光的部分.
比如像是一些ITO的走线, 或是Cr/Al的走线, 或者是TFT的部分. 这也就是为什么我们在图9中, 每一个RGB的亮点看起来, 并不是矩形, 在其左上角也有一块被black matrix遮住的部分, 这一块黑色缺角的部份就是TFT的所在位置.
图10是常见的彩色滤光片的排列方式. 条状排列(stripe)最常使用于OA的产品, 也就是我们常见的笔记型电脑,或是桌上型电脑等等. 为什么这种应用要用条状排列的方式呢? 原因是现在的软体, 多半都是视窗化的介面. 也就是说, 我们所看到的萤幕内容,就是一大堆大小不等的方框所组成的. 而条状排列,恰好可以使这些方框边缘, 看起来更笔直, 而不会有一条直线, 看起来会有毛边或是锯齿状的感觉. 但是如果是应用在***产品上, 就不一样了. 因为电视信号多半是人物, 人物的线条不
是笔直的, 其轮廓大部分是不规则的曲线. 因此一开始, 使用于***产品都是使用马赛克排列(mosaic,或是称为对角形排列). 不过最近的***产品, 多已改进到使用三角形排列(triangle,或是称为delta排列). 除了上述的排列方式之外, 还有一种排列, 叫做正方形排列. 它跟前面几个不一样的地方在于, 它并不是以三个点来当作一个pixel,而是以四个点来当作一个pixel. 而四个点组合起来刚好形成一个正方形.
背光板(back light, BL)
在一般的CRT萤幕, 是利用高速的电子枪发射出电子, 打击在银光幕上的荧光粉, 藉以产生亮光, 来显示出画面. 然而液晶显示器本身, 仅能控制光线通过的亮度, 本身并无发光的功能. 因此,液晶显示器就必须
加上一个背光板, 来提供一个高亮度,而且亮度分布均匀的光源. 我们在图14中可以看到, 组成背光板的主要零件有灯管(冷阴极管), 反射板, 导光板, prism sheet, 扩散板等等. 灯管是主要的发光零件, 藉由导光板, 将光线分布到各处. 而反射板则将光线限制住都只往TFT LCD的方向前进. 最后藉由prism sheet及扩散板的帮忙, 将光线均匀的分布到各个区域去, 提供给TFT LCD一个明亮的光源. 而TFT LCD则藉由电压控制液晶的转动, 控制通过光线的亮度, 藉以形成不同的灰阶.
框胶(Sealant)及spacer
在图14中另外还有框胶与spacer两种结构成分. 其中框胶的用途,就是要让液晶面板中的上下两层玻璃, 能够紧密黏住, 并且提供面板中的液晶分子与外界的阻隔,所以框胶正如其名,是围绕于面板四周, 将液晶分子框限于面板之内. 而spacer主要是提供上下两层玻璃的支撑, 它必须均匀的分布在玻璃基板上, 不然一但分布不均造成部分spacer聚集在一起, 反而会阻碍光线通过, 也无法维持上下两片玻璃的适当间隙(gap), 会成电场分布不均的现象进而影响液晶的灰阶表现
开品率(Aperture ratio)
附表1： 46寸LCD 3*3大屏幕显示系统 技 术 方 案 公司： 联系人： 电话： 2011年3月9日
目录 第一章系统设计概述 (3) 1.1 设计思路 (3) 1.2设计依据 (4) 第二章系统方案设计 (6) 2.1 LCD显示系统 (6) 2.2 系统组成 (6) 2.3 显示系统整体功能 (9) 2.4 系统主要设备配置清单 (10) 第三章系统设备性能 (11) 3.1 LCD显示单元 (11) 3.2 技术特点 (11) 3.3 单元的性能指标 (13) 第四章系统安装、调试、测试及验收标准 (14) 4.1 安装和调试 (14) 4.2 测试和验收 (16) 第五章售后服务 (19) 第六章产品优势 (21) 6.1品牌优势 (22) 6.2质量优势 (25) 6.3售后服务优势 (28) 6.4 资质文件 (29) 第七章产品配置及报价 (36) 第八章工程案例 (36)
第一章系统设计概述1.1 设计思路 根据客户的需求，我们设计大屏显示系统的架构示意图如下：
1.2设计依据 我公司为整套系统进行总体设计及选用的设备均符合ISO（国际标准化组织）、IEC（国际电工委员会）、ITU-T（国际电信联盟）、IEEE（电气和电子工程师协会）、GB（国家标准委员会）、CCITT等行业标准，本系统设计遵照的主要技术规范及标准包括但不限于以下： 《智能建筑设计标准》 GB/T 50314-2000 《民用建筑电气设计规范》 JGJ/T 16-92 《工业企业通信设计规范》 GBJ 42-1981 《建筑物防雷设计规范》 GB50057-94 《电气装置安装工程施工及验收规范》 GB11232-92 《工业企业通信接地设计规范》 GBJ79-85 《会议电视系统工程设计规范》 YD5032-97 《会议电视系统工程验收规范》 YD5033-97 《有线电视系统工程设计规范》 GB50200-94 《民用闭路电视系统工程设计规范》 GB50198-94 国家颁布的相关法律、法规、规范以及指挥调度和日常工作的现实需要 《智能建筑工程质量验收规范》 GB50339-2003 《建筑电气工程施工质量验收统一规范》 GB50303-2002 《民用闭路监控电视系统工程技术规范》 GB50198-94 《电视和声音信号的电缆分配系统》 GB/T 6510—1986 《工业企业共用天线电视系统设计规范》 GBJ 120—88 《厅堂扩声系统声学特性指标》 GYJ25-86 《厅堂扩声特性测量方法》 GB/T4959-1995
目录 一、概述 (2) 二、系统总体方案及硬件设计 (2) 2.1系统框图 (3) 2.2 单片机最小系统 (4) 2.3 显示电路 (6) 2.4 按键控制电路 (6) 三、系统软件设计 (9) 3.1软件设计概述 (9) 3.2汉字显示 (10) 3.3上下移屏..................................... 错误!未定义书签。 3.4 左右移屏.................................... 错误!未定义书签。 四、课程设计体会................................... 错误!未定义书签。 五、参考文献 (13) 六、附录 (14) 6.1 总电路图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.2 总程序. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
一、概述 随着社会的发展，趣来趣多的地方需要应用显示功能，各种数字显示仪器中的显示、广告牌、数码产品等，传统的数码管显示已经远远不能满足各行各业的需求。基于单片机的LCD显示是一种用单片机来控制的一种显示系统，它不仅能显示种各数字、字母、还能显示各种字体的汉字以及一些简单的图象，使用起来极为方便，只要通过对单片机写入一定的程序来控制LCD的显示即可完成，根据程序的不同而产生不同不效果以满足各种不同需求。 本文围绕设计以单片机作为LCD液晶显示系统控制器为主线，基于单片机AT89S51，采用的液晶显示控制器的芯片是SED1520，主要实现由按键控制的中文显示、图片显示、滚屏以及左右移动功能。同时也对部分芯片和外围电路进行了介绍和设计，并附以系统结构框图加以说明，着重介绍了本系统应用的各硬件接口技术和各个接口模块的功能及工作过程，并详细阐述了程序的各个模块。本系统是以单片机的C语言来进行软件设计，指令的执行速度快，可读性强。为了便于扩展和更改，软件的设计采用模块化结构，使程序设计的逻辑关系更加简洁明了。使硬件在软件的控制下协调运作。其次阐述了部分程序的流程图和实现过程。本文撰写的主导思想是软、硬件相结合，以硬件为基础，来进行各功能模块的编写。最后对我所开发的用单片机实现LCD液晶显示器控制原理的设计思想和软、硬件调试作了详细的论述。 二、系统总体方案及硬件设计 2.1系统框图
长虹46寸LCD 3*3大屏幕显示系统 技 术 方 案 公司： 联系人： 电话： 2011年11月25日
目录 第一章系统设计概述................................................. 错误!未定义书签。 设计思路 .......................................................... 错误!未定义书签。 设计依据 ........................................................... 错误!未定义书签。第二章系统方案设计.................................................. 错误!未定义书签。 LCD显示系统....................................................... 错误!未定义书签。 系统组成 .......................................................... 错误!未定义书签。 显示系统整体功能 .................................................. 错误!未定义书签。 系统主要设备配置清单 .............................................. 错误!未定义书签。第三章系统设备性能.................................................. 错误!未定义书签。 LCD显示单元...................................................... 错误!未定义书签。 技术特点 ......................................................... 错误!未定义书签。 单元的性能指标 .................................................... 错误!未定义书签。第四章系统安装、调试、测试及验收标准 ................................ 错误!未定义书签。 安装和调试 ........................................................ 错误!未定义书签。 测试和验收 ........................................................ 错误!未定义书签。第五章售后服务...................................................... 错误!未定义书签。第六章长虹产品优势................................................. 错误!未定义书签。 品牌优势 ........................................................... 错误!未定义书签。 质量优势 ........................................................... 错误!未定义书签。 售后服务优势 ....................................................... 错误!未定义书签。 资质文件 ......................................................... 错误!未定义书签。第七章产品配置及报价............................................... 错误!未定义书签。第八章工程案例..................................................... 错误!未定义书签。
基于FPGA的LCD显示控制系统的毕业设计 第一章绪论 1.1选题的背景与意义 液晶，是一种在一定温度范围内呈现既不同于固态、液态，又不同于气态的特殊物质态，它既具有各向异性的晶体所特有的双折射性，又具有液体的流动性。一般可分热致液晶和溶致液晶两类。在显示应用领域，使用的是热致液晶，超出一定温度范围，热致液晶就不再呈现液晶态，温度低了，出现结晶现象，温度升高了，就变成液体；液晶显示器件所标注的存储温度指的就是呈现液晶态的温度范围。液晶由于它的各向异性而具有的电光效应，尤其扭曲向列效应和超扭曲效应，所以能制成不同类型的显示器件(Liquid Crystal Display 简称LCD)。 在平板显示器件领域，目前应用较广泛的有液晶(LCD)、电致发光显示(EL)、等离子体(PDP)、发光二极管(LED)、低压荧光显示器件(VFD)等。 液晶显示器件有以下一些特点①低压微功耗，②平板型结构，③被动显示型（无眩光，不刺激人眼，不会引起眼睛疲劳），④显示信息量大（因为像素可以做得很小），⑤易于彩色化（在色谱上可以非常准确的复现），⑥无电磁辐射（对人体安全，利于信息保密），⑦长寿命（这种器件几乎没有什么劣化问题，因此寿命极长，但是液晶背光寿命有限，不过背光部分可以更换）。 之前，一般流行采用单片机来控制驱动LCD。采用单片机控制LCD的显示在设计上相对比较简单。可以通过KEIL等软件的编写方便地控制LCD的图形以及字符的现实。但是由于单片机的顺序执行结构。决定了在现实图片或者字符的同时，单片机本身无法处理其他数据或者执行其他的运算命令。这在某种程度上大大地降低了工作的效率。而采用FPGA来控制LCD则不存在这个问题。但是由于FPGA不像单片机，可以直接使用控制语句来方便地控制LCD。因此需要编写大量的代码来控制LCD。因为这个原因，采用FPGA的设计一般都会再
基于单片机的液晶（LCD)图文显示系统设计 摘要本文选用的是液晶显示控制器的芯片Ampire128×64，这是建立在单片机AT89C51的基础之上，并且围绕的主线是单片机LCD液晶显示系统控制器。主要实现汉字显示与图像显示，还介绍了芯片的设计部分与外部电路，并用系统方框图来说明，重点介绍了应用该系统的各硬件接口模块的功能及工作过程，并详细阐述了程序的各个模块。因为C语言指令的执行速度快且节省存储空间，所以本文设计采用的是单片机C语言进行软件设计。该软件设计采用的是模块化设计，这样会有利于扩和更改，而且对于程序设计的逻辑关系而言，这样会使得它看上去更加简洁明了，软件协调的控制硬件运行。另外部分程序的流程图和实现过程将会被说明出来。本文撰写的主导思路是建立在硬件的基础之上，采用软、硬件相结合的方式，来对各功能模块进行编写。最后，我设计的思想是软件和硬件调试的单片机LCD显示器的控制原理进行了详细的讨论。 关键字：液晶显示器、89C51单片机、Ampire128×64
Liquid crystal (LCD) display system based on graphic design Abstract This paper is the selection of LCD controller chip ampire128 * 64,is based on single chip microcomputer AT89C51,And around the main line is the microcontroller LCD controller.The main achievement of Chinese character display and image display,It also describes the design of the chip and the external circuit,and use the system block diagram to illustrate the application focuses on the function of each of the system's hardware interface modules and working processes,and elaborates the various modules of the program.Because the C language instruction execution speed and save the memory space,so this design is adopted to design the software of singlechip C language.The software is designed using a modular design,which will facilitate the expansion and change,but also for logic programming is concerned,this will make it look more concise,coordinated control hardware to run the software.Another part of the flow chart of program and the realization of the process will be described.As of this writing the dominant idea is built on the basis of hardware,using software and hardware combination to be written for each functional module.Finally,I thought the design principle is to control the software and hardware debugging MCU LCD monitors were discussed in detail. Keywords: Liquid crystal、display 89C51、ampire128×64
目录 摘要 ......................................................................................................... II 1设计目的 . (1) 2设计原理 (1) 3设计容 (1) 3.1S3C2440A最小系统 (1) 3.2显示系统硬件电路 (2) 3.2.1LCD控制电路 (2) 3.2.2时序和数据匹配电路 (5) 3.2.3多路电压产生电路 (6) 3.2.3以太网通信模块 (9) 3.2.4显示驱动和LQ035Q7DH01的接口电路 (7) 3.2.5 显示系统整体结构框图 (8) 3.3显示系统软件编写 (8) 总结与致 (10) 参考文献 (11)
摘要 嵌入式系统是嵌入到对象体系中的专用计算机系统。以嵌入式计算机为核心的嵌入式系统是继IT网络技术之后，又一个新的技术发展方向。本文介绍和设计了一款基于ARM嵌入式系统的LCD显示系统。该系统在功耗，体积，集成度，成本等都有较好的优势，具有一定的实用意义。 关键词：嵌入式;LCD;S3C2440A;LQ035Q7DH01;
1 设计目的 以三星公司的嵌入式微处理器S3C2440A和夏普公司3.5inLCD屏 LQ035Q7DH01为基础,设计了显示硬件电路,不论是显示硬件电路还是软件驱动程序,都有很强的可移植性,可以方便地移植到不同的平台。 2 设计要求 设计要现一个能把采集和处理的数据，图像显示在LCD上的系统。该系统可以把采集来的数据经过ARM的处理后显示在LCD上。采集数据和处理数据可以自己根据具体情况自己设定（如键盘输入，ARM计算等）。根据设计题目的要求，选择确定ARM芯片型号、LCD型号、LCD控制器芯片型号，完成系统硬件设计。 3 设计容 3.1 S3C2440A最小系统 为确保S3C2440A的基本运行需求，对ARM主芯片的基本硬件设计，包括电源，时钟以及复位的设计
笔记本液晶屏维修流程 1．在接到客户故障机后，如果机子可以加电，电源指示灯显示正常，且能听得硬盘转的声音，但开机后液晶屏有白屏、暗屏、黑屏、花屏、变色等故障现像时，我们首先要外接显示器判断故障是在主板部分还是在液晶屏部分。如果外接也显示同样故障，则说明故障在主板部分；（这主要是根据我们上课时讲的液晶屏的信号工作流和去进行分析判断的。） 2．如果故障判断在液晶屏部分，则要根椐不同的故障现像检修相应的故障部位。 （1）白屏故障：液晶屏白屏说明屏的背光系统工作正常而成像系统没有正常工作。 故障部位可能在主板上的LVDS芯片、屏线或屏的成像系统本身损坏。 一、故障检修： 1．拆开屏框后，在开机加电状态下测屏线插口上，屏的供电和各信号线电压是否正常，如不正常则查相关线路。 2．如果屏的供电和各信号线电压都正常，而液晶屏仍白屏，这一般都是屏的成像系统本身损坏造成的，可以用一块正常屏代换原屏以做进一步判断。（一般屏的成像系统本身损坏都是因为LCD控制芯片虚焊或损坏造成的。） （2）暗屏故障：暗屏说明屏的成像系统工作正常而北光系统没有正常工作。故障部们可能在灯管、高压板或高压板电路的供电以及控制号电路。 二、故障检修： 1．拆开屏框后，先用一要正常灯管接在高压板上看开机后能还点亮，如果能够点高则说明屏灯管损坏。（更换灯管既可解决故障） 2．如接上好的灯管也不能点亮则说明高压板部分没有正常工作，接下来可加电测试高压板的供电和控制信号电压是否正常，如不正常则查相关线路。 3．如果高压板的供电和控制信号电压都正常，则说明高压板损坏，检修或更高压板。4．花屏或变色故障：如果外接显示正常，而液晶屏有花屏或变色故障，这一般是屏线中有断线或虚焊现像引起的。 三、故障检修： 1．拆开屏框后，先用对地阻值的方法看屏线中是否有断电故障。可有可“飞线”解决。2．如果屏线中没有断线，接下来可加电测试，看开机后各信号线电压是否正常，如不正常则查相关线路。 3．如果各信号线电压也正常，这种情况一般是屏本身损坏造花屏或变色，更换液晶屏。4．黑屏故障：如果外接显示正常而液晶屏黑屏，说明民间的背光系统和成像系统都没有正常工作。故障部位可能在主板上的屏线插头虚焊或屏线中有许多根断线引起。 四、故障检修： 1．拆开机子的开机面板，先把订板上的屏线插头重新插拔一下看能否解决问题。 2．发果不能解决问题，接下来可加电测试屏线插口，高压板上供电和信号线电压是否正常，如不正常则查相关线路。 （注意：机子的休眠开关压下后不能正常弹起，也会引起暗屏或黑屏现像）
基于单片机的LCD显示系统设计 1 系统概述 1.1 系统设计任务、目的和意义 课程设计是在校学生素质教育的重要环节，是理论与实践相结合的桥梁和纽带。单片机课程设计，要求学生更多的完成软硬结合的动手实践方案，解决目前学生课程设计过程中普遍存在的缺乏动手能力的现象. 《单片机课程设计》是继《电子技术》、和《单片机原理与应用》课程之后开出的实践环节课程，其目的和任务是训练学生综合运用已学课程“电子技术基础”、“单片机原理及应用”的基本知识，独立进行单片机应用技术和开发工作,掌握单片机程序设计、调试和应用电路设计、分析及调试检测。 本设计的大致要求为：1、设计12864LCD与单片机的显示接口电路；2、至少设置两个按键，按下不同的按键，显示不同的容，要求所显示容为汉字。 随着社会的发展，趣来趣多的地方需要应用显示功能，各种数字显示仪器中的显示、广告牌、数码产品等，传统的数码管显示已经远远不能满足各行各业的需求。基于单片机的LCD显示是一种用单片机来控制的一种显示系统，它不仅能显示种各数字、字母、还能显示各种字体的汉字以及一些简单的图象，使用起来极为方便，只要通过对单片机写入一定的程序来控制LCD的显示即可完成，根据程序的不同而产生不同不效果以满足各种不同需求。 1.2 LCD显示原理 LCD由两块玻璃板构成，厚约1mm，其间由包含有液晶材料的5μm均匀间隔隔开。因为液晶材料本身并不发光，所以在显示屏两边都设有作为光源的灯管，而在液晶显示屏背面有一块背光板（或称匀光板）和反光膜，背光板是由荧光物质组成的可以发射光线，其作用主要是提供均匀的背景光源。 背光板发出的光线在穿过第一层偏振过滤层之后进入包含成千上万液晶液滴的液晶层。液晶层中的液滴都被包含在细小的单元格结构中，一个或多个单元格构成屏幕上的一个像素。在玻璃板与液晶材料之间是透明的电极，电极分为行和列，在行与列的交叉点上，通过改变电压而改变液晶的旋光状态，液晶材料的作用类似于一个个小的光阀。在液晶材料周边是控制电路部分和驱动电路部分。当LCD中的电极产生电场时，液晶分
摘要 ..................................................................................................................... II 1设计目的 . (1) 2设计原理 (1) 3设计内容 (1) 3.1S3C2440A最小系统. (1) 3.2显示系统硬件电路 (2) 3.2.1LCD控制电路 (2) 3.2.2时序和数据匹配电路 (5) 3.2.3多路电压产生电路 (6) 3.2.3以太网通信模块.......................................... 错误！未定义书签。 3.2.4显示驱动和LQ035Q7DH01的接口电路 (7) 3.2.5 显示系统整体结构框图 (8) 3.3显示系统软件编写................................................. 错误！未定义书签。总结与致谢 . (10) 参考文献 (11)
嵌入式系统是嵌入到对象体系中的专用计算机系统。以嵌入式计算机为核心的嵌入式系统是继IT网络技术之后，又一个新的技术发展方向。本文介绍和设计了一款基于ARM嵌入式系统的LCD显示系统。该系统在功耗，体积，集成度，成本等都有较好的优势，具有一定的实用意义。 关键词：嵌入式;LCD;S3C2440A;LQ035Q7DH01;
1 设计目的 以三星公司的嵌入式微处理器S3C2440A和夏普公司3.5inLCD屏 LQ035Q7DH01为基础,设计了显示硬件电路,不论是显示硬件电路还是软件驱动程序,都有很强的可移植性,可以方便地移植到不同的平台。 2 设计要求 设计要求实现一个能把采集和处理的数据，图像显示在LCD上的系统。该系统可以把采集来的数据经过ARM的处理后显示在LCD上。采集数据和处理数据可以自己根据具体情况自己设定（如键盘输入，ARM计算等）。根据设计题目的要求，选择确定ARM芯片型号、LCD型号、LCD控制器芯片型号，完成系统硬件设计。 3 设计内容 3.1 S3C2440A最小系统 为确保S3C2440A的基本运行需求，对ARM主芯片的基本硬件设计，包括电源，时钟以及复位的设计