液晶与液晶显示材料0

发布于:2021-08-04 07:30:58

液晶与液晶显示材料
陈闽川 周田 制作

液晶材料与液晶显示器的原理
? 液晶的发现 ? 液晶的分类
? 液晶的光电效应 ? 液晶显示器的基本原理

液晶的发现
? 1888年,奥地利植物学家莱尼茨尔在 做加热胆甾醇苯甲酸脂结晶的实验时发 现:在145.5摄氏度时,结晶凝结成浑 浊粘稠的液体,加热到178.5摄氏度时, 形成了透明的液体. ? 德国物理学家莱曼用偏光显微镜观察 时,发现这种材料有双折射现象,他阐 明了这一现象并提出了“液晶”这一学 术用语.

液晶材料
液晶的发现已经有100多年的历史, 但*20年来才获得了快速的发展。这是 因为液晶材料的光电效应被发现。因而 被应用在低电压和轻薄短小的显示组件 上。 目前液晶材料已被广泛应用于计算机 显示屏,电子表,手机,计算器等电子 产品上。成为显示工业不可或缺的重要 材料。

生活中的液晶显示材料

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液晶的分类方法
? 1.按照液晶的形成条件分类 ? 2.按照分子排列的形式和有序性分类

按照液晶的形成条件分类
热致液晶 熔致液晶

采用降温的方法,既 将熔融的液体降温, 当降温到一定程度 后分子的取向有序 化,从而获得液晶 态.

有机分子溶解在溶 剂中,使溶液中溶 质的浓度增加,溶 剂的浓度减小,有 机分子的排列有序 而获得液晶.

构成液晶态的结构单元
1.棒状分子 2.盘状分子 3.由长链或盘状分子连接而成的柔性长 链聚合物 4.由双亲分子自组装而成的膜

液晶的三种结构类型
? 向列型: 分子倾向于沿特 定的方向排列,存 在长程的方序.分 子的质心位置分布 却是杂乱无章的, 不存在长程的位置 序.表现出液体的 特征,具有流动 性.

液晶的三种结构类型
? 胆甾型:
在胆甾相中,长型分 子是扁*的,依靠端基 的相互作用,依次*行 排列成层状。它们的长 轴在*面上,相邻两层 间分子长轴的取向规则 地扭转在一起,角度的 变化呈螺旋型。

液晶的三种结构类型:
? *晶型:
棒状分子相互*行地 排列成层状结构,分子 的长轴垂直与层面.在 层内,分子的排列具有 二维有序性,分子的质 心位置排列则是无序的, 分子只能在本层内活 动.在层间具有一维* 移序,层间可以相互滑 移.

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液晶分子的光电效应
描述液晶分子光电效应的重要物理量: 1.介电系数 2.折射系数

液晶分子的光电性质
? 液晶分子大多由棒状或碟状分子形 成,所以与分子长轴*行或垂直方向的 物理特征会有所差异,这就是液晶分子 结构的异方性. 由于液晶分子结构的异方性,所以 液晶分子在介电系数和光电系数等光电 系数上都具有异方性.

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液晶分子的光电性质
? 介电系数 ? : 介电系数可以分为与指向矢*行的 分量 ? ?和与指向矢垂直的分量? ?。 当 ? ?? ? ? 时称为介电系数异方性 为正型的液晶。可以用在*行配位。 当 ? ?? ? ? 时 称为介电系数异方性 为负型的液晶。只有用在垂直配位才能 显示所需的光电效应。

液晶分子的光电性质
? 折射系数 n : 折射系数也同介电系数相似,依照与 指向矢垂直与*行的方向分成两个方向 的向量. 与指向矢*行的分量为 n ? ,与指向 矢垂直的分量为 n ?. back

液晶显示器(LCD)的基本原理
Liquid Crystal Display
1.偏振片透光原理 2.液晶对光线的调制作用 3.常见的三种液晶显示器

液晶显示器的基本原理
? 偏振片透光原理: 偏振片只允许偏振方向与它的偏振化方向*行的光 透过,如果让两个偏振片的偏振化方向相互垂直, 由于第一次出射光的偏振方向与第二个偏振片的偏 振化方向垂直,光不能通过第二个偏振片.

液晶显示器的基本原理
? 把液晶放在两个偏振片之间,在向列型液 晶中,棒状分子的排列是彼此*行的.如果 上下两玻璃棒定向是彼此垂直的,液晶分子 将采取逐渐过渡的方式被扭转成螺旋状.

液晶显示器的基本原理
如果有光线进入,通 过第一个偏振片后,将 被液晶分子逐渐改变偏 振方向.由于光线沿着 分子排列的方向传播, 光线最终将从另一端射 出. 如果两玻璃板之间加 上电压,分子排列方向 将与电场方向*行,光 线由于不能扭转将不会 通过第二个极板.

液晶显示器的基本原理
? 液晶显示器就是 利用这一特性,在 上下两片栅栏相互 垂直的偏光板之间 充满液晶,利用电 场控制液晶的转 动.不同的电场大 小就会形成不同的 灰阶亮度.

液晶显示器结构

? 液晶显示器是一个由上下两片导电玻制成的 液晶盒,盒内充有液晶,四周用密封材料— —胶框密封,盒的两个外侧贴有偏光片。

常见的三种液晶显示器
? TN-LCD(扭曲向列型液晶显示器): TwistedNematic-LCD 常用于电子手表,计算器.

常见的三种液晶显示器
? STN-LCD(超扭曲向列型液晶显示器) Super TwistedNematic-LCD 常用于手机显示屏,游戏机屏

常见的三种液晶显示器
? TFT-LCD(薄膜型液晶显示器): Thin Film Transistor-LCD 常用于液晶显示屏,数码照相机

TN、STN型的结构
? 液晶盒中玻璃片的两个外侧分别巾有偏光片, 这两片偏光片的偏光轴相互*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*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

TN型液晶
? 向列型液晶夹在两片玻璃中间,这 种玻璃的表面上先镀有一层透明导电薄 膜ITO(氧化铟锡)以作电极之用,然后 在有薄膜电极的玻璃上涂取向层PI(聚 酰亚胺),以使液晶顺着一个特定且* 行于玻璃表面的方向排列。液晶的自然 状态具有90度的扭曲,利用电场可使液 晶分子旋转,液晶的双折射率随液晶的 方向而改变,结果偏振光经过TN型液晶 后偏振方向发生转动。

TN型液晶
? 只要选择适当的厚度 使偏振光的偏振方向刚 好改变90度,就可利用 两个*行偏光片使得光 完全不能通过。而足够 大的电压又可以使得液 晶方向与电场方向*行, 这样光的偏振方向就不 会改变,光就可通过第 二个偏光片 .

STN型液晶
? STN型的显示原理 与TN相类似,不同 的是TN扭转式向列 场效应的液晶分子 是将入射光旋转90 度,而STN超扭转式 向列场效应是将入 射光旋转180~270度。

STN型液晶
? 单纯的TN液晶显示器本身只有黑白两 种情形,而STN液晶显示器牵涉液晶材 料的关系,以及光线的干涉现象,因此 显示的色调都以淡绿色与橘色为主。如 果在单色STN液晶显示器加上一彩色滤 光片,并将单色显示像素分成三个子像 素,分别通过彩色滤光片显示红、绿、 蓝三原色,再经由三原色比例之调和, 也可以显示出全彩模式的色彩。

TFT型液晶

TFT型液晶
? 在玻璃基片上沉积一层硅,通过印刷 光刻等工序作成晶体管阵列,每个像素 都设有一个半导体开关,其加工工艺类 似于大规模集成电路。再把液晶灌注在 两片玻璃之间,由于每个像素都可以通 过点脉冲直接控制,因而,每个节点都 相对独立,并可以进行连续控制,这样 的设计不仅提高了显示屏的反应速度, 同时可以精确控制显示灰度,所以TFT 液晶的色彩更逼真,称为真彩 .

TFT型液晶
? 对于TFT-LCD而言彩 色滤光片是很重要的, 利用红,绿,蓝三原色, 可混合出各种不同的颜 色,很多*面显示器就 是利用此原理显示色彩, 把三种颜色分成独立的 三个点,各自拥有不同 的灰阶变化,然后把临 *的三个RGB显示的点 当作一个像素

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