液晶培訓(xùn)教材

1、液晶培訓(xùn)教材液晶顯示材料基礎(chǔ)知識(shí) 液晶知識(shí)涉及多學(xué)科，橫跨多個(gè)領(lǐng)域，業(yè)內(nèi)人士需要做的最多的就是對(duì)多個(gè)因素的優(yōu)化、再優(yōu)化，解決或緩解多因素之間的矛盾和沖突。作為液晶材料的開(kāi)發(fā)，這一點(diǎn)就更為突出：包括相變范圍、介電、折光、驅(qū)動(dòng)電壓、驅(qū)動(dòng)路數(shù)、粘彈性、視角、能耗等方面在內(nèi)的十幾個(gè)參數(shù)需要調(diào)整和優(yōu)化，以求達(dá)到為顯示器提供整體性能優(yōu)越的液晶材料。1、液晶的分類(lèi)：、液晶的分類(lèi)： 按顯示類(lèi)型分：TN型液晶、STN型液晶、HTN型液晶；按清亮點(diǎn)分：普通型液晶、寬溫型液晶；按閥值電壓分：低閥值電壓液晶、普通液晶、高閥值電壓液晶。液晶顯示材料基本性能 熱力學(xué)行為相態(tài)和相變 電學(xué)特性容性、阻性 光學(xué)特性雙折射、光活

2、性 動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)范疇粘彈性液晶的相態(tài)和相變A、液晶的相態(tài)：熱致液晶 a、介晶相概念 b、介晶相分類(lèi):SA，SB，SC，N，N*等B、液晶相態(tài)的特點(diǎn)： a、有序程度： S=1/2，0.60.8; 0.4; b、分子排列狀態(tài) c、對(duì)液晶分子形狀的要求液晶的相態(tài)和相變C、液晶的相變： a、CS（A、B、C）； b、SN； c、NI；D、相態(tài)、相變的判別和測(cè)量： a、觀察法偏光熔點(diǎn)儀，通過(guò)其各相在偏光顯微鏡下的不同現(xiàn)象可以辨別相態(tài)和測(cè)量相變點(diǎn)，是快速檢測(cè)的手段。 b、熱分析法DSC差熱分析，通過(guò)各相相互轉(zhuǎn)變時(shí)伴有能量得失熱量的吸收和放出，用檢測(cè)裝置來(lái)測(cè)量相變點(diǎn)。是對(duì)液晶進(jìn)行分析的有利手段。顯示器件對(duì)

3、材料相態(tài)相變要求 普通TN的要求： 工作溫度范圍內(nèi)為向列相 有一定的相穩(wěn)定性 STN器件的要求： 更寬的向列相范圍 高低溫范圍內(nèi)須有較好的相穩(wěn)定性，即有序程度要較高 液晶的容性和阻性 容性特性 介電性質(zhì) 閾值、飽和電壓、陡度 溫度依賴(lài)性 頻率依賴(lài)性 驅(qū)動(dòng)條件 阻性特性 耗電流、能耗 靜電行為液晶的容性特征 介電特性 液晶是一種電介質(zhì) 液晶的介電特性具有方向性介電異性，它與分子極性相關(guān)。=- 介電特性是液晶的本質(zhì)特征，是所有其他性能的基礎(chǔ) 介電特性為驅(qū)動(dòng)提供了原動(dòng)力 兩體系混合后介電常數(shù)可線性疊加 液晶的容性特征 閾值、飽和值和陡度 閾值與液晶介電常數(shù)相關(guān) Vth=（K/0）1/2 陡度與K33

4、/K11以及/ 相關(guān) 閾值電壓、飽和電壓是驅(qū)動(dòng)電壓選擇的基本依據(jù)，陡度是掃描行數(shù)設(shè)計(jì)的依據(jù)。 兩體系混合后閾值電壓和陡度并非線性疊加，而須實(shí)際測(cè)試確定 液晶的容性特征 介電的溫度依賴(lài)性 隨著溫度的上升，介電各向異性減小 在遠(yuǎn)離清亮點(diǎn)的溫度下，介電各向異性隨溫度緩慢變小 溫度升至清亮點(diǎn)以上時(shí)，介電各向異性消失 寬溫產(chǎn)品應(yīng)考慮此因素 010203040506070804681012141618 i 溫度PCH-5 的介 電常數(shù)與 溫度的關(guān)系液晶的容性特征 介電的頻率依賴(lài)性 介電各向異性隨測(cè)試頻率的上升而降低 介電各向異性 當(dāng)測(cè)試頻率足夠高時(shí)，介電各向異性消失 高DUTY驅(qū)動(dòng)時(shí)需考慮此因素68101

5、214-50510152025 的 頻 率 依 賴(lài) 性11.58.550%90% ln(f) 驅(qū)動(dòng)條件的選擇 DUTY數(shù)確定根據(jù)液晶材料的陡度來(lái)估計(jì)它的適用掃描線數(shù) Nmax=（P2+1）/（P2-1）2 BIAS的確定根據(jù)最佳偏壓比算法 a=N1/2+1 有效電壓的計(jì)算Von=(1-(a2-1)/N)1/2V/a Voff=(1+(a2-4a+3)/N)1/2 V/a 實(shí)際驅(qū)動(dòng)條件的選擇需要考慮顯示器件的實(shí)際對(duì)比度、視角、工作溫度、響應(yīng)以及驅(qū)動(dòng)芯片負(fù)載能力等多方面因素液晶的阻性特征 液晶是高阻材料 液晶的電阻率非常高，一般都在1010歐姆厘米以上。 液晶的電阻特性是材料本身決定的，它和介電常

6、數(shù)、閾值電壓有一定聯(lián)系 一般認(rèn)為，液晶的阻性電流是雜質(zhì)的帶入而引起的 液晶器件的能耗和電阻電流 液晶器件的能耗來(lái)自電容和電阻，其中主要是電容 液晶在電場(chǎng)作用中，可以形成電阻電流 動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)時(shí)，隨頻率的上升，容性明顯增強(qiáng)，阻性相對(duì)減弱液晶的阻性特征 液晶電阻的測(cè)量 測(cè)量原理：RxR0 測(cè)量設(shè)備：高阻儀、電導(dǎo)電極等； 測(cè)量條件：溫度、濕度，測(cè)量電壓 測(cè)量精度保證：屏蔽和接地情況UCBRxR0液晶的阻性特征 靜電行為 積累電荷無(wú)法從有效途徑消除掉，從而形成靜電場(chǎng)，導(dǎo)致顯示器無(wú)法正常顯示 液晶材料純度過(guò)高，電阻率過(guò)高，使得積累電荷無(wú)法從液晶材料途徑消除 避免方法 液晶材料途徑：在保證能耗要求的情況下，適

7、當(dāng)調(diào)整電阻性能 器件途徑：設(shè)計(jì)旁路，引消除積累的靜電賀液晶的阻性特征 液晶保存和使用對(duì)液晶電阻率的影響 離子性雜質(zhì)的引入是降低液晶電阻率的主要因素 極性雜質(zhì)也使液晶電阻率降低 強(qiáng)烈的光照可以是液晶電阻率降低,UV光的破壞尤為強(qiáng)烈 環(huán)境可以導(dǎo)致液晶尤其是低閾液晶的電阻率下降 盛裝容器的潔凈程度 液晶使用過(guò)程中的接觸物品 使用液晶環(huán)境的光照情況 液晶所在環(huán)境的溫濕度情況 成盒前的工序的潔凈程度液晶的雙折射 液晶的折射率 no、ne 偏振光 線偏振 橢圓偏振 相延遲和色散 液晶的雙折射 液晶的折射率 液晶具有雙折射這一晶體特性 no為尋常光折射率，其偏振方向與分子長(zhǎng)軸垂直，ne則平行 光學(xué)各向異性定

8、義為 n=ne-no 這一參數(shù)在STN設(shè)計(jì)中是極為關(guān)鍵的 n與介電常數(shù)、清亮點(diǎn)、有序程度等參數(shù)相關(guān) no ne 液晶的雙折射 折射率的溫度依賴(lài)性 折射率隨溫度的升高而降低 折射率各向異性也隨溫度上升而降低 溫度接近清亮點(diǎn)時(shí)，各向異性急劇下降 溫度高于清亮點(diǎn)時(shí)，各向異性消失 這一因素對(duì)高溫工作的液晶器件有著非常大的影響010203040506070801.481.501.521.541.561.581.601.62折 射 率 隨 溫度 的 變化none溫度n液晶的雙折射 折射率的頻率依賴(lài)性 隨著測(cè)試光源的頻率的變化，液晶的折射率也發(fā)生變化 頻率升高，折射率增大 在可見(jiàn)光波段內(nèi)，折射率的變化足以影

9、響顯示器件的色度 在C-STN中，不但需要需要補(bǔ)償膜，而且對(duì)液晶的這一性能要求也較為嚴(yán)格2503003504004505005506006507001.41.51.61.71.81.91.41.51.61.71.81.9 n （ nm）n折 射率隨 頻 率的變化液晶的光活性 手性物質(zhì) 含有一個(gè)或多個(gè)手性C（不對(duì)稱(chēng)C）的物質(zhì)，被稱(chēng)為手性物質(zhì)。 這個(gè)C周?chē)乃膫€(gè)基團(tuán)是兩兩不同的。 旋光性 偏振光通過(guò)手性物質(zhì)時(shí)，其電矢量會(huì)出現(xiàn)一定程度的偏轉(zhuǎn)。 螺距和HTP值 在膽甾相中，液晶分子是呈螺旋狀排列的，當(dāng)指向矢旋轉(zhuǎn)360度時(shí)，在螺旋軸方向上距離稱(chēng)為自然螺距。 HTP指定義為1/PC，是表征手性物質(zhì)扭曲能力

10、的指標(biāo)。偏振光基礎(chǔ) 偏振光定義 電磁波為橫波 自然光為電矢量各方向分布均勻 液晶顯示本質(zhì)是對(duì)偏振光的調(diào)制 線偏光 其偏振方向在時(shí)間和空間上為常數(shù)，即面對(duì)光線射來(lái)的方向，它的電矢量震動(dòng)在一平面內(nèi)。 自然光電矢量 線偏光電矢量 偏振光基礎(chǔ) 橢圓偏振光 橢圓偏振光電矢量的強(qiáng)度和振動(dòng)方向是時(shí)間和空間的函數(shù)，即隨著光的傳播其電矢量的強(qiáng)度和振動(dòng)方向是在變化的如果其電矢量的軌跡在垂直光線傳播的平面內(nèi)的投影為橢圓，那么，稱(chēng)其為橢圓偏振光。 橢圓偏振光可以分解為兩個(gè)電矢量垂直的線偏光，反之，亦可由線偏光合成 光線傳播方向 液晶對(duì)光的相延遲和色散液晶對(duì)光具有雙折射效應(yīng)，使得o光和e光在液晶中傳播速度不同，從而導(dǎo)致

11、在出射時(shí)二者相位不同因應(yīng)液晶的光學(xué)各向異性的不同，所產(chǎn)生的相位差不同影響相位差第二個(gè)因素為液晶層的厚度第三個(gè)有關(guān)的因素入射光的波長(zhǎng)，不同波段的光的透射光強(qiáng)有較大變化折射率隨光頻的變化導(dǎo)致色散，使STN顯示為有色顯示 ne no X Y n d / = 0.8 5 液晶的粘彈性 粘度性能 體積粘度 旋轉(zhuǎn)粘度 彈性性能 K11、K22、K33 K33/K11、K22/K11液晶的粘度 粘度的本質(zhì)是分子間內(nèi)摩擦力 速度梯度為1時(shí)單位面積的內(nèi)摩擦力，分動(dòng)力學(xué)粘度、運(yùn)動(dòng)粘度 體積粘度屬于動(dòng)力學(xué)范疇，單位為PaS或P；運(yùn)動(dòng)粘度單位m2/s。 液晶有其自己的特點(diǎn)和限制，有一定極限 液晶的粘度與介電常數(shù)、清亮點(diǎn)、折射率有關(guān) 粘度與溫度基本呈指數(shù)關(guān)系 S expB/T, 溫度上升