專(zhuān)題一：液晶顯示技術(shù)(上)1

1、 專(zhuān)題一：液晶顯示（專(zhuān)題一：液晶顯示（LCDLCD）技術(shù)）技術(shù) 專(zhuān)題一：專(zhuān)題一： 液晶顯示（液晶顯示（LCDLCD）技術(shù)）技術(shù)1.1.液晶概述液晶概述 1.1 1.1 液晶的物理特性液晶的物理特性 1.2 1.2 液晶的光學(xué)特性液晶的光學(xué)特性1.3 1.3 液晶的電光效應(yīng)液晶的電光效應(yīng) 1.4 1.4 液晶的分類(lèi)液晶的分類(lèi) 2.2.液晶顯示器件液晶顯示器件 2.1 2.1 液晶顯示器件的結(jié)構(gòu)及工作原理液晶顯示器件的結(jié)構(gòu)及工作原理 2.2 2.2 液晶顯示器件的分類(lèi)液晶顯示器件的分類(lèi)2.3 2.3 液晶顯示器件的驅(qū)動(dòng)技術(shù)液晶顯示器件的驅(qū)動(dòng)技術(shù) 2.4 2.4 有源矩陣液晶顯示器件有源矩陣液晶顯示

2、器件 2.5 2.5 液晶顯示器件的主要材料及制造工藝液晶顯示器件的主要材料及制造工藝3.3.液晶顯示器的技術(shù)參數(shù)、特點(diǎn)及新近展液晶顯示器的技術(shù)參數(shù)、特點(diǎn)及新近展 3.1 3.1 液晶顯示器的技術(shù)參數(shù)液晶顯示器的技術(shù)參數(shù) 3.2 3.2 液晶顯示器的特點(diǎn)液晶顯示器的特點(diǎn) 3.3 3.3 液晶顯示技術(shù)的新進(jìn)展液晶顯示技術(shù)的新進(jìn)展 1 1 液晶的概述液晶的概述 液晶顯示器件（液晶顯示器件（Liquid Crystal DisplayLiquid Crystal Display，LCDLCD）的主要）的主要構(gòu)成材料為液晶。構(gòu)成材料為液晶。 什么是液晶？什么是液晶？ 物質(zhì)在自然界中通常以物質(zhì)在自然界中

3、通常以固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)形式存在，即常形式存在，即常說(shuō)的說(shuō)的三相態(tài)三相態(tài)。在外界條件發(fā)生變化時(shí)（如壓力或溫度發(fā)生變。在外界條件發(fā)生變化時(shí)（如壓力或溫度發(fā)生變化），物質(zhì)可以在三種相態(tài)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，即發(fā)生所謂的化），物質(zhì)可以在三種相態(tài)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，即發(fā)生所謂的相變相變。大多數(shù)物質(zhì)發(fā)生相變時(shí)直接從一種相態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N相態(tài)，中大多數(shù)物質(zhì)發(fā)生相變時(shí)直接從一種相態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N相態(tài)，中間沒(méi)有過(guò)渡態(tài)生成。間沒(méi)有過(guò)渡態(tài)生成。固態(tài)固態(tài)液態(tài)液態(tài)氣態(tài)氣態(tài) 1 1 液晶的概述液晶的概述液晶態(tài)液晶態(tài)結(jié)晶狀的固態(tài)結(jié)晶狀的固態(tài)(Crystalline Solid) (Crystalline Solid) 各向同

4、性的液各向同性的液體體(Isotropic Liquid) (Isotropic Liquid) 液晶是指在某一溫度范圍內(nèi)，從外觀看屬于具有液晶是指在某一溫度范圍內(nèi)，從外觀看屬于具有流動(dòng)性流動(dòng)性的液體，的液體，同時(shí)又具有晶體的同時(shí)又具有晶體的各向異性各向異性的物質(zhì)。液晶也是物質(zhì)的一種形態(tài)，有人的物質(zhì)。液晶也是物質(zhì)的一種形態(tài)，有人稱(chēng)其為物質(zhì)的第四態(tài)。稱(chēng)其為物質(zhì)的第四態(tài)。問(wèn)題：液晶是怎么被發(fā)現(xiàn)的？問(wèn)題：液晶是怎么被發(fā)現(xiàn)的？ 什么是液晶？什么是液晶？ 有些有機(jī)材料加熱至熔點(diǎn)不是直接從固體轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w，而是先有些有機(jī)材料加熱至熔點(diǎn)不是直接從固體轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w，而是先要經(jīng)過(guò)中間狀態(tài)，然后才轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w。這種中間

5、狀態(tài)的要經(jīng)過(guò)中間狀態(tài)，然后才轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w。這種中間狀態(tài)的外觀是流動(dòng)性外觀是流動(dòng)性的混濁液體的混濁液體，但仍然，但仍然保留著結(jié)晶態(tài)物質(zhì)分子的有序排列保留著結(jié)晶態(tài)物質(zhì)分子的有序排列，從而在物理，從而在物理性質(zhì)上表現(xiàn)為晶體的性質(zhì)上表現(xiàn)為晶體的各向異性各向異性，形成一種兼有晶體和液體部分性質(zhì)的，形成一種兼有晶體和液體部分性質(zhì)的過(guò)渡中間相態(tài)，這種中間相態(tài)被稱(chēng)為過(guò)渡中間相態(tài)，這種中間相態(tài)被稱(chēng)為液晶態(tài)液晶態(tài)，處于這種狀態(tài)下的物質(zhì)，處于這種狀態(tài)下的物質(zhì)稱(chēng)為稱(chēng)為液晶液晶（liquid crystalsliquid crystals）。）。液晶的發(fā)現(xiàn)液晶的發(fā)現(xiàn) 液晶的發(fā)現(xiàn)可追溯到液晶的發(fā)現(xiàn)可追溯到1919世紀(jì)末，世

6、紀(jì)末，18881888年奧地利的植物學(xué)年奧地利的植物學(xué)家家FReinitzerFReinitzer在作在作加熱加熱膽甾醇的膽甾醇的苯甲酸脂苯甲酸脂實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)加熱使溫度升高到一定程度后，結(jié)晶的固體開(kāi)始深解。但溶加熱使溫度升高到一定程度后，結(jié)晶的固體開(kāi)始深解。但溶化后不是透明的液體，而是一種化后不是透明的液體，而是一種呈混濁態(tài)的粘稠液體呈混濁態(tài)的粘稠液體，并發(fā)，并發(fā)出多彩而美麗的珍珠光澤。當(dāng)再進(jìn)一步升溫后，才變成透明出多彩而美麗的珍珠光澤。當(dāng)再進(jìn)一步升溫后，才變成透明的液體。這種混濁態(tài)粘稠的液體是什么呢？的液體。這種混濁態(tài)粘稠的液體是什么呢？ 他把這種粘稠而混濁的液體放到偏光顯微

7、鏡下觀察，發(fā)他把這種粘稠而混濁的液體放到偏光顯微鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)這種液體現(xiàn)這種液體具有雙折射特性具有雙折射特性。 德國(guó)物理學(xué)家德國(guó)物理學(xué)家DLeimannDLeimann將其命名為將其命名為“液晶液晶”，簡(jiǎn)稱(chēng)為，簡(jiǎn)稱(chēng)為“LC”LC”。在這以后用它制成的液晶顯示器件被稱(chēng)為。在這以后用它制成的液晶顯示器件被稱(chēng)為L(zhǎng)CDLCD。問(wèn)題：液態(tài)分子的排列與固體和液體有什么不一樣呢？問(wèn)題：液態(tài)分子的排列與固體和液體有什么不一樣呢？ 1 1 液晶的概述液晶的概述 1 1 液晶的概述液晶的概述化。伴隨這種排列的變化，液晶的雙折射性、旋光性、二色性、光散射化。伴隨這種排列的變化，液晶的雙折射性、旋光性、二色性、光散射

8、性、旋光分散等各種光學(xué)性質(zhì)的變化可轉(zhuǎn)變?yōu)橐曈X(jué)變化，實(shí)現(xiàn)圖像和數(shù)性、旋光分散等各種光學(xué)性質(zhì)的變化可轉(zhuǎn)變?yōu)橐曈X(jué)變化，實(shí)現(xiàn)圖像和數(shù)字的顯示。字的顯示。 液晶顯示是利用液晶的光變化進(jìn)行顯示，屬于非主動(dòng)發(fā)光型顯示。液晶顯示是利用液晶的光變化進(jìn)行顯示，屬于非主動(dòng)發(fā)光型顯示。問(wèn)題：?jiǎn)栴}：怎樣讓物質(zhì)出現(xiàn)液晶態(tài)怎樣讓物質(zhì)出現(xiàn)液晶態(tài)？液晶與其固態(tài)、液態(tài)分子排列對(duì)比液晶與其固態(tài)、液態(tài)分子排列對(duì)比 液晶的分子排列結(jié)構(gòu)并液晶的分子排列結(jié)構(gòu)并不像晶體結(jié)構(gòu)那樣堅(jiān)固，因不像晶體結(jié)構(gòu)那樣堅(jiān)固，因此在此在磁場(chǎng)、溫度、應(yīng)力磁場(chǎng)、溫度、應(yīng)力等外等外部刺激下，其部刺激下，其分子分子容易發(fā)生容易發(fā)生再排列再排列，液晶的各種，液晶的各種光

9、學(xué)性光學(xué)性質(zhì)質(zhì)會(huì)發(fā)生會(huì)發(fā)生變化。變化。液晶所具有液晶所具有的這種柔軟的分子排列正是的這種柔軟的分子排列正是其用于顯示器件的基礎(chǔ)。其用于顯示器件的基礎(chǔ)。液液晶這種特定的初始分子排列，晶這種特定的初始分子排列，在電壓及熱的作用下發(fā)生有在電壓及熱的作用下發(fā)生有別于其它分子排列的變別于其它分子排列的變 1 1 液晶的概述液晶的概述固態(tài)固態(tài)液晶液晶液態(tài)液態(tài)熔點(diǎn)熔點(diǎn)清亮點(diǎn)清亮點(diǎn)加熱加熱冷卻冷卻冷卻冷卻加熱加熱 通常用于液晶顯示器件的多是互變性液晶。通常用于液晶顯示器件的多是互變性液晶。兩種方式：兩種方式： 將一種溶質(zhì)溶于溶劑而形成的液晶相的物質(zhì)。（溶致液晶）將一種溶質(zhì)溶于溶劑而形成的液晶相的物質(zhì)。（溶致液

10、晶） 通過(guò)加熱或冷卻的方式，出現(xiàn)液晶相的物質(zhì)。（熱致液晶）通過(guò)加熱或冷卻的方式，出現(xiàn)液晶相的物質(zhì)。（熱致液晶） 目前顯示技術(shù)上所采用的液晶材料均是熱致液晶。目前顯示技術(shù)上所采用的液晶材料均是熱致液晶。熱致液熱致液晶隨溫度變化而引發(fā)的物質(zhì)變化過(guò)程中存在兩種變化形式：晶隨溫度變化而引發(fā)的物質(zhì)變化過(guò)程中存在兩種變化形式：（1 1）互變液晶）互變液晶 變化過(guò)程：變化過(guò)程： 1 1 液晶的概述液晶的概述（2 2）單變液晶）單變液晶 變化過(guò)程：變化過(guò)程：晶體晶體液晶相液晶相各向同性的液體各向同性的液體T1T1T2T2 在相變中，只有冷卻才能形成液晶相，可用作具有存儲(chǔ)效在相變中，只有冷卻才能形成液晶相，可用

11、作具有存儲(chǔ)效應(yīng)的液晶顯示器件。應(yīng)的液晶顯示器件。 問(wèn)題：所有的物質(zhì)都存在液晶態(tài)嗎？問(wèn)題：所有的物質(zhì)都存在液晶態(tài)嗎？研究發(fā)現(xiàn)研究發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)絕大多數(shù)液晶分子具有以下兩個(gè)特點(diǎn)：液晶分子具有以下兩個(gè)特點(diǎn)：液晶分子結(jié)構(gòu)呈細(xì)長(zhǎng)液晶分子結(jié)構(gòu)呈細(xì)長(zhǎng)棒狀棒狀或扁平或扁平圓盤(pán)圓盤(pán)狀；狀；液晶分子是液晶分子是極性極性的。的。分子中分子中正負(fù)電荷中心不重合正負(fù)電荷中心不重合，從整個(gè)分子來(lái)看，電荷的分從整個(gè)分子來(lái)看，電荷的分布是布是不均勻不均勻的，的，不對(duì)稱(chēng)不對(duì)稱(chēng)的，的，這樣的分子為極性分子這樣的分子為極性分子 目前發(fā)現(xiàn)的具有液晶態(tài)的物質(zhì)都是有機(jī)物，因目前發(fā)現(xiàn)的具有液晶態(tài)的物質(zhì)都是有機(jī)物，因?yàn)橛袡C(jī)物的分子容易滿(mǎn)足液晶

12、分子的兩個(gè)條件。為有機(jī)物的分子容易滿(mǎn)足液晶分子的兩個(gè)條件。問(wèn)題：液晶具有哪些物理特性呢？問(wèn)題：液晶具有哪些物理特性呢？ ) 1cos3 (212s溫度上升，溫度上升，S S減小減小 1.1 1.1 液晶的物理特性液晶的物理特性n為指向矢量。為指向矢量。為個(gè)別液晶分子長(zhǎng)軸方向?yàn)閭€(gè)別液晶分子長(zhǎng)軸方向a相對(duì)于指向矢量的偏離角。相對(duì)于指向矢量的偏離角。1.1.1 1.1.1 有序參量有序參量 液晶分子是極性分子，由于分子間的作用力，使液晶分子集液晶分子是極性分子，由于分子間的作用力，使液晶分子集合在一起時(shí)，分子長(zhǎng)軸總是相互平行或有一個(gè)擇優(yōu)方向。合在一起時(shí)，分子長(zhǎng)軸總是相互平行或有一個(gè)擇優(yōu)方向。 液晶分

13、子長(zhǎng)軸的平均趨向的單位矢量稱(chēng)為該液晶的液晶分子長(zhǎng)軸的平均趨向的單位矢量稱(chēng)為該液晶的指向矢量指向矢量。 液晶分子排列有序程度：液晶分子排列有序程度：S S向列相液晶分子向列相液晶分子長(zhǎng)軸在直角坐標(biāo)系長(zhǎng)軸在直角坐標(biāo)系中的取向位置中的取向位置 1.1.1 1.1.1 有序參量有序參量S=0S=0S=1S=1S=0.3-0.8S=0.3-0.8 1.1.2 1.1.2 液晶的各向異性液晶的各向異性 由于液晶分子頭尾、側(cè)面所接的分子基團(tuán)不同，使液由于液晶分子頭尾、側(cè)面所接的分子基團(tuán)不同，使液晶分子在長(zhǎng)軸和短軸兩個(gè)方向上具有不同的性質(zhì)。晶分子在長(zhǎng)軸和短軸兩個(gè)方向上具有不同的性質(zhì)。 一般稱(chēng)沿分子長(zhǎng)軸平均方向

14、為一般稱(chēng)沿分子長(zhǎng)軸平均方向?yàn)槠叫校ㄆ叫校ǎ┓较颍┓较颍?稱(chēng)沿分子短軸平均方向?yàn)榉Q(chēng)沿分子短軸平均方向?yàn)榇怪保ù怪保ǎ┓较颍┓较颉?沿分子長(zhǎng)軸平行方向的物理量稱(chēng)之為沿分子長(zhǎng)軸平行方向的物理量稱(chēng)之為平行方向的物理平行方向的物理量量，如平行的折射率，如平行的折射率n； 與分子長(zhǎng)軸垂直方向的物理量稱(chēng)之為與分子長(zhǎng)軸垂直方向的物理量稱(chēng)之為垂直方向的物理垂直方向的物理量量，如垂直的折射率，如垂直的折射率n 。 下面講下面講介電常數(shù)介電常數(shù)和光學(xué)和光學(xué)折射率折射率的各向異性。的各向異性。 1.1.2 1.1.2 液晶的各向異性液晶的各向異性/表示介電各向異性大小表示介電各向異性大小 液晶分子是極性分子，在電場(chǎng)作

15、液晶分子是極性分子，在電場(chǎng)作用下相當(dāng)于一個(gè)用下相當(dāng)于一個(gè)電偶極子電偶極子。 液晶分子電偶極距的方向與該方液晶分子電偶極距的方向與該方向上的介電常數(shù)緊密相關(guān)。向上的介電常數(shù)緊密相關(guān)。1.1.介電各向異性介電各向異性 介電常數(shù)介電常數(shù)是兩塊金屬板之間以絕緣材料為介質(zhì)時(shí)的電容量與是兩塊金屬板之間以絕緣材料為介質(zhì)時(shí)的電容量與同樣的兩塊板之間以空氣為介質(zhì)或真空時(shí)的電容量之比。同樣的兩塊板之間以空氣為介質(zhì)或真空時(shí)的電容量之比。 介電常數(shù)用于衡量絕緣體儲(chǔ)存電能的性能，代表了電介質(zhì)的介電常數(shù)用于衡量絕緣體儲(chǔ)存電能的性能，代表了電介質(zhì)的極化程度，也就是對(duì)電荷的束縛能力，介電常數(shù)越大，對(duì)電荷極化程度，也就是對(duì)電荷

16、的束縛能力，介電常數(shù)越大，對(duì)電荷的束縛能力越強(qiáng)。的束縛能力越強(qiáng)。 電偶極子（電偶極子（electric dipoleelectric dipole）是）是兩個(gè)兩個(gè)相距很近相距很近的的等量異號(hào)點(diǎn)電荷等量異號(hào)點(diǎn)電荷組成的組成的系統(tǒng)。電偶極子的特征用系統(tǒng)。電偶極子的特征用電偶極距電偶極距Plq描述，其中描述，其中l(wèi)是兩點(diǎn)電荷之間的距離，是兩點(diǎn)電荷之間的距離，l和和P的方向規(guī)定由的方向規(guī)定由- -q指向指向+ +q。電偶極子。電偶極子在外電場(chǎng)中受力矩作用而旋轉(zhuǎn)，使其電在外電場(chǎng)中受力矩作用而旋轉(zhuǎn)，使其電偶極矩轉(zhuǎn)向外電場(chǎng)方向。偶極矩轉(zhuǎn)向外電場(chǎng)方向。 1.1.介電各向異性介電各向異性n 當(dāng)當(dāng) 0 0時(shí)，液晶

17、分子的電偶極距方向平行于長(zhǎng)軸方向，具時(shí)，液晶分子的電偶極距方向平行于長(zhǎng)軸方向，具有該性質(zhì)的液晶稱(chēng)為有該性質(zhì)的液晶稱(chēng)為正性液晶正性液晶，一般用，一般用Np表示。表示。1010 2020n 在外電場(chǎng)作用下，液晶分子將趨向在外電場(chǎng)作用下，液晶分子將趨向平行于平行于電場(chǎng)方向。電場(chǎng)方向。E 1.1.2 1.1.2 液晶的各向異性液晶的各向異性1.1.介電各向異性介電各向異性n當(dāng)當(dāng) 0 0時(shí)，液晶分子的電偶極距方向垂直于長(zhǎng)軸方向，具時(shí)，液晶分子的電偶極距方向垂直于長(zhǎng)軸方向，具有該性質(zhì)的液晶稱(chēng)為有該性質(zhì)的液晶稱(chēng)為負(fù)性液晶負(fù)性液晶，一般用，一般用Nn表示。表示。 （1 1 2 2）在外電場(chǎng)作用下，液晶分子將趨

18、向在外電場(chǎng)作用下，液晶分子將趨向垂直于垂直于電場(chǎng)方向。電場(chǎng)方向。E問(wèn)題問(wèn)題: : 取消外加電場(chǎng)后液晶分子將如何變化取消外加電場(chǎng)后液晶分子將如何變化? ? 1.1.2 1.1.2 液晶的各向異性液晶的各向異性2.2.液晶的折射率各向異性液晶的折射率各向異性/nnnn/n表示折射率各向異性大小表示折射率各向異性大小 1.1.2 1.1.2 液晶的各向異性液晶的各向異性/nn表示平行于分子長(zhǎng)軸方向的折射率。表示平行于分子長(zhǎng)軸方向的折射率。表示垂直于分子長(zhǎng)軸方向的折射率。表示垂直于分子長(zhǎng)軸方向的折射率。 n0 0表示單軸表示單軸正正晶體，晶體，n ( ( 為為入射光波長(zhǎng)）入射光波長(zhǎng)）時(shí)，振動(dòng)方向與入時(shí)

19、，振動(dòng)方向與入射口處的射口處的n平行的入射光隨著平行的入射光隨著n的的扭曲而旋轉(zhuǎn)，在出射口以與扭曲而旋轉(zhuǎn)，在出射口以與n平平行的振動(dòng)方向射出。行的振動(dòng)方向射出。 而振動(dòng)方向與而振動(dòng)方向與n垂直的入射光，垂直的入射光，在出射口以與在出射口以與n垂直的振動(dòng)方向垂直的振動(dòng)方向射出。射出。 對(duì)于以其他方向振動(dòng)的入射光，對(duì)于以其他方向振動(dòng)的入射光，對(duì)應(yīng)于從入射口到出射口液晶的對(duì)應(yīng)于從入射口到出射口液晶的位相差位相差 (n/-n ) d/c，出射光可，出射光可以橢圓、圓、直線(xiàn)偏光中任一種以橢圓、圓、直線(xiàn)偏光中任一種偏光狀態(tài)射出。偏光狀態(tài)射出。(3)(3)根據(jù)入射偏光的左、右旋光性，可使其反射或透射根據(jù)入射

20、偏光的左、右旋光性，可使其反射或透射。 偏振光通過(guò)某種物質(zhì)后，其振動(dòng)面將以光的傳播方向?yàn)檩S偏振光通過(guò)某種物質(zhì)后，其振動(dòng)面將以光的傳播方向?yàn)檩S線(xiàn)轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度，這種現(xiàn)象叫做線(xiàn)轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度，這種現(xiàn)象叫做旋光現(xiàn)象旋光現(xiàn)象。旋轉(zhuǎn)的角度稱(chēng)為。旋轉(zhuǎn)的角度稱(chēng)為旋光度旋光度。具有這種性質(zhì)的物質(zhì)，稱(chēng)作。具有這種性質(zhì)的物質(zhì)，稱(chēng)作旋光物質(zhì)旋光物質(zhì)。 不同的旋光性物質(zhì)可使偏振光的振動(dòng)面向不同方向旋轉(zhuǎn)。不同的旋光性物質(zhì)可使偏振光的振動(dòng)面向不同方向旋轉(zhuǎn)。對(duì)著光的傳播方向觀察，使光矢量逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的物質(zhì)稱(chēng)為對(duì)著光的傳播方向觀察，使光矢量逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的物質(zhì)稱(chēng)為左旋物質(zhì)左旋物質(zhì)；使；使光矢量光矢量順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的物質(zhì)稱(chēng)為

21、順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的物質(zhì)稱(chēng)為右旋物質(zhì)右旋物質(zhì)。 1.2.3 1.2.3 液晶的光學(xué)特性液晶的光學(xué)特性 1.2.3 1.2.3 液晶的光學(xué)特性液晶的光學(xué)特性 實(shí)驗(yàn)表明，線(xiàn)偏振光通過(guò)旋光物質(zhì)時(shí)，光矢量轉(zhuǎn)過(guò)的角度實(shí)驗(yàn)表明，線(xiàn)偏振光通過(guò)旋光物質(zhì)時(shí)，光矢量轉(zhuǎn)過(guò)的角度與通過(guò)旋光物質(zhì)的距離與通過(guò)旋光物質(zhì)的距離l成正比，即：成正比，即：為為1 1mm長(zhǎng)度的長(zhǎng)度的旋光物質(zhì)上光矢量旋轉(zhuǎn)的角度，稱(chēng)為旋光物質(zhì)上光矢量旋轉(zhuǎn)的角度，稱(chēng)為旋光系數(shù)旋光系數(shù)。旋光系數(shù)與波長(zhǎng)的平方成反比，即不同波長(zhǎng)的光波在同一旋光旋光系數(shù)與波長(zhǎng)的平方成反比，即不同波長(zhǎng)的光波在同一旋光物質(zhì)中其光矢量旋轉(zhuǎn)的角度不同，這種現(xiàn)象稱(chēng)為物質(zhì)中其光矢量旋轉(zhuǎn)的角度

22、不同，這種現(xiàn)象稱(chēng)為旋光旋光色散色散。 對(duì)于扭曲螺距對(duì)于扭曲螺距p與光的波長(zhǎng)與光的波長(zhǎng) 相差不大的膽甾相液晶來(lái)說(shuō)，相差不大的膽甾相液晶來(lái)說(shuō)，表現(xiàn)為旋光物質(zhì)。當(dāng)偏振光入射時(shí)，與液晶的旋光方向相同的表現(xiàn)為旋光物質(zhì)。當(dāng)偏振光入射時(shí)，與液晶的旋光方向相同的入射偏光的旋光成份發(fā)生入射偏光的旋光成份發(fā)生反射反射，與其相反（如一個(gè)為左旋光，與其相反（如一個(gè)為左旋光，一個(gè)為右旋光）的旋光成份發(fā)生一個(gè)為右旋光）的旋光成份發(fā)生透射透射。這種反射是一種二色性。這種反射是一種二色性選擇光散射選擇光散射，使膽甾相液晶呈現(xiàn)出干涉彩虹顏色。，使膽甾相液晶呈現(xiàn)出干涉彩虹顏色。l指復(fù)色光分解為單色光指復(fù)色光分解為單色光而形成光譜

23、的現(xiàn)象。而形成光譜的現(xiàn)象。 1.3 1.3 液晶的電光效應(yīng)液晶的電光效應(yīng) 通過(guò)電學(xué)方法，產(chǎn)生光變化的現(xiàn)象稱(chēng)為液晶的電氣光學(xué)效通過(guò)電學(xué)方法，產(chǎn)生光變化的現(xiàn)象稱(chēng)為液晶的電氣光學(xué)效應(yīng)，簡(jiǎn)稱(chēng)應(yīng)，簡(jiǎn)稱(chēng)電光效應(yīng)電光效應(yīng)（Electro-Optic EffectElectro-Optic Effect）。）。 液晶的電光效應(yīng)主要包括以下幾種液晶的電光效應(yīng)主要包括以下幾種: :1.1.電控雙折射效應(yīng)電控雙折射效應(yīng)：對(duì)液晶施加電場(chǎng)，使液晶分子的排列方向：對(duì)液晶施加電場(chǎng)，使液晶分子的排列方向發(fā)生變化，因?yàn)榉肿优帕蟹较虻母淖儯凑找欢ǖ钠穹较蛉氚l(fā)生變化，因?yàn)榉肿优帕蟹较虻母淖?，按照一定的偏振方向入射的光，將在液?/p>

24、中發(fā)生雙折射現(xiàn)象。射的光，將在液晶中發(fā)生雙折射現(xiàn)象。2.2.動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)散射散射：當(dāng)在液晶兩極加電壓驅(qū)動(dòng)時(shí)，由于電光效應(yīng)，液：當(dāng)在液晶兩極加電壓驅(qū)動(dòng)時(shí)，由于電光效應(yīng)，液晶將產(chǎn)生不穩(wěn)定性，透明的液晶會(huì)出現(xiàn)一排排均勻的黑條紋，晶將產(chǎn)生不穩(wěn)定性，透明的液晶會(huì)出現(xiàn)一排排均勻的黑條紋，這些平行條紋彼此間隔數(shù)這些平行條紋彼此間隔數(shù)1010mm，可以用作光柵。，可以用作光柵。 進(jìn)一步提高電壓，液晶不穩(wěn)定性加強(qiáng)，出現(xiàn)湍流，從而產(chǎn)生強(qiáng)進(jìn)一步提高電壓，液晶不穩(wěn)定性加強(qiáng)，出現(xiàn)湍流，從而產(chǎn)生強(qiáng)烈的光散射，透明的液晶變得混濁不透明。斷電后液晶又恢復(fù)烈的光散射，透明的液晶變得混濁不透明。斷電后液晶又恢復(fù)了透明狀態(tài)，這就是液晶

25、的動(dòng)態(tài)散射（了透明狀態(tài)，這就是液晶的動(dòng)態(tài)散射（dynamic scatteringdynamic scattering）。）。液晶材料的動(dòng)態(tài)散射是制造顯示器件的重要依據(jù)。液晶材料的動(dòng)態(tài)散射是制造顯示器件的重要依據(jù)。 光束通過(guò)不均勻媒質(zhì)時(shí)，部分光光束通過(guò)不均勻媒質(zhì)時(shí)，部分光束將偏離原來(lái)方向而分散傳播，從束將偏離原來(lái)方向而分散傳播，從側(cè)向也可以看到光的現(xiàn)象。側(cè)向也可以看到光的現(xiàn)象。 3.3.旋光效應(yīng)旋光效應(yīng)：在液晶盒中充入向列型液晶，把兩玻璃片繞在與：在液晶盒中充入向列型液晶，把兩玻璃片繞在與它們互相垂直的軸相扭轉(zhuǎn)它們互相垂直的軸相扭轉(zhuǎn)9090，向列型液晶的內(nèi)部就發(fā)生了扭，向列型液晶的內(nèi)部就發(fā)生了

26、扭曲，這樣就形成了一個(gè)具有扭曲排列的向列型液晶的液晶盒。曲，這樣就形成了一個(gè)具有扭曲排列的向列型液晶的液晶盒。在這樣的液晶盒前、后放置起偏振片和檢偏器，并使其偏振化在這樣的液晶盒前、后放置起偏振片和檢偏器，并使其偏振化方向平行，在不施加電場(chǎng)時(shí)，讓一束白光射入，液晶盒會(huì)使入方向平行，在不施加電場(chǎng)時(shí)，讓一束白光射入，液晶盒會(huì)使入射光的偏振光軸順從液晶分子的扭曲而旋轉(zhuǎn)射光的偏振光軸順從液晶分子的扭曲而旋轉(zhuǎn)9090。4.4.賓主效應(yīng)賓主效應(yīng)：將二向色性染料摻入液晶中，并均勻混合起來(lái)，：將二向色性染料摻入液晶中，并均勻混合起來(lái)，處在液晶分子中的染料分子將順著液晶指向矢量方向排列。處在液晶分子中的染料分子

27、將順著液晶指向矢量方向排列。 在電壓為零時(shí)，染料分子與液晶分子都平行于基片排列，對(duì)在電壓為零時(shí)，染料分子與液晶分子都平行于基片排列，對(duì)可見(jiàn)光有一個(gè)吸收峰，當(dāng)電壓達(dá)到某一值時(shí)，吸收峰值大為降可見(jiàn)光有一個(gè)吸收峰，當(dāng)電壓達(dá)到某一值時(shí)，吸收峰值大為降低，使透射光的光譜發(fā)生變化?？梢?jiàn)，加外電場(chǎng)就能改變液晶低，使透射光的光譜發(fā)生變化。可見(jiàn)，加外電場(chǎng)就能改變液晶盒的顏色，從而實(shí)現(xiàn)彩色顯示。盒的顏色，從而實(shí)現(xiàn)彩色顯示。 由于染料少，且以液晶方向?yàn)闇?zhǔn)，所以染料為由于染料少，且以液晶方向?yàn)闇?zhǔn)，所以染料為“賓賓”，液晶，液晶則為則為“主主”，因此得名，因此得名“賓主（賓主（guest-hostguest-host，

28、G-HG-H）”效應(yīng)。效應(yīng)。 1.3 1.3 液晶的電光效應(yīng)液晶的電光效應(yīng)Thermotropic (Thermotropic (熱熱致液晶致液晶) ) Lyotropic (Lyotropic (溶致液晶溶致液晶) )因因溫溫度度的改的改變而產(chǎn)生相變變而產(chǎn)生相變 因溶因溶于于溶溶劑中濃度劑中濃度比例比例的改的改變變而產(chǎn)生相變而產(chǎn)生相變 棒狀棒狀 圓盤(pán)狀圓盤(pán)狀 1. Nematic (1. Nematic (向列相向列相) )2. Cholesteric (2. Cholesteric (膽甾膽甾相相) ) 3. Smectic (3. Smectic (近晶相近晶相) ) 以以產(chǎn)生相變產(chǎn)生相

29、變之原因之原因來(lái)區(qū)來(lái)區(qū)分分ThermotropicThermotropic ( (熱熱致液晶致液晶) )分子形狀分子形狀排列方式排列方式 1.4 1.4 液晶的分類(lèi)液晶的分類(lèi)（1 1）近晶相液晶）近晶相液晶又稱(chēng)層狀液晶又稱(chēng)層狀液晶 a) 液晶分子液晶分子分層排布分層排布，同一層內(nèi)的分子互相平行；，同一層內(nèi)的分子互相平行；b)分子長(zhǎng)軸垂直于層面，或與層面傾斜排列。分子長(zhǎng)軸垂直于層面，或與層面傾斜排列。 1.4 1.4 液晶的分類(lèi)液晶的分類(lèi) 層與層之間的作用較弱，容層與層之間的作用較弱，容易滑動(dòng)，因此具有二維的流動(dòng)特易滑動(dòng)，因此具有二維的流動(dòng)特性。近晶相液晶的粘度與表面張性。近晶相液晶的粘度與表面

30、張力都較大，用手摸有似肥皂的滑力都較大，用手摸有似肥皂的滑澀感，對(duì)外界的電、磁、溫度變澀感，對(duì)外界的電、磁、溫度變化都不敏感。化都不敏感。一般一般不適宜制作顯不適宜制作顯示器件。示器件。 1.4 1.4 液晶的分類(lèi)液晶的分類(lèi) （1 1）近晶相液晶）近晶相液晶又稱(chēng)層狀液晶又稱(chēng)層狀液晶 因?yàn)榻嘁壕У囊驗(yàn)榻嘁壕У母叨扔行蛐愿叨扔行蛐?，所以它?jīng)常出現(xiàn)在較，所以它經(jīng)常出現(xiàn)在較低溫低溫度區(qū)域內(nèi)。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)十多種近晶相，用度區(qū)域內(nèi)。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)十多種近晶相，用S SA A、S SB B、S SC C表表示，最常見(jiàn)的是前三種。示，最常見(jiàn)的是前三種。 S SA A相相 S SA A相具有層狀排列結(jié)構(gòu)，

31、相具有層狀排列結(jié)構(gòu)，分子長(zhǎng)軸在層內(nèi)彼此平行，并分子長(zhǎng)軸在層內(nèi)彼此平行，并垂直于層平面，垂直于層平面，層內(nèi)無(wú)序?qū)觾?nèi)無(wú)序。分。分子可以繞長(zhǎng)軸自由旋轉(zhuǎn)，層厚子可以繞長(zhǎng)軸自由旋轉(zhuǎn)，層厚度與分子長(zhǎng)度相當(dāng)，光學(xué)上具度與分子長(zhǎng)度相當(dāng)，光學(xué)上具有單軸晶體特征，光軸垂直于有單軸晶體特征，光軸垂直于層平面。層平面。 S SA A相是熱致液晶化合物近相是熱致液晶化合物近晶結(jié)構(gòu)的最高溫度下的相態(tài)。晶結(jié)構(gòu)的最高溫度下的相態(tài)。近晶近晶S SA A相分子排列示意圖相分子排列示意圖 1.4 1.4 液晶的分類(lèi)液晶的分類(lèi) S SB B相相 S SB B相分子排列成層，在分子相分子排列成層，在分子軸矢量方向上無(wú)長(zhǎng)程有序性。在軸矢

32、量方向上無(wú)長(zhǎng)程有序性。在層內(nèi)層內(nèi)分子質(zhì)心排列成分子質(zhì)心排列成六角面心形六角面心形狀狀，分子軸成，分子軸成六角層狀六角層狀結(jié)構(gòu)，垂結(jié)構(gòu)，垂直于層平面，層厚度與分子長(zhǎng)度直于層平面，層厚度與分子長(zhǎng)度相當(dāng)，具有正光性單軸晶體特征。相當(dāng)，具有正光性單軸晶體特征。 S SC C相相 S SC C相液晶相液晶每層分子的指向矢每層分子的指向矢都均勻地傾斜一個(gè)角度都均勻地傾斜一個(gè)角度，分子傾，分子傾斜的這個(gè)方位角可以是斜的這個(gè)方位角可以是任意任意的，的，也可以沿層的法線(xiàn)方向呈也可以沿層的法線(xiàn)方向呈螺旋螺旋分分布。布。近晶近晶S SB B相分子排列示意圖相分子排列示意圖近晶近晶S SC C相分子排列示意圖相分子排

33、列示意圖近晶近晶C C* *相分子排列示意圖相分子排列示意圖（2 2）向列相液晶）向列相液晶又稱(chēng)絲狀液晶又稱(chēng)絲狀液晶（顯示器件使用最多）（顯示器件使用最多）n ：表示液晶分子的平均排列方向。表示液晶分子的平均排列方向。nl 分子的長(zhǎng)軸分子的長(zhǎng)軸指向有序指向有序，分子之間趨于彼此互相平行排列。，分子之間趨于彼此互相平行排列。l 液晶分子具液晶分子具有流動(dòng)性有流動(dòng)性，即分子重心是無(wú)序的，即分子重心是無(wú)序的, ,并容易順著并容易順著長(zhǎng)軸方向自由移動(dòng)。長(zhǎng)軸方向自由移動(dòng)。n 指向矢指向矢 1.4 1.4 液晶的分類(lèi)液晶的分類(lèi)（2 2）向列相液晶）向列相液晶又稱(chēng)絲狀液晶又稱(chēng)絲狀液晶（顯示器件使用最多）（顯

34、示器件使用最多）特點(diǎn)：特點(diǎn)：向列液晶由于其液晶分子重心雜亂無(wú)序，并可在三維范圍內(nèi)向列液晶由于其液晶分子重心雜亂無(wú)序，并可在三維范圍內(nèi)移動(dòng)，表現(xiàn)出液體的特征移動(dòng)，表現(xiàn)出液體的特征可流動(dòng)性；可流動(dòng)性；所有分子的長(zhǎng)軸大體指向一個(gè)方向，使向列液晶具有所有分子的長(zhǎng)軸大體指向一個(gè)方向，使向列液晶具有單軸晶單軸晶體的光學(xué)特性體的光學(xué)特性；在電學(xué)上又具有明顯的在電學(xué)上又具有明顯的介電各向異性介電各向異性，可以利用外加電場(chǎng)對(duì)，可以利用外加電場(chǎng)對(duì)具有各向異性的向列液晶分子進(jìn)行控制，改變?cè)蟹肿拥呐啪哂懈飨虍愋缘南蛄幸壕Х肿舆M(jìn)行控制，改變?cè)蟹肿拥呐帕袪顟B(tài)，從而改變液晶的光學(xué)性能，實(shí)現(xiàn)液晶對(duì)外界光的調(diào)列狀態(tài)，從而改

35、變液晶的光學(xué)性能，實(shí)現(xiàn)液晶對(duì)外界光的調(diào)制，達(dá)到顯示目的；制，達(dá)到顯示目的； 由于向列相液晶各個(gè)分子容易順著長(zhǎng)軸方向自由移動(dòng)且由于向列相液晶各個(gè)分子容易順著長(zhǎng)軸方向自由移動(dòng)且分子的排列和運(yùn)動(dòng)比較自由，致使向列相液晶具有的黏度小、分子的排列和運(yùn)動(dòng)比較自由，致使向列相液晶具有的黏度小、富于流動(dòng)性、對(duì)外界作用相當(dāng)敏感等特點(diǎn)。富于流動(dòng)性、對(duì)外界作用相當(dāng)敏感等特點(diǎn)。 1.4 1.4 液晶的分類(lèi)液晶的分類(lèi)（3 3）膽甾相液晶）膽甾相液晶也稱(chēng)螺旋狀液晶也稱(chēng)螺旋狀液晶Cholesteric Cholesteric 相液晶的分子排列。相液晶的分子排列。L Ln nn nn nn nx xy yz zq qo o

36、0 0 表液晶分子表液晶分子為為右旋排列，右旋排列，q qo o 0 0 表液晶分子表液晶分子為為左旋排列。左旋排列。 螺距螺距( (Pitch) = 2LPitch) = 2Ln nx x = cos(q = cos(qo o z + z + )n ny y = sin(q = sin(qo o z + z + )n nz z = 0 = 0l 液晶分子液晶分子分層排列分層排列，同一平面內(nèi)分子互相平行，分子長(zhǎng)軸平，同一平面內(nèi)分子互相平行，分子長(zhǎng)軸平行于層平面；行于層平面；l 分子的指向矢在空間成分子的指向矢在空間成連續(xù)的螺旋變化。連續(xù)的螺旋變化。 1.4 1.4 液晶的分類(lèi)液晶的分類(lèi) 一定強(qiáng)

37、度的電場(chǎng)、磁場(chǎng)也可使膽甾相液晶轉(zhuǎn)變?yōu)橄蛄邢嘁阂欢◤?qiáng)度的電場(chǎng)、磁場(chǎng)也可使膽甾相液晶轉(zhuǎn)變?yōu)橄蛄邢嘁壕АＤ戠尴嘁壕б资芡饬Φ挠绊?，特別對(duì)溫度敏感，由于溫度晶。膽甾相液晶易受外力的影響，特別對(duì)溫度敏感，由于溫度主要引起螺距的改變，因此膽甾相液晶隨溫度改變顏色。主要引起螺距的改變，因此膽甾相液晶隨溫度改變顏色。 向列液晶與膽甾液晶可以互相轉(zhuǎn)換。向列液晶與膽甾液晶可以互相轉(zhuǎn)換。 膽甾相液晶大量用于向列液晶的添加劑。膽甾相液晶大量用于向列液晶的添加劑。 1.4 1.4 液晶的分類(lèi)液晶的分類(lèi)向列相液晶加入旋光物質(zhì)加入消旋物質(zhì)膽甾相液晶 1.4 1.4 液晶的分類(lèi)液晶的分類(lèi) 盤(pán)形分子液晶盤(pán)形分子液晶 19771

38、977年，印度年，印度S.ChandrasekharS.Chandrasekhar等合成了盤(pán)形分子液晶。等合成了盤(pán)形分子液晶。這些分子均具有一個(gè)這些分子均具有一個(gè)扁平的圓形扁平的圓形或或橢圓形橢圓形剛性中心部分，周?chē)鷦傂灾行牟糠?，周?chē)虚L(zhǎng)而柔軟的脂肪族鏈。盤(pán)形分子液晶具有有長(zhǎng)而柔軟的脂肪族鏈。盤(pán)形分子液晶具有向列相、膽甾相向列相、膽甾相和和柱狀相柱狀相3 3類(lèi)結(jié)構(gòu)。盤(pán)形分子的向列相和膽甾相與上述長(zhǎng)形分子類(lèi)結(jié)構(gòu)。盤(pán)形分子的向列相和膽甾相與上述長(zhǎng)形分子相似，只需把長(zhǎng)形分子的長(zhǎng)棒軸用盤(pán)形分子的法向軸代替即可。相似，只需把長(zhǎng)形分子的長(zhǎng)棒軸用盤(pán)形分子的法向軸代替即可。柱狀相柱狀相是盤(pán)形分子所是盤(pán)形分子所

39、特有特有的結(jié)構(gòu)，盤(pán)形分子在柱狀相中堆積成的結(jié)構(gòu)，盤(pán)形分子在柱狀相中堆積成柱，在同一柱中分子間隔可以柱，在同一柱中分子間隔可以是規(guī)則有序的，當(dāng)然，柱狀相是規(guī)則有序的，當(dāng)然，柱狀相也可以是不規(guī)則無(wú)序的，不同也可以是不規(guī)則無(wú)序的，不同柱內(nèi)的分子質(zhì)心位置無(wú)相關(guān)性。柱內(nèi)的分子質(zhì)心位置無(wú)相關(guān)性。各分子柱可以排列成各分子柱可以排列成六角形六角形或或長(zhǎng)方形長(zhǎng)方形，如圖所示。，如圖所示。柱狀相液晶柱狀相液晶1、液晶有哪些主要的物理特性？、液晶有哪些主要的物理特性？2、自然光和偏振光的區(qū)別是什么？簡(jiǎn)述偏振光的分、自然光和偏振光的區(qū)別是什么？簡(jiǎn)述偏振光的分類(lèi)及線(xiàn)偏振光的特點(diǎn)。類(lèi)及線(xiàn)偏振光的特點(diǎn)。3、解釋液晶的雙折射

40、現(xiàn)象。、解釋液晶的雙折射現(xiàn)象。4、簡(jiǎn)述液晶的光學(xué)異向性使液晶具有哪些主要有用、簡(jiǎn)述液晶的光學(xué)異向性使液晶具有哪些主要有用的光學(xué)性質(zhì)？的光學(xué)性質(zhì)？ 5、簡(jiǎn)述熱致液晶分類(lèi)與特點(diǎn)。、簡(jiǎn)述熱致液晶分類(lèi)與特點(diǎn)。 1. 1.液晶概述液晶概述 作業(yè)作業(yè) 2.1 2.1 液晶顯示器件的基本結(jié)構(gòu)及工作原理液晶顯示器件的基本結(jié)構(gòu)及工作原理2.1.1 2.1.1 液晶顯示器件的基本結(jié)構(gòu)液晶顯示器件的基本結(jié)構(gòu)典型典型LCDLCD結(jié)構(gòu)截面圖結(jié)構(gòu)截面圖TN-LCDTN-LCD的工作原理的工作原理 2.1.2 2.1.2 液晶顯示的工作原理液晶顯示的工作原理透射式透射式TN-LCDTN-LCD顯示方式顯示方式直觀式直觀式L

41、CDLCD面板本身為顯示面面板本身為顯示面投影式投影式將將LCDLCD面板的圖像放大投面板的圖像放大投影到投影屏，以供觀看。影到投影屏，以供觀看。透射式透射式、反射式、反射式、透射反射兼用式透射反射兼用式前投型前投型背投型背投型 2.1.3 LCD 2.1.3 LCD的顯示方式的顯示方式2.2.反射式反射式 2.1.3 LCD 2.1.3 LCD的顯示方式的顯示方式反射式反射式TNTN型液晶顯示器件結(jié)構(gòu)圖型液晶顯示器件結(jié)構(gòu)圖特點(diǎn)：特點(diǎn)：節(jié)省功率節(jié)省功率（因利用外光），在陽(yáng)光直射下也（因利用外光），在陽(yáng)光直射下也不會(huì)被不會(huì)被沖刷沖刷，對(duì)于環(huán)境，對(duì)于環(huán)境光線(xiàn)的依賴(lài)較強(qiáng)光線(xiàn)的依賴(lài)較強(qiáng)。 2.1.3

42、LCD 2.1.3 LCD的顯示方式的顯示方式3.3.透射反射兼用型透射反射兼用型 反射式反射式LCDLCD對(duì)于環(huán)境光線(xiàn)的依賴(lài)較強(qiáng)。在環(huán)境光線(xiàn)充足的對(duì)于環(huán)境光線(xiàn)的依賴(lài)較強(qiáng)。在環(huán)境光線(xiàn)充足的情況下顯示清晰明亮，但是在環(huán)境光線(xiàn)不足的情況下，顯示情況下顯示清晰明亮，但是在環(huán)境光線(xiàn)不足的情況下，顯示效果就下降很多。若此時(shí)打開(kāi)背光，屏幕雖然會(huì)清晰起來(lái)，效果就下降很多。若此時(shí)打開(kāi)背光，屏幕雖然會(huì)清晰起來(lái)，但但是其亮度并不均勻，這是因?yàn)檎彰鞴庠匆话銥榫€(xiàn)光源。是其亮度并不均勻，這是因?yàn)檎彰鞴庠匆话銥榫€(xiàn)光源。4.4.投影式投影式 主要有主要有LCDLCD（液晶投影機(jī)（液晶投影機(jī)Liquid Crystal Di

43、splayLiquid Crystal Display）、）、LCOSLCOS( (反射式液晶投影機(jī)反射式液晶投影機(jī)Liquid Crystal on Silicon)Liquid Crystal on Silicon)兩種類(lèi)兩種類(lèi)型。型。三片式三片式LCDLCD的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 2.1.3 LCD 2.1.3 LCD的顯示方式的顯示方式 無(wú)論哪種液晶顯示器件，都是在電場(chǎng)、熱等外場(chǎng)的作用下，無(wú)論哪種液晶顯示器件，都是在電場(chǎng)、熱等外場(chǎng)的作用下，是液晶分子從特定的初始排列狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌肿优帕袪顟B(tài)，是液晶分子從特定的初始排列狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌肿优帕袪顟B(tài)，隨著分子排列的變化，液晶元件的光學(xué)特性發(fā)生變化，從

44、而變隨著分子排列的變化，液晶元件的光學(xué)特性發(fā)生變化，從而變換為視覺(jué)變化。因此，換為視覺(jué)變化。因此，均勻、穩(wěn)定均勻、穩(wěn)定的的液晶分子排列液晶分子排列是液晶元器是液晶元器件的工作基礎(chǔ)。件的工作基礎(chǔ)。分子排列的種類(lèi)（典型的分子排列的種類(lèi)（典型的7 7種）種）1.1.垂直排列垂直排列：所有液晶分子相對(duì)兩側(cè)基片面作垂直排列；：所有液晶分子相對(duì)兩側(cè)基片面作垂直排列；2.2.沿面排列沿面排列：所有液晶分子相對(duì)兩側(cè)基片面作平行的，且按同：所有液晶分子相對(duì)兩側(cè)基片面作平行的，且按同一方向排列；一方向排列；3.3.傾斜排列傾斜排列：所有液晶分子相對(duì)兩側(cè)基片面以一定角度傾斜，：所有液晶分子相對(duì)兩側(cè)基片面以一定角度傾

45、斜，且沿同一方向排列；且沿同一方向排列； 2.1.4 2.1.4 液晶分子的沿面排列液晶分子的沿面排列垂直排列垂直排列沿面排列沿面排列傾斜排列傾斜排列4.4.混合排列：混合排列：液晶分子相對(duì)一側(cè)基片面作垂直排列，而在另一液晶分子相對(duì)一側(cè)基片面作垂直排列，而在另一側(cè)基片面沿同一方向作平行排列；因而液晶分子的排列在兩塊側(cè)基片面沿同一方向作平行排列；因而液晶分子的排列在兩塊基片之間連續(xù)地基片之間連續(xù)地彎曲彎曲9090o o。5.5.扭曲排列：扭曲排列：所有液晶分子相對(duì)兩側(cè)基片面作平行排列，但兩所有液晶分子相對(duì)兩側(cè)基片面作平行排列，但兩塊基片面上的排列方向互成塊基片面上的排列方向互成9090o o；因

46、而液晶分子的排列在兩塊基；因而液晶分子的排列在兩塊基片之間連續(xù)地片之間連續(xù)地旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)9090o o。6.6.沿面螺旋排列：沿面螺旋排列：液晶分子排列的螺旋軸與兩側(cè)基板表面呈垂液晶分子排列的螺旋軸與兩側(cè)基板表面呈垂直排列；直排列；7.7.焦錐排列：焦錐排列：液晶分子排列的螺旋軸相對(duì)于兩側(cè)基板面呈平行液晶分子排列的螺旋軸相對(duì)于兩側(cè)基板面呈平行的分子排列，但螺旋軸的方向是不確定的。的分子排列，但螺旋軸的方向是不確定的。問(wèn)題：如何得到特定的液晶分子排列狀態(tài)？問(wèn)題：如何得到特定的液晶分子排列狀態(tài)？ 2.1.4 2.1.4 液晶分子的沿面排列液晶分子的沿面排列截面圖截面圖俯視圖俯視圖 利用利用3 3種經(jīng)過(guò)

47、基本種經(jīng)過(guò)基本取向處理取向處理的導(dǎo)電玻璃，進(jìn)行不同組合，可的導(dǎo)電玻璃，進(jìn)行不同組合，可以得到以上介紹的以得到以上介紹的7 7種液晶分子排列狀態(tài)。種液晶分子排列狀態(tài)。（1 1）垂直取向處理垂直取向處理：使液晶分子長(zhǎng)軸與基片表面垂直：使液晶分子長(zhǎng)軸與基片表面垂直取向（取向（）的）的基片表面處理基片表面處理；（2 2）平行取向處理平行取向處理：使液晶分子長(zhǎng)軸與基片表面平行：使液晶分子長(zhǎng)軸與基片表面平行取向（取向（）的）的基片表面處理基片表面處理；（3 3）傾斜取向處理傾斜取向處理：使液晶分子長(zhǎng)軸與基片表面構(gòu)成一定角度的傾：使液晶分子長(zhǎng)軸與基片表面構(gòu)成一定角度的傾斜斜取向（取向（）的基片表面處理）的基

48、片表面處理。 2.1.4 2.1.4 液晶分子的沿面排列液晶分子的沿面排列垂直垂直取向取向處理處理平行取向處理平行取向處理 2.1.4 2.1.4 液晶分子的沿面排列液晶分子的沿面排列定向處理基板的組合定向處理基板的組合不同的分子排列方式不同的分子排列方式垂直排列（垂直排列（/）沿面平行排列（沿面平行排列（/）傾斜排列（傾斜排列（/)/)混合排列混合排列(/)(/)扭曲排列扭曲排列(/(/) )問(wèn)題：用什么方法來(lái)實(shí)現(xiàn)三種基本取向處理？問(wèn)題：用什么方法來(lái)實(shí)現(xiàn)三種基本取向處理？ 2.1.4 2.1.4 液晶分子的沿面排列液晶分子的沿面排列液晶分子排列取向的處理方法（三種）液晶分子排列取向的處理方法

49、（三種）1.1.基板表面直接取向處理法基板表面直接取向處理法 用具有用具有垂直取向垂直取向能力或能力或平行取向平行取向能力的能力的取向劑取向劑對(duì)基片表面對(duì)基片表面進(jìn)行直接處理。在取向劑與液晶分子之間產(chǎn)生的范德華力、偶進(jìn)行直接處理。在取向劑與液晶分子之間產(chǎn)生的范德華力、偶極子之間的引力和氫鍵等物理化學(xué)的相互作用力是液晶分子的極子之間的引力和氫鍵等物理化學(xué)的相互作用力是液晶分子的主要作用力。主要作用力。具體方法：具體方法： 在基片表面在基片表面涂敷取向劑涂敷取向劑溶液，然后通過(guò)溶液，然后通過(guò)加熱干燥加熱干燥等去除溶等去除溶劑，從而在基板表面形成劑，從而在基板表面形成取向劑的薄層取向劑的薄層。垂直取

50、向垂直取向平行取向平行取向卵磷脂、硬脂酸等卵磷脂、硬脂酸等聚氧化乙烯、聚乙烯醇等聚氧化乙烯、聚乙烯醇等 2.1.4 2.1.4 液晶分子的沿面排列液晶分子的沿面排列等離子體放電聚合法等離子體放電聚合法 將有取向能力的低分子量物質(zhì)（如六甲基二甲硅烷、乙炔等）通將有取向能力的低分子量物質(zhì)（如六甲基二甲硅烷、乙炔等）通過(guò)等離子放電而在基片表面上聚合而形成有吸附能力的取向?qū)?。過(guò)等離子放電而在基片表面上聚合而形成有吸附能力的取向?qū)印娡咳∠蛱幚矸▏娡咳∠蛱幚矸?將具有取向能力的高分子量物質(zhì)（如聚四氟乙烯），在高電場(chǎng)作將具有取向能力的高分子量物質(zhì)（如聚四氟乙烯），在高電場(chǎng)作用下在基片表面上形成有吸附能力的

51、取向?qū)?。用下在基片表面上形成有吸附能力的取向?qū)印?.2.基板表面間接處理法基板表面間接處理法 將取向劑（如卵磷脂、二元脂肪酸等）溶入液晶中，使其隨液晶將取向劑（如卵磷脂、二元脂肪酸等）溶入液晶中，使其隨液晶一起注入液晶盒，溶于液晶中的取向劑被基板表面吸附，形成取向劑一起注入液晶盒，溶于液晶中的取向劑被基板表面吸附，形成取向劑層。層。 優(yōu)點(diǎn)：取向工藝很簡(jiǎn)單。優(yōu)點(diǎn)：取向工藝很簡(jiǎn)單。 缺點(diǎn)：在液晶中加入較多的取向劑，會(huì)使液晶性能劣化，而其取缺點(diǎn)：在液晶中加入較多的取向劑，會(huì)使液晶性能劣化，而其取向效果的可靠性和耐久性一般比基片直接取向處理法差。向效果的可靠性和耐久性一般比基片直接取向處理法差。 2.

52、1.4 2.1.4 液晶分子的沿面排列液晶分子的沿面排列3.3.基板表面變形處理法基板表面變形處理法 將原來(lái)光滑的基片表面變成不光滑表面，通過(guò)不光滑面與將原來(lái)光滑的基片表面變成不光滑表面，通過(guò)不光滑面與液晶彈性的相互作用，使液晶分子成一定的排列方向而固定下液晶彈性的相互作用，使液晶分子成一定的排列方向而固定下來(lái)。本方法的主要作用是可以使液晶分子的來(lái)。本方法的主要作用是可以使液晶分子的平行排列平行排列和和傾斜排傾斜排列列方向方向固定固定下來(lái)，這是前兩種方法所不能實(shí)現(xiàn)的。下來(lái)，這是前兩種方法所不能實(shí)現(xiàn)的。 先在基本表面涂覆一層取向?qū)?，然后用棉花、絨布、毛刷先在基本表面涂覆一層取向?qū)?，然后用棉花、絨

53、布、毛刷等順著一定方向輕輕摩擦取向?qū)颖砻娴软樦欢ǚ较蜉p輕摩擦取向?qū)颖砻妫墒挂壕Х肿拥钠叫信?，可使液晶分子的平行排列方位取向一致，這種方法稱(chēng)為列方位取向一致，這種方法稱(chēng)為摩擦法摩擦法。摩擦取向機(jī)理：摩擦取向機(jī)理：摩擦使表面受傷而產(chǎn)生細(xì)溝，液晶分子沿溝的摩擦使表面受傷而產(chǎn)生細(xì)溝，液晶分子沿溝的方向一致排列。方向一致排列。 2.1.4 2.1.4 液晶分子的沿面排列液晶分子的沿面排列缺點(diǎn)：當(dāng)液晶密封是用有機(jī)玻璃料進(jìn)行高溫處理時(shí)，取向效缺點(diǎn)：當(dāng)液晶密封是用有機(jī)玻璃料進(jìn)行高溫處理時(shí)，取向效果會(huì)受到破壞。果會(huì)受到破壞。問(wèn)題：是否有別的方法可以克服這個(gè)缺點(diǎn)？問(wèn)題：是否有別的方法可以克服這個(gè)缺點(diǎn)？工業(yè)上常

54、采用裹有絨布的輥壓在緩慢移動(dòng)的玻璃基板上進(jìn)行摩擦工業(yè)上常采用裹有絨布的輥壓在緩慢移動(dòng)的玻璃基板上進(jìn)行摩擦傾斜蒸鍍法傾斜蒸鍍法 用氧化硅等取向劑相用氧化硅等取向劑相對(duì)于基板表面以一定傾斜對(duì)于基板表面以一定傾斜方向蒸發(fā)沉積到基片上，方向蒸發(fā)沉積到基片上，鍍層厚為鍍層厚為10101 110102 2nm。蒸鍍法蒸鍍法如圖所示，當(dāng)蒸鍍?nèi)鐖D所示，當(dāng)蒸鍍角小角小(5(52020 ）時(shí)，可時(shí)，可實(shí)現(xiàn)液晶分子的傾斜排列，實(shí)現(xiàn)液晶分子的傾斜排列，液晶分子長(zhǎng)軸沿著蒸鍍射液晶分子長(zhǎng)軸沿著蒸鍍射束方向排列束方向排列 ； 2.1.4 2.1.4 液晶分子的沿面排列液晶分子的沿面排列液晶分子在斜液晶分子在斜蒸的定向薄膜蒸

55、的定向薄膜上的排列方向上的排列方向當(dāng)蒸鍍角大當(dāng)蒸鍍角大(20(204545 ）時(shí)，可實(shí)現(xiàn)平行排列，液晶分子長(zhǎng)軸時(shí)，可實(shí)現(xiàn)平行排列，液晶分子長(zhǎng)軸的方位與蒸鍍射束方向垂直排列。的方位與蒸鍍射束方向垂直排列。 經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)傾斜蒸鍍以后，傾斜蒸鍍以后，在基片表面上形成的波紋表面與液晶在基片表面上形成的波紋表面與液晶分子的相互作用能實(shí)現(xiàn)特定的分子排列分子的相互作用能實(shí)現(xiàn)特定的分子排列。 2.1.5 LCD 2.1.5 LCD的主要性能參量的主要性能參量 1 1、電光特性、電光特性 液晶在電場(chǎng)作用下將引起透光強(qiáng)度的變化，透光強(qiáng)度與外液晶在電場(chǎng)作用下將引起透光強(qiáng)度的變化，透光強(qiáng)度與外加電壓的關(guān)系，稱(chēng)為加電壓的關(guān)

56、系，稱(chēng)為電光特性電光特性。 液晶的電光特性曲線(xiàn)液晶的電光特性曲線(xiàn)（1 1）閾值電壓閾值電壓Vth 標(biāo)志了液晶光電效應(yīng)有可觀察反應(yīng)的起標(biāo)志了液晶光電效應(yīng)有可觀察反應(yīng)的起始電壓值，值越小則顯示器件工作電壓越低，各種液晶顯示始電壓值，值越小則顯示器件工作電壓越低，各種液晶顯示器件的器件的Vth相差很大。相差很大。（2 2）飽和電壓飽和電壓VS 標(biāo)志了顯示器件得到最大對(duì)比度的外加電標(biāo)志了顯示器件得到最大對(duì)比度的外加電壓值，壓值，VS小則易獲得良好的顯示效果，且降低功耗，小則易獲得良好的顯示效果，且降低功耗，對(duì)顯示對(duì)顯示壽命有利。壽命有利。 2.1.5 LCD 2.1.5 LCD的主要性能參量的主要性能

57、參量 兩偏振兩偏振片平行片平行兩偏振兩偏振片垂直片垂直（3 3）對(duì)比度對(duì)比度= = 式中：式中：Tmax為透過(guò)最大光強(qiáng)度；為透過(guò)最大光強(qiáng)度；Tmin為透過(guò)最小光強(qiáng)度。為透過(guò)最小光強(qiáng)度。（4 4）陡度陡度和和比陡度比陡度minmaxTTthsVV11thsthVVV 2.1.5 LCD 2.1.5 LCD的主要性能參量的主要性能參量 正型電光響應(yīng)曲線(xiàn)正型電光響應(yīng)曲線(xiàn)（5 5）電光響應(yīng)曲線(xiàn)電光響應(yīng)曲線(xiàn) 2.1.5 LCD 2.1.5 LCD的主要性能參量的主要性能參量 上升時(shí)間上升時(shí)間下降時(shí)間下降時(shí)間（6 6）對(duì)比度與視角對(duì)比度與視角對(duì)比度和視角的關(guān)系對(duì)比度和視角的關(guān)系 液晶顯示液晶顯示器件顯示圖

58、像器件顯示圖像的對(duì)比度隨視的對(duì)比度隨視角變化很厲害。角變化很厲害。 2.1.5 LCD 2.1.5 LCD的主要性能參量的主要性能參量 2.2.溫度特性溫度特性 液晶顯示器件的使用液晶顯示器件的使用溫度范圍較窄溫度范圍較窄，溫度效應(yīng)也較為嚴(yán)，溫度效應(yīng)也較為嚴(yán)重，這是液晶器件的主要重，這是液晶器件的主要缺點(diǎn)缺點(diǎn)之一。之一。 目前商品化液晶顯示器件的使用溫度分為目前商品化液晶顯示器件的使用溫度分為普通普通型和型和寬溫寬溫型兩種。普通型靜態(tài)驅(qū)動(dòng)型使用溫度稍寬，也僅有型兩種。普通型靜態(tài)驅(qū)動(dòng)型使用溫度稍寬，也僅有0 0 4040 ，在在-5-5時(shí)，勉強(qiáng)可用，但響應(yīng)速度變慢。而動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)型，由時(shí)，勉強(qiáng)可用，

59、但響應(yīng)速度變慢。而動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)型，由于多路驅(qū)動(dòng)所要求的特性較嚴(yán)，故使用溫度范圍則僅在于多路驅(qū)動(dòng)所要求的特性較嚴(yán)，故使用溫度范圍則僅在5 5 4040。寬溫寬溫度的器件一般為度的器件一般為1010 5050。 工作溫度對(duì)閾值電壓和響應(yīng)時(shí)間工作溫度對(duì)閾值電壓和響應(yīng)時(shí)間均有較大影響。均有較大影響。 問(wèn)題：什么樣的液晶才適合制作問(wèn)題：什么樣的液晶才適合制作液晶顯示器？液晶顯示器？閾值電壓的溫度特性閾值電壓的溫度特性 2.1.5 LCD 2.1.5 LCD的主要性能參量的主要性能參量 2.1.6 2.1.6 液晶材料的要求液晶材料的要求 雖然各種液晶顯示器件使用不同的液晶材料，但都必須滿(mǎn)雖然各種液晶顯示器件

60、使用不同的液晶材料，但都必須滿(mǎn)足下列要求：足下列要求：（1 1）在使用和存儲(chǔ)的溫度環(huán)境下都）在使用和存儲(chǔ)的溫度環(huán)境下都表現(xiàn)為液晶相表現(xiàn)為液晶相；（2 2）具有優(yōu)良的）具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、光化學(xué)穩(wěn)定性化學(xué)穩(wěn)定性、光化學(xué)穩(wěn)定性及及熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性，使，使用用壽命長(zhǎng)壽命長(zhǎng)；（3 3）粘度低粘度低，具有，具有優(yōu)良的響應(yīng)特性?xún)?yōu)良的響應(yīng)特性；（4 4）介電各）介電各向異性大向異性大，適于，適于低電壓工作低電壓工作； 對(duì)于對(duì)于TNTN型顯示器件：型顯示器件： 閾值電壓閾值電壓VthVth與介電各向異性與介電各向異性成反成反比，即比，即大，則大，則VthVth小，工作電壓低。小，工作電壓低。 （5 5）雙折