液晶顯示技術

1、液晶顯示技術液晶晶相 液晶分類（1）溶致液晶：有些材料在溶劑中，處于一定的濃度區(qū)間時便會產(chǎn)生液晶。即有機分子溶解在溶劑中，是溶液中溶質的濃度增加，溶劑的濃度減小，有機分子的排列有序而獲得液晶（2）熱致液晶：把某些有機物加熱溶解，由于加熱破壞了結晶晶格而形成的液晶稱為熱致液晶。當采用降溫等方法，將熔融的液體降溫到一定程度后分子的取向變得有序化，從而獲得液晶態(tài)液晶晶相（2）液晶的晶相向列相：絲狀相，由長、徑比很大的棒狀分子組成。分子大致平行排列，質心位置雜亂無序。光學上單軸正性膽甾相：螺旋相，在向列液晶中加入炫光材料。可看做是有向列相平面重疊而成的，一個平面內的分子相互平行，逐次平面的分子方向呈螺

2、旋式，光學上 單軸負性近晶相：層狀相，脂狀相，分子分層排列，層內分子互相平行，其方向可以是垂直于層面，或層面傾斜，層內分子質心可以無序、能自由平移、似液體；或有序成二維點陣液晶晶相 A相：雙分子層結構 B相：層片內的分子質心排列成面心六角形，分子垂直于層面 C相：分子與層面傾斜，在光學上是雙軸的 由手性分子組成近晶相液晶粘度大，分子不易轉動，響應速度慢，不易做顯示器件液晶的物理性質 曲率彈性：液晶受擾動時，分子取向有恢復平行排列的能力，通常很小向列相和膽甾相：展曲扭曲彎曲近晶相：展曲和層面位移引起的混合彈性E or B展曲展曲K11E or B扭曲扭曲K22E or B彎曲彎曲K33液晶的物理

3、性質 液晶是抗磁體，又是介電材料，介電各向異性依材料而定，并與頻率有關液晶的電光效應 電光效應：通過點穴方法，產(chǎn)生光變化的現(xiàn)象稱為液晶的電光效應 1）液晶的雙折射現(xiàn)象：液晶的重要特征之一。 2）電控雙折射效應：對液晶施加電場，使液晶的排列方向發(fā)生變化，因為排列方向的改變，按照一定的偏振方向入射的光，將在液晶中發(fā)生雙折射現(xiàn)象。 3）動態(tài)散射： 4）旋光效應： 5）賓主效應：液晶顯示器件的顯示方式 直觀式顯示方式：直接觀看顯示面的方式，鐘表、計算器、各種儀表 投影式顯示：將LCD上寫入的光學圖像放大，投影到投影屏上的方式，也稱為液晶光閥直觀式顯示 透射型：是把來自背面的面狀背光源的光以顯示信息的方

4、式在LCD面板進行時空調制。光源可以是熒光燈、場致發(fā)光板或發(fā)光二極管等 反射型： 透射反射兼用型透射式和反射式顯示透射式和反射式顯示PALCDAmbientDiffuser透射式透射式反射式反射式+ High contrast + Low power; light weight + Full color + Sunlight readability? Power consumption ? Brightness dark ambient? Sunlight readability ? Low CR; Parallax_* Desktop Monitors * Hand-held PC, PDA

5、, .APLCDLCsT-mode背光源背光源偏振片偏振片偏振片偏振片玻璃玻璃dRdTLCs透射式顯示玻璃玻璃寬帶寬帶 /4 波片波片R-mode偏振片偏振片玻璃玻璃反射鏡反射鏡dRLCs反射式顯示T RRTT/R LCDs: ComparisonIndoorOutdoorT-LCD: 適合室內適合室內R-LCD: 適合室外適合室外透反射式顯示方式透反射式顯示方式Broadband /4 filmBroadband /4 filmT-modeR-modeBacklightPolarizerPolarizerGlass Passivation layerReflectordRdTLCs透反射式兼

6、用顯示方式投影式顯示 光寫入方式 熱（激光）寫入方式：由相變而來 電寫入方式 TFT-LCD型液晶顯示器的技術參數(shù) 對比度：人眼能接受的對比度為： 分辨率： 外觀液晶顯示器的特點 低壓微功耗：V，幾mA/cm2 平板型結構 被動顯示型：本身不發(fā)光，靠調制外界光進行顯示 顯示信息量大：沒有CRT陰罩限制，像素可以做得很小，LCD可以進行投影顯示及組合顯示 易于彩色化 無電磁輻射 長壽命：可達50000小時液晶顯示技術的發(fā)展史 動態(tài)散射模式： 賓主模式： 1974年，不需要偏振片 扭曲向列模式：模式不適合大容量顯示 超扭曲向列模式：年瑞士的發(fā)表了關于度的超雙折射效應的研究成果 雙折射控制模式（）：

7、 高分子分散液晶：利用液晶與高分子聚合物的光散射現(xiàn)象的液晶，不需要偏振片 存儲功能突出的相變模式：適用于功耗低、電池驅動的便攜式終端 高速響應性突出的鐵電液晶。液晶技術的新進展 采用型素子進行驅動 利用色濾光鏡制作工藝創(chuàng)造色彩斑斕的畫面 低反射液晶顯示技術 先進的連續(xù)料界結晶硅液晶顯示技術 超寬視角技術 超黑晶技術 超高開口率技術 反光低反射技術主要任務主要任務 提高對比度提高對比度 提高亮度：亮的背光源，高的光利用率提高亮度：亮的背光源，高的光利用率3. 降低功耗降低功耗4. 提高響應速度提高響應速度5. 提高視角寬度提高視角寬度6. 開發(fā)可折疊的電子報紙開發(fā)可折疊的電子報紙 2 個區(qū)域個區(qū)

8、域 TNYang, IDRC91, p.68只改善垂直方向的視角只改善垂直方向的視角有旋轉位移線有旋轉位移線制造成本升高制造成本升高18027090 = 050804020105 = 10203040D-1D-24個區(qū)域個區(qū)域 TNChen et al, SID95, p.865; Nam et al, SID97, p.933寬視角寬視角有旋轉位移線有旋轉位移線反響摩擦反響摩擦; 光取向光取向Storage Capacitorf=0o90o 805q=10 20 30 40 50402010180o270oFujitsu 4個范疇的垂直取向個范疇的垂直取向加電壓的情況下，電場是對稱的加電壓的

9、情況下，電場是對稱的.多范疇多范疇 + 補償膜補償膜: 視角視角 70o高對比度高對比度; 孔徑率孔徑率 60%A. Takeda, SID98, p.1077, 1998.第二代多范疇垂直取向（第二代多范疇垂直取向（MVA）K. Okamoto, IDRC03: 07-01錐體物 + 狹縫視角的改善視角的改善 普通的普通的 MVA優(yōu)化的優(yōu)化的MVA CR=10 在所有的角度在所有的角度CR10 色彩位移的改善色彩位移的改善響應時間的改善響應時間的改善Conventional MVA New MVA + overdriveAverage: 29.3 ms Average: 11.6 msA.

10、Lien, EuroDisplay, p.21, 1993; K.H. Kim et al., Asia Display, p.383, 1998.三星的專利三星的專利VA (DeDe0), High CR; Rubbing freeFringing field multi-domainsNeed biaxial films (diagonals)Disclination lines?Off-State (Black)On-State (White)平面內開關（平面內開關（In-Plane Switch）V=0演演 示示IPS: 視角（視角（View Angle）寬視角寬視角; 顏色變化顏色變

11、化?IPS: 2D 模擬結果模擬結果液晶分子取向分布VT 曲線Iso-contrast contour Response timeHitachis 超（超（Super） IPSYellow BlueLC EAratani et al. JJAP 36, L27 (1997)Color shiftat =50oLED為背光源 以前用在液晶顯示的背光源是：冷陰極熒光燈管（CCFL） LED背光熒屏采用的是發(fā)光二極管LED做背光源的優(yōu)點： 1.屏幕可以做的更薄 2.畫面效果更好3.不會發(fā)黃變暗 。 4.更加省電 。 5.更加環(huán)保 。 手性列向液晶手性列向液晶一般的列向液晶一般的列向液晶手性列向液晶手

12、性列向液晶CNpitchPdirectorCNn膽固醇液晶膽固醇液晶 V = 0; BraggR 50%(circular) o= nP; D D =100nmV 15VrmsFocal ConicScatteringV 30VrmsHomeotropicOptically ClearSRBlack PaintWavelengthDReflectance (arb. units)Predicting reflection peakPredicting reflection band膽固醇反射帶寬膽固醇反射帶寬 = 2d = nPD = PDn均勻螺距膽固醇液晶均勻螺距膽固醇液晶nPDD螺距連續(xù)變化的膽固醇液晶螺距連續(xù)變化的膽固醇液晶dzoolinearePPdzPP/377.0exp)/458.01(Solid lineDashed lines膽固醇液晶顯示膽固醇液晶顯示特點特點:雙穩(wěn)態(tài)記憶雙穩(wěn)態(tài)記憶/低功耗低功耗高亮度高亮度(不需要偏振片不需要偏振片)寬視角寬視角挑戰(zhàn)挑戰(zhàn):1. 驅動電壓高驅動電壓高2. 對比度：顏色純度對比度：顏色純度3. 全彩色問題全彩色問題 (3-片疊在一起片疊在一起 8 顏色顏色)Kent Displays Inc.可折疊電子報紙聚合物液晶聚合物液晶 1. 60-70% 液晶液晶 + 30-40% 聚合物單體聚合物單體: 相位分離相位分離 2.