《液晶培訓教材》教學課件

液晶顯示材料及應用液晶顯示材料及應用1液晶顯示材料根底知識液晶知識涉及多學科，橫跨多個領域，業(yè)內人士需要做的最多的就是對多個因素的優(yōu)化、再優(yōu)化，解決或緩解多因素之間的矛盾和沖突。作為液晶材料的開發(fā)，這一點就更為突出：包括相變范圍、介電、折光、驅動電壓、驅動路數(shù)、粘彈性、視角、能耗等方面在內的十幾個參數(shù)需要調整和優(yōu)化，以求到達為顯示器提供整體性能優(yōu)越的液晶材料。1、液晶的分類：按顯示類型分：TN型液晶、STN型液晶、HTN型液晶；

按清亮點分：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。液晶顯示材料根底知識液晶知識涉及多學科，橫跨多個領域，業(yè)內人2液晶顯示材料根本性能熱力學行為——相態(tài)和相變電學特性——容性、阻性光學特性——雙折射、光活性動力學、運動學范疇——粘彈性液晶顯示材料根本性能熱力學行為——相態(tài)和相變3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:SA，SB，SC，N，N*等B、液晶相態(tài)的特點：

a、有序程度：S=1/2<3COS2θ-1>，0.6~0.8;0.4;b、分子排列狀態(tài)c、對液晶分子形狀的要求液晶的相態(tài)和相變A、液晶的相態(tài)：——熱致液晶4液晶的相態(tài)和相變C、液晶的相變：a、C—S〔A、B、C……〕；b、S—N；c、N—I；D、相態(tài)、相變的判別和測量：a、觀察法——偏光熔點儀，通過其各相在偏光顯微鏡下的不同現(xiàn)象可以區(qū)分相態(tài)和測量相變點，是快速檢測的手段。b、熱分析法——DSC差熱分析，通過各相相互轉變時伴有能量得失——熱量的吸收和放出，用檢測裝置來測量相變點。是對液晶進展分析的有利手段。液晶的相態(tài)和相變C、液晶的相變：5顯示器件對材料相態(tài)相變要求普通TN的要求：工作溫度范圍內為向列相有一定的相穩(wěn)定性STN器件的要求：更寬的向列相范圍上下溫范圍內須有較好的相穩(wěn)定性，即有序程度要較高

顯示器件對材料相態(tài)相變要求普通TN的要求：6液晶的容性和阻性容性特性介電性質閾值、飽和電壓、陡度溫度依賴性頻率依賴性驅動條件阻性特性耗電流、能耗靜電行為液晶的容性和阻性容性特性7液晶的容性特征介電特性液晶是一種電介質液晶的介電特性具有方向性——介電異性，它與分子極性相關?！鳓?ε∥-ε⊥介電特性是液晶的本質特征，是所有其他性能的根底介電特性為驅動提供了原動力兩體系混合后介電常數(shù)可線性疊加

液晶的容性特征介電特性8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Vth=π〔K/△εε0〕1/2陡度與K33/K11以及△ε/ε⊥相關閾值電壓、飽和電壓是驅動電壓選擇的根本依據(jù)，陡度是掃描行數(shù)設計的依據(jù)。兩體系混合后閾值電壓和陡度并非線性疊加，而須實際測試確定液晶的容性特征閾值、飽和值和陡度9液晶的容性特征介電的溫度依賴性隨著溫度的上升，介電各向異性減小在遠離清亮點的溫度下，介電各向異性隨溫度緩慢變小溫度升至清亮點以上時，介電各向異性消失寬溫產(chǎn)品應考慮此因素

液晶的容性特征介電的溫度依賴性10液晶的容性特征介電的頻率依賴性介電各向異性隨測試頻率的上升而降低介電各向異性當測試頻率足夠高時，介電各向異性消失高DUTY驅動時需考慮此因素液晶的容性特征介電的頻率依賴性11驅動條件的選擇DUTY數(shù)確定根據(jù)液晶材料的陡度來估計它的適用掃描線數(shù)Nmax=〔〔P2+1〕/〔P2-1〕〕2BIAS確實定根據(jù)最正確偏壓比算法a=N1/2+1有效電壓的計算Von=(1-(a2-1)/N)1/2·V/aVoff=(1+(a2-4a+3)/N)1/2V/a實際驅動條件的選擇需要考慮顯示器件的實際比照度、視角、工作溫度、響應以及驅動芯片負載能力等多方面因素驅動條件的選擇DUTY數(shù)確定12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，它和介電常數(shù)、閾值電壓有一定聯(lián)系一般認為，液晶的阻性電流是雜質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自電容和電阻，其中主要是電容液晶在電場作用中，可以形成電阻電流動態(tài)驅動時，隨頻率的上升，容性明顯增強，阻性相對減弱液晶的阻性特征液晶是高阻材料13液晶的阻性特征液晶電阻的測量

測量原理：Rx>>R0測量設備：高阻儀、電導電極等；測量條件：溫度、濕度，測量電壓測量精度保證：屏蔽和接地情況UCBRxR0液晶的阻性特征液晶電阻的測量UCBRxR014液晶的阻性特征靜電行為積累電荷無法從有效途徑消除掉，從而形成靜電場，導致顯示器無法正常顯示液晶材料純度過高，電阻率過高，使得積累電荷無法從液晶材料途徑消除防止方法液晶材料途徑：在保證能耗要求的情況下，適當調整電阻性能器件途徑：設計旁路，引消除積累的靜電賀液晶的阻性特征靜電行為15液晶的阻性特征液晶保存和使用對液晶電阻率的影響離子性雜質的引入是降低液晶電阻率的主要因素極性雜質也使液晶電阻率降低強烈的光照可以是液晶電阻率降低,UV光的破壞尤為強烈環(huán)境可以導致液晶尤其是低閾液晶的電阻率下降盛裝容器的干凈程度液晶使用過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干凈程度液晶的阻性特征液晶保存和使用對液晶電阻率的影響16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17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軸垂直，ne那么平行光學各向異性定義為△n=ne-no這一參數(shù)在STN設計中是極為關鍵的△n與介電常數(shù)、清亮點、有序程度等參數(shù)相關液晶的雙折射液晶的折射率18液晶的雙折射折射率的溫度依賴性

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時，各向異性急劇下降溫度高于清亮點時，各向異性消失這一因素對高溫工作的液晶器件有著非常大的影響液晶的雙折射折射率的溫度依賴性19液晶的雙折射折射率的頻率依賴性

隨著測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，折射率增大在可見光波段內，折射率的變化足以影響顯示器件的色度在C-STN中，不但需要需要補償膜，而且對液晶的這一性能要求也較為嚴格液晶的雙折射折射率的頻率依賴性20液晶的光活性手性物質含有一個或多個手性C〔不對稱C〕的物質，被稱為手性物質。這個C周圍的四個基團是兩兩不同的。旋光性偏振光通過手性物質時，其電矢量會出現(xiàn)一定程度的偏轉。螺距和HTP值在膽甾相中，液晶分子是呈螺旋狀排列的，當指向矢旋轉360度時，在螺旋軸方向上距離稱為自然螺距。HTP指定義為1/PC，是表征手性物質扭曲能力的指標。液晶的光活性手性物質21偏振光根底偏振光定義

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是對偏振光的調制線偏光

其偏振方向在時間和空間上為常數(shù)，即面對光線射來的方向，它的電矢量震動在一平面內。偏振光根底偏振光定義22偏振光根底橢圓偏振光

橢圓偏振光電矢量的強度和振動方向是時間和空間的函數(shù)，即隨著光的傳播其電矢量的強度和振動方向是在變化的——如果其電矢量的軌跡在垂直光線傳播的平面內的投影為橢圓，那么，稱其為橢圓偏振光。

橢圓偏振光可以分解為兩個電矢量垂直的線偏光，反之，亦可由線偏光合成偏振光根底橢圓偏振光23液晶對光的相延遲和色散液晶對光具有雙折射效應，使得o光和e光在液晶中傳播速度不同，從而導致在出射時二者相位不同因應液晶的光學各向異性的不同，所產(chǎn)生的相位差不同影響相位差第二個因素為液晶層的厚度第三個有關的因素入射光的波長，不同波段的光的透射光強有較大變化折射率隨光頻的變化導致色散，使STN顯示為有色顯示液晶對光的相延遲和色散液晶對光具有雙折射效應，使得o光和e光24液晶的粘彈性粘度性能體積粘度旋轉粘度彈性性能K11、K22、K33K33/K11、K22/K11液晶的粘彈性粘度性能25液晶的粘度針對不同的運動方式，液晶有幾個粘度η1—指向矢與流速方向以及流速梯度方向均垂直時的粘滯系數(shù)η2—指向矢與流速方向平行時的粘滯系數(shù)——近似于體積粘度η3—指向矢與流速方向垂直，但與速度梯度方向平行時的粘滯系數(shù)γ—指向矢轉動時所引起的粘滯系數(shù)η2η1η3γ液晶的粘度針對不同的運動方式，液晶有幾個粘度η2η1η3γ26液晶的粘度粘度的本質是分子間內摩擦力速度梯度為1時單位面積的內摩擦力，分動力學粘度、運動粘度體積粘度屬于動力學范疇，單位為PaS或P；運動粘度單位m2/s。液晶有其自己的特點和限制，有一定極限液晶的粘度與介電常數(shù)、清亮點、折射率有關粘度與溫度根本呈指數(shù)關系γ∝SδexpB/T,溫度上升，粘度降低；溫度下降，粘度增加兩體系混合后的粘度并非線性疊加

液晶的粘度粘度的本質是分子間內摩擦力27粘度影響響應時間液晶器件的響應時間與液晶的粘度相關τ∝γd2，且開時間還與驅動電壓和K有關；關時間與K相關顯示器的響應時間仍需實驗測試和評估，尤其在STN顯示器方面響應時間與驅動條件相關與驅動頻率〔小頻率〕相關與掃描路數(shù)〔DUTY〕相關與驅動波形相關與驅動芯片的負載能力相關粘度影響響應時間液晶器件的響應時間與液晶的粘度相關28新建PPT演示文稿本課件PPT僅供大家學習使用學習完請自行刪除，謝謝！新建PPT演示文稿本課件PPT僅供大家學習使用29液晶顯示材料及應用液晶顯示材料及應用30液晶顯示材料根底知識液晶知識涉及多學科，橫跨多個領域，業(yè)內人士需要做的最多的就是對多個因素的優(yōu)化、再優(yōu)化，解決或緩解多因素之間的矛盾和沖突。作為液晶材料的開發(fā)，這一點就更為突出：包括相變范圍、介電、折光、驅動電壓、驅動路數(shù)、粘彈性、視角、能耗等方面在內的十幾個參數(shù)需要調整和優(yōu)化，以求到達為顯示器提供整體性能優(yōu)越的液晶材料。1、液晶的分類：按顯示類型分：TN型液晶、STN型液晶、HTN型液晶；

按清亮點分：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。液晶顯示材料根底知識液晶知識涉及多學科，橫跨多個領域，業(yè)內人31液晶顯示材料根本性能熱力學行為——相態(tài)和相變電學特性——容性、阻性光學特性——雙折射、光活性動力學、運動學范疇——粘彈性液晶顯示材料根本性能熱力學行為——相態(tài)和相變32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:SA，SB，SC，N，N*等B、液晶相態(tài)的特點：

a、有序程度：S=1/2<3COS2θ-1>，0.6~0.8;0.4;b、分子排列狀態(tài)c、對液晶分子形狀的要求液晶的相態(tài)和相變A、液晶的相態(tài)：——熱致液晶33液晶的相態(tài)和相變C、液晶的相變：a、C—S〔A、B、C……〕；b、S—N；c、N—I；D、相態(tài)、相變的判別和測量：a、觀察法——偏光熔點儀，通過其各相在偏光顯微鏡下的不同現(xiàn)象可以區(qū)分相態(tài)和測量相變點，是快速檢測的手段。b、熱分析法——DSC差熱分析，通過各相相互轉變時伴有能量得失——熱量的吸收和放出，用檢測裝置來測量相變點。是對液晶進展分析的有利手段。液晶的相態(tài)和相變C、液晶的相變：34顯示器件對材料相態(tài)相變要求普通TN的要求：工作溫度范圍內為向列相有一定的相穩(wěn)定性STN器件的要求：更寬的向列相范圍上下溫范圍內須有較好的相穩(wěn)定性，即有序程度要較高

顯示器件對材料相態(tài)相變要求普通TN的要求：35液晶的容性和阻性容性特性介電性質閾值、飽和電壓、陡度溫度依賴性頻率依賴性驅動條件阻性特性耗電流、能耗靜電行為液晶的容性和阻性容性特性36液晶的容性特征介電特性液晶是一種電介質液晶的介電特性具有方向性——介電異性，它與分子極性相關?！鳓?ε∥-ε⊥介電特性是液晶的本質特征，是所有其他性能的根底介電特性為驅動提供了原動力兩體系混合后介電常數(shù)可線性疊加

液晶的容性特征介電特性37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Vth=π〔K/△εε0〕1/2陡度與K33/K11以及△ε/ε⊥相關閾值電壓、飽和電壓是驅動電壓選擇的根本依據(jù)，陡度是掃描行數(shù)設計的依據(jù)。兩體系混合后閾值電壓和陡度并非線性疊加，而須實際測試確定液晶的容性特征閾值、飽和值和陡度38液晶的容性特征介電的溫度依賴性隨著溫度的上升，介電各向異性減小在遠離清亮點的溫度下，介電各向異性隨溫度緩慢變小溫度升至清亮點以上時，介電各向異性消失寬溫產(chǎn)品應考慮此因素

液晶的容性特征介電的溫度依賴性39液晶的容性特征介電的頻率依賴性介電各向異性隨測試頻率的上升而降低介電各向異性當測試頻率足夠高時，介電各向異性消失高DUTY驅動時需考慮此因素液晶的容性特征介電的頻率依賴性40驅動條件的選擇DUTY數(shù)確定根據(jù)液晶材料的陡度來估計它的適用掃描線數(shù)Nmax=〔〔P2+1〕/〔P2-1〕〕2BIAS確實定根據(jù)最正確偏壓比算法a=N1/2+1有效電壓的計算Von=(1-(a2-1)/N)1/2·V/aVoff=(1+(a2-4a+3)/N)1/2V/a實際驅動條件的選擇需要考慮顯示器件的實際比照度、視角、工作溫度、響應以及驅動芯片負載能力等多方面因素驅動條件的選擇DUTY數(shù)確定41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，它和介電常數(shù)、閾值電壓有一定聯(lián)系一般認為，液晶的阻性電流是雜質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自電容和電阻，其中主要是電容液晶在電場作用中，可以形成電阻電流動態(tài)驅動時，隨頻率的上升，容性明顯增強，阻性相對減弱液晶的阻性特征液晶是高阻材料42液晶的阻性特征液晶電阻的測量

測量原理：Rx>>R0測量設備：高阻儀、電導電極等；測量條件：溫度、濕度，測量電壓測量精度保證：屏蔽和接地情況UCBRxR0液晶的阻性特征液晶電阻的測量UCBRxR043液晶的阻性特征靜電行為積累電荷無法從有效途徑消除掉，從而形成靜電場，導致顯示器無法正常顯示液晶材料純度過高，電阻率過高，使得積累電荷無法從液晶材料途徑消除防止方法液晶材料途徑：在保證能耗要求的情況下，適當調整電阻性能器件途徑：設計旁路，引消除積累的靜電賀液晶的阻性特征靜電行為44液晶的阻性特征液晶保存和使用對液晶電阻率的影響離子性雜質的引入是降低液晶電阻率的主要因素極性雜質也使液晶電阻率降低強烈的光照可以是液晶電阻率降低,UV光的破壞尤為強烈環(huán)境可以導致液晶尤其是低閾液晶的電阻率下降盛裝容器的干凈程度液晶使用過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干凈程度液晶的阻性特征液晶保存和使用對液晶電阻率的影響45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46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軸垂直，ne那么平行光學各向異性定義為△n=ne-no這一參數(shù)在STN設計中是極為關鍵的△n與介電常數(shù)、清亮點、有序程度等參數(shù)相關液晶的雙折射液晶的折射率47液晶的雙折射折射率的溫度依賴性

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時，各向異性急劇下降溫度高于清亮點時，各向異性消失這一因素對高溫工作的液晶器件有著非常大的影響液晶的雙折射折射率的溫度依賴性48液晶的雙折射折射率的頻率依賴性

隨著測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，折射率增大在可見光波段內，折射率的變化足以影響顯示器件的色度在C-STN中，不但需要需要補償膜，而且對液晶的這一性能要求也較為嚴格液晶的雙折射折射率的頻率依賴性49液晶的光活性手性物質含有一個或多個手性C〔不對稱C〕的物質，被稱為手性物質。這個C周圍的四個基團是兩兩不同的。旋光性偏振光通過手性物質時，其電矢量會出現(xiàn)一定程度的偏轉。螺距和HTP值在膽甾相中，液晶分子是呈螺旋狀排列的，當指向矢旋轉360度時，在螺旋軸方向上距離稱為自然螺距。HTP指定義為1/PC，是表征手性物質扭曲能力的指標。液晶的光活性手性物質50偏振光根底偏振光定義

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是對偏振光的調制線偏光

其偏振方向在時間和空間上為常數(shù)，即面對光線射來的方向，它的電矢量震動在一平面內。偏振光根底偏振光定義51偏振光根底橢圓偏振光

橢圓偏振光電矢量的強度和振動方向是時間和空間的函數(shù)，即隨著光的傳播其電矢量的強度和振動方向是在變化的——如果其電矢量的軌跡在垂直光線傳播的平面內的投影為橢圓，那么，稱其為橢圓偏振光。

橢圓偏振光可以分解為兩個電矢量垂直的線偏光，反之，亦可由線偏光合成偏振光根底橢圓偏振光52液晶對光的相延遲和色散液晶對光具有雙折射效應，使得o光和e光在液晶中傳播速度不同，從而導致在出射時二者