液晶顯示器件

液晶顯示器件當為有機物加熱使溫度升高到一定程度后，結晶的固體開始溶解。但溶化后不是透明的液體，而是一種呈混濁態(tài)的粘稠液體，并發(fā)出多彩而美麗的珍珠光澤。當再進一步升溫后，才變成透明的液體。液晶的形成液晶的偏光顯微照片非晶態(tài)（各向同性）原子無規(guī)則排列晶態(tài)（各向異性）原子在空間呈有規(guī)則地周期性重復排列

液晶的形成液晶態(tài)是一種介于晶態(tài)和液態(tài)之間的過渡狀態(tài)。具有液體的流動性，微觀上分子位置無序，但結構上排列長程有序。有人將液晶態(tài)稱之為物質的第四態(tài)。溶致液晶有機分子溶解在溶劑中，使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．熱致液晶采用降溫的方法,既將熔融的液體降溫，當降溫到一定程度后分子的取向有序化，從而獲得液晶態(tài)．液晶的形成目前顯示技術上所采用的液晶材料均是熱致液晶因此使用和存儲都是有其溫度范圍的，一旦超出規(guī)定的溫度范圍就會使液晶材料失去液晶態(tài)，不能正常工作，有時還會損壞器件普溫:工作溫度0~~60廣溫:工作溫度-20~~70熱致液晶的分子量一般在200~500g/mol左右，分子的長度比大約在4到8之間。液晶的三種結構類型向列型(Nematic)12膽甾型(Cholesteric)3近晶型(Smectic)向列相液晶又稱絲狀液晶（顯示器件使用最多）分子的長軸指向有序，分子之間趨于彼此互相平行排列。液晶分子具有流動性，即分子重心是無序的,并容易順著長軸方向自由移動。向列型液晶分子分層排列，同一平面內分子互相平行，分子長軸平行于層平面；分子的指向矢在空間成連續(xù)的螺旋變化。膽甾型Cholesteric相液晶的分子排列。Lnnnnxyzqo>0表液晶分子為右旋排列，qo<0表液晶分子為左旋排列。螺距(Pitch)=2Lnx=cos(qoz+φ)ny=sin(qoz+φ)nz=0液晶分子分層排布，同一層內的分子互相平行；分子長軸垂直于層面，或與層面傾斜排列。近晶型棒狀分子相互平行地排列成層狀結構，分子的長軸垂直與層面．在層內，分子的排列具有二維有序性，分子的質心位置排列則是無序的，分子只能在本層內活動．在層間具有一維平移序，層間可以相互滑移．液晶器件扭曲向列液晶顯示器件（TN-LCD）12超扭曲向列型(STN)液晶顯示器件3薄膜晶體管液晶顯示器(TFT-LCD)4其他液晶顯示器件扭曲向列液晶顯示器件（TN-LCD）自然光偏振片液晶偏振片（a）不加電壓時（b）加電壓時TN-LCD的缺點：電光特性不陡，所以工作在點陣顯示方式下交叉效應嚴重，一般只用于靜態(tài)驅動或16路以下的動態(tài)驅動的段形顯示中。由于每個像素相當于一個電容，必產生串擾。當一個像素被先通時，相鄰行、列像素將處于半選通狀態(tài)。電光響應速度慢。TN型液晶顯示的響應速度為100ms左右，所以只適用于顯示靜止或慢變的畫面。光透過和關閉都不徹底，顯示畫面時對比度不理想。以上這些缺點決定了TN-LCD只限用于液晶中的低端產品。扭曲向列液晶顯示器件（TN-LCD）將TN-LCD的液晶分子扭曲角度加大，就可以改善電光特性曲線的陡度。把扭曲角大于90，一般在180360的液晶器件稱為超扭曲向列液晶顯示器件(STN-LCD)

。為了維持大于90扭曲角，需要使向列液晶具有本征的（即天生的）扭曲結構，可以在普通向列相液晶中摻雜百分之幾旋光材料獲得。當這種液晶填入液晶盒時，在上下基片處，由于定向處理，液晶分子的指向矢是固定的，從而使螺距長度比本征值伸長或縮短。因為螺距與摻雜濃度成正比，所以混合物的螺距容易調節(jié)，使它適合不同厚度的液晶盒。超扭曲向列型(STN)液晶顯示器件超扭曲向列型(STN)液晶顯示器件STN-LCD的工作原理由于經STN液晶盒起偏器的入射線偏振光與液晶分子成角度，使入射光被分解成為正常光線和非正常光線，通過液晶兩束光差生光程差，在通過檢偏器時發(fā)生干涉。因此STN-LCD是利用液晶的雙折射特性工作的。θ:視角；β:扭曲角；ξ：預傾角；n1、n2:指向矢；P1、P2：偏光軸TN-LCD與STN-LCD的比較扭曲角偏光片的角度工作原理工作模式TN-LCD90偏光軸與上基片表面液晶分子長軸平行，檢偏器的偏光軸與下基片表面液晶分子長軸平行利用液晶分子旋光特性工作黑白模式STN-LCD270左右上、下偏光軸與上、下基片分子長軸都不互相平行，而是成一個角度，一般為30利用液晶雙折射特性工作黑/黃模式白/藍模式在玻璃基片上沉積一層硅,通過印刷光刻等工序作成晶體管陣列,每個像素都設有一個半導體開關，其加工工藝類似于大規(guī)模集成電路。再把液晶灌注在兩片玻璃之間,由于每個像素都可以通過點脈沖直接控制，因而，每個節(jié)點都相對獨立，并可以進行連續(xù)控制，這樣的設計不僅提高了顯示屏的反應速度，同時可以精確控制顯示灰度，所以TFT液晶的色彩更逼真，稱為真彩

．對于TFT-LCD而言彩色濾光片是很重要的，利用紅，綠，藍三原色，可混合出各種不同的顏色，很多平面顯示器就是利用此原理顯示色彩，把三種顏色分成獨立的三個點，各自擁有不同的灰階變化，然后把臨近的三個RGB顯示的點當作一個像素薄膜晶體管液晶顯示器tft-lcd具有以下特性：使用特性好：低壓應用，低驅動電壓，固體化使用安全性和可靠性提高；平板化，又輕薄，節(jié)省了大量原材料和使用空間；低功耗，它的功耗約為crt顯示器的十分之一，反射式tft-lcd甚至只有crt的百分之一左右，節(jié)省了大量的能源；環(huán)保特性好：無輻射、無閃爍，對使用者的健康無損害。適用范圍寬，從-20℃到+50℃的溫度范圍內都可以正常使用，經過溫度加固處理的tft-lcd低溫工作溫度可達到零下80℃。既可作為移動終端顯示，臺式終端顯示，又可以作大屏幕投影電視，制造技術的自動化程度高，大規(guī)模工業(yè)化生產特性好。tft-lcd產業(yè)技術成熟，大規(guī)模生產的成品率達到90%以上。tft-lcd易于集成化和更新?lián)Q代，是大規(guī)模半導體集成電路技術和光源技術的完美結合，繼續(xù)發(fā)展?jié)摿艽?。薄膜晶體管液晶顯示器多穩(wěn)態(tài)液晶顯示器MLCD在零電壓下，顯示器的每個像素都可以長期穩(wěn)定在不同的反射狀態(tài)（從黒到亮），加適當?shù)拿}沖便可促成不同穩(wěn)態(tài)之間的轉換。因此，這種顯示器可實現(xiàn)多層次高密度多路驅動。不用耗電可長期保持顯示內容；結構簡單，不用偏振片，不用背光源，屬純反射式顯示。易于實現(xiàn)彩色；響應速度快，灰度實現(xiàn)容易，適于高質量視頻顯示。將來有可能替代STN和有源矩陣液晶顯示器。其他液晶顯示器件(反)鐵電液晶顯示器件（F-LCD）鐵電液晶是近晶相液晶的一種鐵電液晶的最大優(yōu)點是響應速度快，可達微秒級，因此有許多人一直在研究如何用它實現(xiàn)動畫顯示。鐵電液晶具有雙穩(wěn)態(tài)性能，適于多路驅動，但難于實現(xiàn)灰度。而反鐵電液晶不但具有雙