液晶與液晶顯示材料分析.ppt

1、液晶與液晶顯示材料,陳閩川周田制作,液晶材料與液晶顯示器的原理,液晶的發(fā)現(xiàn) 液晶的分類 液晶的光電效應 液晶顯示器的基本原理,液晶的發(fā)現(xiàn),1888年，奧地利植物學家萊尼茨爾在做加熱膽甾醇苯甲酸脂結晶的實驗時發(fā)現(xiàn)：在145.5攝氏度時，結晶凝結成渾濁粘稠的液體，加熱到178.5攝氏度時,形成了透明的液體 德國物理學家萊曼用偏光顯微鏡觀察時，發(fā)現(xiàn)這種材料有雙折射現(xiàn)象，他闡明了這一現(xiàn)象并提出了“液晶”這一學術用語,液晶材料,液晶的發(fā)現(xiàn)已經有100多年的歷史，但近20年來才獲得了快速的發(fā)展。這是因為液晶材料的光電效應被發(fā)現(xiàn)。因而被應用在低電壓和輕薄短小的顯示組件上。 目前液晶材料已被廣泛應用于計算機顯

2、示屏，電子表，手機，計算器等電子產品上。成為顯示工業(yè)不可或缺的重要材料。,生活中的液晶顯示材料,back,液晶的分類方法,1.按照液晶的形成條件分類 2.按照分子排列的形式和有序性分類,按照液晶的形成條件分類,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),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,熔致液晶,熱致液晶,構成液晶態(tài)的結構單元,棒狀分子 盤狀分子 由長鏈或盤狀分子連接而成的柔性長鏈聚合物 由雙親分子自組裝而成的膜,液晶的三種結構類型,向列型： 分子傾向于沿特定的方向排列，存在長程的方序分子的質

3、心位置分布卻是雜亂無章的，不存在長程的位置序表現(xiàn)出液體的特征，具有流動性,液晶的三種結構類型,膽甾型： 在膽甾相中，長型分子是扁平的，依靠端基的相互作用，依次平行排列成層狀。它們的長軸在平面上，相鄰兩層間分子長軸的取向規(guī)則地扭轉在一起，角度的變化呈螺旋型。,液晶的三種結構類型：,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,back,液晶分子的光電效應,描述液晶分子光電效應的重要物理量： 介電系數(shù) 折射系數(shù),液晶分子的光電性質,液晶分子大多由棒狀或碟狀分

4、子形成,所以與分子長軸平行或垂直方向的物理特征會有所差異，這就是液晶分子結構的異方性 由于液晶分子結構的異方性，所以液晶分子在介電系數(shù)和光電系數(shù)等光電系數(shù)上都具有異方性,液晶分子的光電性質,介電系數(shù) ： 介電系數(shù)可以分為與指向矢平行的分量 和與指向矢垂直的分量 。 當 時稱為介電系數(shù)異方性為正型的液晶。可以用在平行配位。 當 時 稱為介電系數(shù)異方性為負型的液晶。只有用在垂直配位才能顯示所需的光電效應。,液晶分子的光電性質,折射系數(shù) ： 折射系數(shù)也同介電系數(shù)相似，依照與指向矢垂直與平行的方向分成兩個方向的向量 與指向矢平行的分量為，與指向矢垂直的分量為 back,液晶顯示器(LCD)的基本原理L

5、iquid Crystal Display,偏振片透光原理 液晶對光線的調制作用 常見的三種液晶顯示器,液晶顯示器的基本原理,偏振片透光原理： 偏振片只允許偏振方向與它的偏振化方向平行的光透過，如果讓兩個偏振片的偏振化方向相互垂直，由于第一次出射光的偏振方向與第二個偏振片的偏振化方向垂直，光不能通過第二個偏振片,液晶顯示器的基本原理,把液晶放在兩個偏振片之間，在向列型液晶中，棒狀分子的排列是彼此平行的如果上下兩玻璃棒定向是彼此垂直的，液晶分子將采取逐漸過渡的方式被扭轉成螺旋狀,液晶顯示器的基本原理,如果有光線進入,通過第一個偏振片后，將被液晶分子逐漸改變偏振方向.由于光線沿著分子排列的方向傳播

6、，光線最終將從另一端射出 如果兩玻璃板之間加上電壓，分子排列方向將與電場方向平行，光線由于不能扭轉將不會通過第二個極板,液晶顯示器的基本原理,液晶顯示器就是利用這一特性，在上下兩片柵欄相互垂直的偏光板之間充滿液晶，利用電場控制液晶的轉動不同的電場大小就會形成不同的灰階亮度,液晶顯示器結構,液晶顯示器是一個由上下兩片導電玻制成的液晶盒，盒內充有液晶，四周用密封材料膠框密封，盒的兩個外側貼有偏光片。,常見的三種液晶顯示器,TN-LCD(扭曲向列型液晶顯示器）： TwistedNematic-LCD 常用于電子手表，計算器,常見的三種液晶顯示器,STN-LCD(超扭曲向列型液晶顯示器） Super

7、TwistedNematic-LCD 常用于手機顯示屏,游戲機屏,常見的三種液晶顯示器,TFT-LCD(薄膜型液晶顯示器）： Thin Film Transistor-LCD 常用于液晶顯示屏，數(shù)碼照相機,TN、STN型的結構,液晶盒中玻璃片的兩個外側分別巾有偏光片，這兩片偏光片的偏光軸相互平行（黑底白字的常黑型）或相互正交（白底黑字的常白型），且與液晶盒表面定向方向相互平行或垂直。偏光片一般是將高分子塑料薄膜在一定的工藝條件下進行加工而成的,TN型液晶,向列型液晶夾在兩片玻璃中間，這種玻璃的表面上先鍍有一層透明導電薄膜ITO(氧化銦錫)以作電極之用，然后在有薄膜電極的玻璃上涂取向層PI(聚酰

8、亞胺)，以使液晶順著一個特定且平行于玻璃表面的方向排列。液晶的自然狀態(tài)具有90度的扭曲，利用電場可使液晶分子旋轉，液晶的雙折射率隨液晶的方向而改變，結果偏振光經過TN型液晶后偏振方向發(fā)生轉動。,TN型液晶,只要選擇適當?shù)暮穸仁蛊窆獾钠穹较騽偤酶淖?0度，就可利用兩個平行偏光片使得光完全不能通過。而足夠大的電壓又可以使得液晶方向與電場方向平行，這樣光的偏振方向就不會改變，光就可通過第二個偏光片 ,STN型液晶,STN型的顯示原理與TN相類似，不同的是TN扭轉式向列場效應的液晶分子是將入射光旋轉90度，而STN超扭轉式向列場效應是將入射光旋轉180270度。,STN型液晶,單純的TN液晶顯示器

9、本身只有黑白兩種情形，而STN液晶顯示器牽涉液晶材料的關系，以及光線的干涉現(xiàn)象，因此顯示的色調都以淡綠色與橘色為主。如果在單色STN液晶顯示器加上一彩色濾光片，并將單色顯示像素分成三個子像素，分別通過彩色濾光片顯示紅、綠、藍三原色，再經由三原色比例之調和，也可以顯示出全彩模式的色彩。,TFT型液晶,TFT型液晶,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