1、液晶顯示 提提 綱綱一、液晶顯示的開展過程一、液晶顯示的開展過程二、液晶顯示的特點二、液晶顯示的特點三、什么是液晶三、什么是液晶四、液晶的物理性質四、液晶的物理性質五、液晶的延續體實際五、液晶的延續體實際六、使液晶分子陳列發生變化的臨界電場六、使液晶分子陳列發生變化的臨界電場七、液晶的光學特性七、液晶的光學特性八、液晶分子的沿面陳列和主要參量八、液晶分子的沿面陳列和主要參量九、液晶顯示器的主要性能參量九、液晶顯示器的主要性能參量十、各種液晶顯示器十、各種液晶顯示器十一、液晶顯示器件的驅動技術十一、液晶顯示器件的驅動技術十二、提高大容量液晶顯示器件圖象質量的方法十二、提高大容量液晶顯示器件圖象質

2、量的方法十三、有源矩陣液晶顯示器件十三、有源矩陣液晶顯示器件AM-LCDAM-LCD十四、液晶電視十四、液晶電視十五、液晶顯示器的主要資料十五、液晶顯示器的主要資料十六、液晶顯示器的制造工藝十六、液晶顯示器的制造工藝十七、液晶顯示器的背光照明系統十七、液晶顯示器的背光照明系統十八、液晶技術的新進展十八、液晶技術的新進展提提 綱綱液晶的發現 100多年前液晶景象的發現者奧地利植物生理學家Reinitzer。 物質的熱相變過程中出現固體和液體之間的白濁液體。一一. 液晶顯示的開展過程液晶顯示的開展過程1一一. 液晶顯示的開展過程液晶顯示的開展過程21888年德 國 的 年 輕 結 晶 學 家Leh

3、mann接到Reinitzer的長信1889年顯微鏡下察看液晶的織構Reinitzer-Lehmann共同發現液晶。一一. 液晶顯示的開展過程液晶顯示的開展過程3液晶資料的合成液晶資料的合成系統研討了不同的棒狀液晶分子資料系統研討了不同的棒狀液晶分子資料液晶顯示器的誕生液晶顯示器的誕生一一. 液晶顯示的開展過程液晶顯示的開展過程4TN-LCD的發明的發明一一. 液晶顯示的開展過程液晶顯示的開展過程51971年，年，M. Shchad、W. Helfrich(Hoffmann La Roche)和和J. Fergason(Kent州立大學州立大學)1981 發明發明STN-LCD一一. 液晶顯示

4、的開展過程液晶顯示的開展過程6有源矩陣驅動技術的發明有源矩陣驅動技術的發明一一. 液晶顯示的開展過程液晶顯示的開展過程71971年由年由B.J. Lechner提出；提出；1984年由年由Seiko Epson實現實現TFT液晶電視液晶電視商業化；商業化；TFT-LCD是高分辨率全彩色液晶顯示的是高分辨率全彩色液晶顯示的技術根底技術根底一一. 液晶顯示的開展過程液晶顯示的開展過程8二. 液晶顯示的特點1優點：優點：1低壓、微功耗低壓、微功耗 任務電壓任務電壓:23V，任務電流：幾個，任務電流：幾個A，功耗：，功耗：10-6 10-5 W/cm2。2平板構造平板構造 LCD根本構造是兩片平板導電

5、玻璃厚根本構造是兩片平板導電玻璃厚1mm，中間灌，中間灌有液晶厚度有液晶厚度10 m的薄形盒。的薄形盒。3被動顯示型被動顯示型 液晶靠調制外界光到達顯示的目的。液晶靠調制外界光到達顯示的目的。4顯示信息容量大顯示信息容量大 像素之間不采用隔離區，所以像素尺寸可以作小，利于像素之間不采用隔離區，所以像素尺寸可以作小，利于制成高明晰度電視。制成高明晰度電視。5易于彩色化 采用彩色濾光膜可以方便實現彩色。6長壽命 由于任務電壓低，任務電流小，所以液晶幾乎不會劣化。7無輻射、無污染 CRT顯示中有X射線，PDP中有高頻電磁輻射，而LCD無此類問題。二. 液晶顯示的特點2缺陷：缺陷：1 1顯示視角小顯示

6、視角小 由于液晶顯示的原理是依托液晶分子的光學各向異性，因此視覺由于液晶顯示的原理是依托液晶分子的光學各向異性，因此視覺范圍較小。范圍較小。 1994 1994年年AM LCDAM LCD產品的典型視角性能為垂直方向產品的典型視角性能為垂直方向-10-10- +30- +30，程度，程度方向方向4545；20192019年垂直方向和程度方向視角增大到年垂直方向和程度方向視角增大到6060。目前程度。目前程度視角到達視角到達160160的程度，但制造本錢大大添加。的程度，但制造本錢大大添加。2 2呼應速度慢呼應速度慢 液晶顯示是依托在外加電場作用下，液晶分子的陳列發生變化，液晶顯示是依托在外加電

7、場作用下，液晶分子的陳列發生變化，所以呼應速度受資料的粘滯度的影響。所以呼應速度受資料的粘滯度的影響。3 3由于是非自動發光，暗時看不清由于是非自動發光，暗時看不清 二. 液晶顯示的特點3三. 什么是液晶1 液晶顯示器(Liquid crystal display，LCD)的主要構成資料為液晶。液晶是指在某一溫度范圍內，從外觀看屬于具有流動性的液體，但同時又是具有光學雙折射性的晶體。 液晶的“相，是由液晶分子構造的不同和不同溫度范圍構成的。當溫度改動時，會引起分子自在能的改動，從而使其由一種“相變為另一種“相。假設從外部施以其他不同方式的能量改動，也同樣會引起“相變 。三. 什么是液晶2液晶熱

8、致液晶溶致液晶近晶相液晶(Smetic)向列相液晶(Nematic)膽甾相液晶(Cholesteric)三. 什么是液晶3熱致液晶：熱致液晶： 當液晶物質加熱時，在某一溫度范圍內呈現出各向異性的熔體。當液晶物質加熱時，在某一溫度范圍內呈現出各向異性的熔體。溶致液晶：溶致液晶： 將一種溶質溶于一種溶劑而構成的液晶態物質。將一種溶質溶于一種溶劑而構成的液晶態物質。熱致液晶的兩種變化方式熱致液晶的兩種變化方式: 互變性液晶互變性液晶 單變性液晶單變性液晶 可用作具有存儲效應的液晶顯示器。可用作具有存儲效應的液晶顯示器。 T1T2T1T2三. 什么是液晶41、近晶相液晶、近晶相液晶Smetic 由棒狀

9、或條狀分子組成，由棒狀或條狀分子組成，分子陳列成層，層內分子長分子陳列成層，層內分子長軸相互平行，其方向可以垂軸相互平行，其方向可以垂直于層面，或與層面成傾斜直于層面，或與層面成傾斜陳列。分子陳列具有二維有陳列。分子陳列具有二維有序，在光學上具有正性雙折序，在光學上具有正性雙折射性。射性。 近晶相經常出如今較低近晶相經常出如今較低溫度區域內。溫度區域內。 三. 什么是液晶5近晶相液晶最常見的近晶相：最常見的近晶相：1SA相相 SA相具有層狀陳列構造，分子長軸相具有層狀陳列構造，分子長軸在層內彼此平行，并垂直于層平面。分在層內彼此平行，并垂直于層平面。分子可以繞長軸自在旋轉，光學上具有單子可以繞

10、長軸自在旋轉，光學上具有單軸晶體特征，光軸垂直于層平面。軸晶體特征，光軸垂直于層平面。2SB相相 SB相分子成層陳列，在分子軸矢量相分子成層陳列，在分子軸矢量方向上無長程有序性。在層內分子成六方向上無長程有序性。在層內分子成六角面心外形，分子軸成六角層狀構造，角面心外形，分子軸成六角層狀構造，垂直于層平面，具有正光性單軸晶體特垂直于層平面，具有正光性單軸晶體特征。征。SMECTIC ASMECTIC B三. 什么是液晶6 3SC相 SC相液晶每層分子的指向矢都均勻地傾斜一個角度，分子傾斜的這個方位角可以是恣意的，也可以沿層的法線方向呈螺旋分布。SMECTIC C三. 什么是液晶72 向列相液晶

11、Nemetic 向列相液晶由長徑比很大的棒狀分子組成，分子質心沒有長程有序性，分子不能陳列成層，它能上下、左右、前后挪動，只在分子長軸方向上堅持相互平行或近于平行。 向列相液晶具有單軸晶體的光學特性，在電學上又具有明顯的介電各向異性。三. 什么是液晶8向列相液晶 三. 什么是液晶9膽甾相液晶3 膽甾相液晶Cholesteric 膽甾相液晶呈扁平狀，陳列成層，層內分子相互平行。分子長軸平行于層平面，不同層的分子長軸方向稍有變化，沿層的法線方向陳列成螺旋狀構造。P 膽甾相液晶的螺距約為300nm，與可見光波長同一量級。這個螺距會隨外界溫度、電場條件不同而改動。 膽甾相液晶的特性：1呈負性的單軸光學

12、特性，光軸與分子層垂直，沿該軸向的折射率很小；2它的旋光性很強達每毫米幾萬度，遠高于石英晶體；3它的螺距極易受外力而改動，故可用調理螺距的方法對外界光進展調制；三. 什么是液晶10向列相液晶加入旋光物質加入消旋物質膽甾相液晶4當入射光與光軸成角度時，由布拉格干涉方程： n=Psin n=0、1、2、只需滿足上述方程的入射光才干產生強干涉，成為反射光。5由于膽甾相液晶分子的螺旋陳列還使其在特定波長范圍內具有圓偏振二向色，即對某一特定分量的圓偏振光可以全部經過，而對另一特定分量的圓偏振光那么被全反射。 三. 什么是液晶11三. 什么是液晶12膽甾相液晶的用途：膽甾相液晶的用途：1利用膽甾相液晶的選

13、擇性光反射，制造利用膽甾相液晶的選擇性光反射，制造感溫變色的測溫元件；感溫變色的測溫元件；2用于向列液晶的添加劑，使向列液晶構用于向列液晶的添加劑，使向列液晶構成焦錐構造陳列，用于相變顯示；成焦錐構造陳列，用于相變顯示；3可以引導液晶在液晶盒內構成沿面可以引導液晶在液晶盒內構成沿面180、270等扭曲陳列，制成超扭曲顯示。等扭曲陳列，制成超扭曲顯示。NematicSmectic ASmectic CSmectic C*Cholecteric三. 什么是液晶13四. 液晶的物理性質1有序參量有序參量21(3cos1)2S 分子排布的有序程度為“有序參量 ，用“S表示。定義為：像各向同性液體那樣，

14、分子長軸取向完全無序的場所，S0；一切分子完全平行取向的理想液晶，S1。通常，向列液晶的有序化參數S也與溫度相關，取值有一定范圍，普通S0.30.8。()K TcTSTc物理性質的各向異性：物理性質的各向異性： 從分子角度察看，液晶的分子普通都是剛性的棒狀分子。從分子角度察看，液晶的分子普通都是剛性的棒狀分子。由于分子頭尾、側面所接的分子集團不同，使液晶分子在由于分子頭尾、側面所接的分子集團不同，使液晶分子在長軸和短軸兩個方向上具有不同的性質，成為極性分子。長軸和短軸兩個方向上具有不同的性質，成為極性分子。液晶具有液體的流動性和晶體的異向性，沿分子長軸有序液晶具有液體的流動性和晶體的異向性，沿

15、分子長軸有序方向和短軸有序方向上的宏觀物理性質出現不同。方向和短軸有序方向上的宏觀物理性質出現不同。 沿分子長軸方向，稱為平行沿分子長軸方向，稱為平行(/)方向，而垂直方向，而垂直()方方向那么是指沿液晶分子集合體的平均短軸方向。向那么是指沿液晶分子集合體的平均短軸方向。物理性質：物理性質： 折射率折射率n、介電常數、介電常數、磁化率、磁化率、電導、電導、粘度、粘度等。等。四. 液晶的物理性質2 介電異向性/-是液晶顯示器件原理的根底。四. 液晶的物理性質3液晶1. 介電各向異性正性液晶NP)：偶極矩平行于分子長軸。 1020負性液晶Nn)：偶極矩垂直于分子長軸。介電轉換液晶DT)：在低頻電場

16、或高頻電場作用下，分子長軸方向與分子永久電偶極矩的夾角可由0到/2變化。正負性液晶在電場作用下分子的行為1200液晶液晶 /、 、的丈量方法：的丈量方法： 由于大多數的液晶磁化率各向異性由于大多數的液晶磁化率各向異性是正值，因此在外磁場是正值，因此在外磁場中液晶的分子長軸將平行于外磁場取向。中液晶的分子長軸將平行于外磁場取向。 電容丈量：電容丈量： 四. 液晶的物理性質4C=C/(電場和外加磁場的方向一致)C(電場和外加磁場的方向相互垂直)/0,CC0,CC/00CCCCC /和還取決于施加電場的頻率。四. 液晶的物理性質4介電常數/和與頻率的關系2. 折射率的各向異性 n= n/ - n，n0表示單軸正晶體，n0表示單軸負晶體。n與偏振、旋光、折射、干涉所引起的電光效應有直接關系。3. 電阻率和電導率的各向異性 液晶的電阻率的數量級普通為1081012cm，它接近于半導體和絕緣體的邊境。 小表示雜質離子較多，也就是液晶的純度較差，普通時，振動方向與入射口處的n平行的入射光隨著n的扭曲而旋轉，在出射口以與n平行的振動方向射出。而振動方向與n垂直的入射光，在出射口以與n垂直的振動方向射出。對于以其他方向振動的入射光。對應于從入射口到出射口液晶的位相差