LCD显示技术演讲稿.ppt
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度η，在液晶分子长轴方向和与其垂直方向有 很大不同，即存在各向异性。
• 液晶分子排列的有序化参数
S
1 2
3cos2 1
优选
11
液晶分子排列的有序化参数
S
1 2
3cos2 1
• n：着眼于全体液晶分子时液
晶分子长轴的择优取向
• θ：个别分子长轴方向a与n偏
离的角度
• < >表示全空间取平均
液晶方向n与分子取向a的空间关系
液晶显示是利用液晶盒的光变换进行显示， 属于非主动发光型（受光型）显示。
优选
7
LCD的特征
优点：
• 由于低功耗(几至几十微瓦每平方厘米)，利用电池即可长时间运
行，属于省能源型;
• 低电压运行(几十伏特)，可由IC直接驱动，驱动电子回路小型、
简单。
• 元件为薄型(几毫米)，而且从大型显示(对角线长几十厘米)到小
优选
12
S=0，完全无序，各向同性液体 S=1，完全平行，理想液晶 S=0.3~0.8，向列液晶，与温度有关；
优选
13
液晶用于显示的物理性能
折射率的各向异性与各种光学性能
• 折射率各向异性 • 液晶具有与光学单轴性晶体同样的各向异性折
射率，显示出双折射性
• 单轴双折射晶体主折射率：
• no ：电矢量振动方向垂直于光轴的通常光的折射率 • ne ：电矢量振动方向平行于光轴的异常光的折射率
优选
16
各种光学性质
• 光行进方向偏向取向n的方向
• 速度与折射率成反比
优选
17
偏光状态及偏光振动方向发生变化
• θ =0, π /2, 偏光状态不变 • 0<θ<π/2，沿z前进同时振动状态发生连续变化
优选
18
入射偏光左右旋光，选择性光散射
当液晶扭曲的螺距P与入 射光波长相比大很多时， 发生旋光
• 其各种光学性质，如旋光性、选
择性光散射，圆偏光等都基于这 种结构；
优选
6
液晶与显示
在用于液晶显示的情况下，液晶的特定 的初始分子排列，在电压及热等的作用下， 其分子排列发生有别于其他分子排列的变 化。伴随这种分子排列的变化，液晶盒的 双折射性、旋光性、二色性、光散射性、 旋光分散等各种光学性质的变化可以转变 为视觉变化。
方式的有机化合物。
优选
3
液晶
按排列方式分：
• 层列液晶：棒状分子平行排列成层状，与层面
近似垂直，易层间滑动，粘度比通常液体高；
优选
4
液晶
层列液晶 向列液晶：分子以相同方向平行排列，不
存在层状，分子沿长轴方向自由移动，富 于流动性，粘度较小；
优选
5
液晶
层列液晶
向列液晶
胆甾相液晶：分子长轴在层面 内与向列液晶相似平行排列成 层状，相邻层分子长轴取向方 向存在差别，形成螺旋结构
• 与液晶旋光方向相同的的旋光成分发生反射； • 与液晶旋光方向相反的的旋光成分发生透射；
优选
20
施加电场引起分子排列的变化
在施加电场作用下，液晶分子排列发生变 化导致光学性质发生变化，是由于
• 液晶的介电常数各向异性与电场的相互作用； • 或是具有铁电性的液晶的自发极化与电场的相
互作用产生的；
优选
14
对于层列和向列液晶：n的方向相当于光 轴方向
• 与取向n分别呈垂直和呈平行关系的振动光的
折射率取，n , n// ，由图可见
nnoe
n n//
n ne no n// n 0
称为光学正液晶
优选
15
对于胆甾相液晶：螺旋轴相当于光轴
n// n
n ne no 0
称为光学负液晶
• 平行入射，则平行出射 • 垂直入射，则垂直出射 • 对于其他方向振动的入射光，
根据液晶厚度不同，出射圆、 椭圆、直线任一种偏振光。
平行和垂 直都是相 对入口或 出口的分 子取向而 言的
优选
19
入射偏光左右旋光，选择性光散射
当液晶扭曲的螺距P与入射光波长相比不 大的通常的胆甾相，发生选择性光散射
优选
21
施加电场引起分子排列的变化
• 液晶的△ε为正或负，是由液晶的分子结构决定的
• 设定初始分子排列
//
• 全体液晶分子取向n平行或垂直电极基板
优选
22
对具有各向异性介电常数△ε的液晶施加
电场E，电场能量密度：
fe
1 2
2
1 2
n E2
分子排列取电场能量密度最低的状态
• 对△ε>0, 发生n与E平行的再排列，与基板垂直
• 对△ε<0, 发生n与E垂直的再排列，与基板平行
优选
23
LCD的各种显示方式及工作原理和特性
液晶的电气光学效应及显示方式
优选
24
扭曲向列(Twisted Nematic，TN)型
结构：10 μm厚的△ε>0的TN液晶，
• 扭曲螺距与可见光波长相比大得多。
分子排列变化：扭曲（90°）→垂直 光学现象：明→暗的变化
型显示(对角线长几毫米)都可以满足，特别适用于便携式装置;
• 属于非主动发光型显示，即使在明亮的场所，显示也是鲜明的; • 容易实现彩色显示，因此便于显示功能的扩大及显示的多样化; • 可以进行投影(扩大)显示及组合(集成)显示，因此容易实现大画
面显示(对角线为数米的显示)。
优选
8
LCD的特征
缺点
• 由于属于非主动发光型，在采用反射方式进行
显示时，在比较暗的场所，显示不够鲜明；
• 在需要鲜明的显示及彩色显示的场合，需要背
置光；
• 一般说来，显示对比度与观察方向相关，因此，
视角的扩大受到限制；
• 响应时间与周围温度有关，低温(-30℃～-40℃)
时工作不能充分保证；
优选
9ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
韩国 LG电子公司开发出了代号为 “ L1970HR ” 的全球响应时间最快的液晶显示器，这款显示 器的对比度在全球也是最高的。
LCD显示技术
《电子显示》 田民波 编著 清华大学出版社
优选
1
液晶与液晶显示器 （liquid crystal display, LCD）
优选
2
液晶与液晶显示器
液晶：在一定温度范围内，从外观看属于具有 流动性的液体，但同时又是具有光学双折射性 的晶体。
• 处于固体相和液体相中间状态的液晶相； • 具有上述液晶相的物质； • 分子形状为细长的棒状或扁平板状的具有某种特殊排列
LG电子公司表示，新开发液晶显示器的灰阶响 应时间(gray-to-gray 也就是从一个灰度画面到 另一个灰度画面)为2毫秒。
这款液晶显示器的对比度为1600比1，也是液晶 显示器中最高的对比度。
优选
10
液晶用于显示的物理性能
物理性质的各向异性
• 折射率n，介电常数ε，磁化率χ，电导率σ，粘
• 液晶分子排列的有序化参数
S
1 2
3cos2 1
优选
11
液晶分子排列的有序化参数
S
1 2
3cos2 1
• n：着眼于全体液晶分子时液
晶分子长轴的择优取向
• θ：个别分子长轴方向a与n偏
离的角度
• < >表示全空间取平均
液晶方向n与分子取向a的空间关系
液晶显示是利用液晶盒的光变换进行显示， 属于非主动发光型（受光型）显示。
优选
7
LCD的特征
优点：
• 由于低功耗(几至几十微瓦每平方厘米)，利用电池即可长时间运
行，属于省能源型;
• 低电压运行(几十伏特)，可由IC直接驱动，驱动电子回路小型、
简单。
• 元件为薄型(几毫米)，而且从大型显示(对角线长几十厘米)到小
优选
12
S=0，完全无序，各向同性液体 S=1，完全平行，理想液晶 S=0.3~0.8，向列液晶，与温度有关；
优选
13
液晶用于显示的物理性能
折射率的各向异性与各种光学性能
• 折射率各向异性 • 液晶具有与光学单轴性晶体同样的各向异性折
射率，显示出双折射性
• 单轴双折射晶体主折射率：
• no ：电矢量振动方向垂直于光轴的通常光的折射率 • ne ：电矢量振动方向平行于光轴的异常光的折射率
优选
16
各种光学性质
• 光行进方向偏向取向n的方向
• 速度与折射率成反比
优选
17
偏光状态及偏光振动方向发生变化
• θ =0, π /2, 偏光状态不变 • 0<θ<π/2，沿z前进同时振动状态发生连续变化
优选
18
入射偏光左右旋光，选择性光散射
当液晶扭曲的螺距P与入 射光波长相比大很多时， 发生旋光
• 其各种光学性质，如旋光性、选
择性光散射，圆偏光等都基于这 种结构；
优选
6
液晶与显示
在用于液晶显示的情况下，液晶的特定 的初始分子排列，在电压及热等的作用下， 其分子排列发生有别于其他分子排列的变 化。伴随这种分子排列的变化，液晶盒的 双折射性、旋光性、二色性、光散射性、 旋光分散等各种光学性质的变化可以转变 为视觉变化。
方式的有机化合物。
优选
3
液晶
按排列方式分：
• 层列液晶：棒状分子平行排列成层状，与层面
近似垂直，易层间滑动，粘度比通常液体高；
优选
4
液晶
层列液晶 向列液晶：分子以相同方向平行排列，不
存在层状，分子沿长轴方向自由移动，富 于流动性，粘度较小；
优选
5
液晶
层列液晶
向列液晶
胆甾相液晶：分子长轴在层面 内与向列液晶相似平行排列成 层状，相邻层分子长轴取向方 向存在差别，形成螺旋结构
• 与液晶旋光方向相同的的旋光成分发生反射； • 与液晶旋光方向相反的的旋光成分发生透射；
优选
20
施加电场引起分子排列的变化
在施加电场作用下，液晶分子排列发生变 化导致光学性质发生变化，是由于
• 液晶的介电常数各向异性与电场的相互作用； • 或是具有铁电性的液晶的自发极化与电场的相
互作用产生的；
优选
14
对于层列和向列液晶：n的方向相当于光 轴方向
• 与取向n分别呈垂直和呈平行关系的振动光的
折射率取，n , n// ，由图可见
nnoe
n n//
n ne no n// n 0
称为光学正液晶
优选
15
对于胆甾相液晶：螺旋轴相当于光轴
n// n
n ne no 0
称为光学负液晶
• 平行入射，则平行出射 • 垂直入射，则垂直出射 • 对于其他方向振动的入射光，
根据液晶厚度不同，出射圆、 椭圆、直线任一种偏振光。
平行和垂 直都是相 对入口或 出口的分 子取向而 言的
优选
19
入射偏光左右旋光，选择性光散射
当液晶扭曲的螺距P与入射光波长相比不 大的通常的胆甾相，发生选择性光散射
优选
21
施加电场引起分子排列的变化
• 液晶的△ε为正或负，是由液晶的分子结构决定的
• 设定初始分子排列
//
• 全体液晶分子取向n平行或垂直电极基板
优选
22
对具有各向异性介电常数△ε的液晶施加
电场E，电场能量密度：
fe
1 2
2
1 2
n E2
分子排列取电场能量密度最低的状态
• 对△ε>0, 发生n与E平行的再排列，与基板垂直
• 对△ε<0, 发生n与E垂直的再排列，与基板平行
优选
23
LCD的各种显示方式及工作原理和特性
液晶的电气光学效应及显示方式
优选
24
扭曲向列(Twisted Nematic，TN)型
结构：10 μm厚的△ε>0的TN液晶，
• 扭曲螺距与可见光波长相比大得多。
分子排列变化：扭曲（90°）→垂直 光学现象：明→暗的变化
型显示(对角线长几毫米)都可以满足，特别适用于便携式装置;
• 属于非主动发光型显示，即使在明亮的场所，显示也是鲜明的; • 容易实现彩色显示，因此便于显示功能的扩大及显示的多样化; • 可以进行投影(扩大)显示及组合(集成)显示，因此容易实现大画
面显示(对角线为数米的显示)。
优选
8
LCD的特征
缺点
• 由于属于非主动发光型，在采用反射方式进行
显示时，在比较暗的场所，显示不够鲜明；
• 在需要鲜明的显示及彩色显示的场合，需要背
置光；
• 一般说来，显示对比度与观察方向相关，因此，
视角的扩大受到限制；
• 响应时间与周围温度有关，低温(-30℃～-40℃)
时工作不能充分保证；
优选
9ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
韩国 LG电子公司开发出了代号为 “ L1970HR ” 的全球响应时间最快的液晶显示器，这款显示 器的对比度在全球也是最高的。
LCD显示技术
《电子显示》 田民波 编著 清华大学出版社
优选
1
液晶与液晶显示器 （liquid crystal display, LCD）
优选
2
液晶与液晶显示器
液晶：在一定温度范围内，从外观看属于具有 流动性的液体，但同时又是具有光学双折射性 的晶体。
• 处于固体相和液体相中间状态的液晶相； • 具有上述液晶相的物质； • 分子形状为细长的棒状或扁平板状的具有某种特殊排列
LG电子公司表示，新开发液晶显示器的灰阶响 应时间(gray-to-gray 也就是从一个灰度画面到 另一个灰度画面)为2毫秒。
这款液晶显示器的对比度为1600比1，也是液晶 显示器中最高的对比度。
优选
10
液晶用于显示的物理性能
物理性质的各向异性
• 折射率n，介电常数ε，磁化率χ，电导率σ，粘