液晶显示数字原理

晶体．
▪ 液晶材料是液晶显示器件的主体。无论哪 一种液晶显示器都是以下述原理为基础进 行工作的，即通过电场或热等外场的作用， 使液晶分子从特定的初始排 列状态转变为
其他排列状态，随着液晶分子排列方式的 改变，其表现出来的光学特性（双折射特 性）发生相应改变，最终变换为明暗视觉 变化。
❖ 现在普通的TFT有源矩阵液晶显示器采用的工作 方式都是TN(Twisted Nematic)模式的常白方式 （Normally White）。TN模式的最重要特点是
液晶显示数字原理
0710308 苏孟譞
我们一般都认为物质像水一样都有 三态，分别是固态液态跟气态．其 实物质的三态是针对水而言，对于 不同的物质，可能有其它不同的状 态存在．以我们要谈到的液晶态而 言，是介于固体跟液体之间的一种 状态，其实这种状态仅是材料的一 种相变化的过程，只要材料具有上 述的过程，即在固态及液态间有此 状态存在，物理学家便称之为液态
❖ 在上图两偏振片上加上透明电极C和D，如图 所示。
❖
C
❖ Pa
Pb
❖
D
❖
M
透明电极C的形状就是要显示数字的形状。未 加电压时，从Pa光线透过Pb，经镜M反射向上， 再从Pa出来，电极及电极外的面积上，都呈现 黄白色。
当加上电压时，电极之间的向列相液晶就受到 电场力，而顺着顺着电场方向竖立起来。这样， 从Pa入射的光线就不再受到液晶分子的扭转， 不能通过Pb，就被吸收，故透明电极的范围内 就呈现黑色，也就是显示出黑色的数目来。当 电压一旦撤去，液晶分子就回复原有的扭转状 态，故透明电极又回复黄白色。
❖
(disk)
胆 固 醇 液
碟 状 液 晶
液晶数字显示的应用
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介电系数ε(dielectric permittivity)
将介电系数分成两个方向的分量，分别是ε//(与指 向矢平行的分量)与ε⊥(与指向矢垂直的分量)．当 ε//＞ε⊥便称之为介电系数异方性为正型的液晶， 可以用在平行配位．而ε//＜ε⊥则称之为介电系数 异方性为负型的液晶，只可用在垂直配位的光电 效应．当有外加电场时，液晶分子会因介电系数 异方性为正或是负值，来决定液晶分子的转向是 平行或是垂直于电场，决定光的穿透与否．现在 TFT LCD上常用的TN型液晶大多是属于介电系数 正型的液晶．当介电系数异方性Δε(=ε//-ε⊥)越大 时，液晶的临界电压(threshold voltage)就会越 小，这样一来液晶便可以在较低的电压操作．
❖ 液晶显示器所需的电压在1.5V左右，而且消 耗的电流极少，故其用途愈来愈大。
❖ 液晶显示器的上下两集，是用交流方形电波 而不是直流电压，这是为了避免产生电解或 电镀作用。
层 状 液 晶
线 状 液 晶
晶）
液晶小常识 --------液晶的分类
❖
(Sematic)
❖
(Nematic
❖
(cholesteric)
液晶盒的设置满足摩根条件（其具体表述为：液
晶分子的扭曲螺距和其折射率各向异性的乘积远 大于入射光波长的一半，即 Δnd »λ/2百度文库，这样 光在通过该一层时，其偏振面发生的旋转就与波
长无关，（或者说当满足摩根条件时，不同波长 的入射光经过液晶层后各自偏振面产生的旋转角
度是一样的）；液晶盒中充满Np（正性向列相），
液晶分子沿面排列，且分子长轴在上下玻璃基片 之间连续扭曲90º，上下偏振片正交设置。
TN盒子的工作原理如下图1.1所示：在断开态，由 于满足摩根条件，而且起偏器的偏振化方向与下基 板表面处液晶分子指向矢平行，所以经起偏器获得 的 入射线偏光射入液晶层后会随着液晶分子的逐步 扭曲同步旋转（这就是所谓的：旋光效应），当到 达上基板时其偏振面旋转达到90º，此时其偏振方 向变成与检偏 器的偏振化方向平行，这样该线偏光 就可以穿过检偏器而展现亮态显示（由于无电场时 为白画面，所以称之为“常白方式”）。当我们给 液晶盒施加一个大于阈值 Vth的电压时，Np型向列 液晶分子的扭曲结构就会被破坏，变成沿电场方向 倾斜排列；当外加电压达到2Vth时，除上下基板表 面处分子外其它所有液晶分子 都变成沿电场方向再 排列，这时TN盒的90º旋光性能消失，正交偏振片 之间的液晶盒失去透光作用，从而得到暗态显示。