液晶技术第一章_PPT幻灯片
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液晶PPT课件
高分子液晶
对于高分子液晶来讲，致晶单元如果处在高分 子主链上，即成为主链型高分子液晶。而如果致晶 单元是通过一段柔性链作为侧基与高分子主链相 连，形成梳状结构，则称为侧链型高分子液晶。主 链型高分子液晶和侧链型高分子液晶不仅在液晶形 态上有差别，在物理化学性质方面往往表现出相当 大的差异。一般而言，主链型高分子液晶为高强 度、高模量的结构材料，而侧链型高分子液晶为具 有特殊性能的功能高分子材料。
高分子液晶
按照液晶的形成条件不同，可将其主要分 为热 致性和溶致性两大类。热致性液晶是依靠温度的变 化，在某一温度范围形成的液晶态物质。液晶态物 质从浑浊的各向异性的液体转变为透明的各向同性 的液体的过程是热力学一级转变过程，相应的转变 温度称为清亮点，记为Tcl。不同的物质，其清亮点 的高低和熔点至清亮点之间的温度范围是不同的。
高分子液晶
在致晶单元的端部通常还有一个柔软、易 弯曲 的基团R，这个端基单元是各种极性的或非极性的 基团，对形成的液晶具有一定稳定作用，因此也是 构成液晶分子不可缺少的结构因素。常见的R包括 —R’、 —OR’、 —COOR’、 —CN、 —OOCR’、 —COR’、 —CH=CH—COOR’、 —Cl、 —Br、 —NO2等。
高分子液晶
根据分子排列的形式和有序性的不同，液 晶有 三种结构类型：近晶型、向列型和胆甾型。（见图 1）。
近晶型 胆甾型
向列型 图1 液晶结构示意图
高分子液晶
（1）近晶型液晶（smectic liquid crystals，S） 近晶型液晶是所有液晶中最接近结晶结
构的一 类，因此得名。在这类液晶中，棒状分子互相平行 排列成层状结构。分子的长轴垂直于层状结构平 面。层内分子排列具有二维有序性。但这些层状结 构并不是严格刚性的，分子可在本层内运动，但不 能来往于各层之间。因此，层状结构之间可以相互 滑移，而垂直于层片方向的流动却很困难。
液晶基础知识PPT课件
2
液晶的诞生 （2）
❖ 公元1968年，在美国RCA公司（收音机与电视的发 明公司）的沙诺夫研发中心，工程师们发现液晶分 子会受到电压的影响，改变其分子的排列状态，并 且可以让射入的光线产生偏转的现象。利用此一原 理，RCA公司发明了世界第一台使用液晶显示的屏 幕。尔后，液晶显示技术被广泛的用在一般的电子 产品中，计算器、电子表、手机屏幕、医院所使用 的仪器（因为有辐射计量的考虑）或是数字相机上 面的屏幕等等。
21
介电常数ε
❖ 我们可以将介电系数分开成两个方向的分量, 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, 只可用在垂直配位才能 有所需要的光电效应. 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, 来决定光的穿透 与否。
19
粘滞常数K（2）
❖ 粘滞常数K 受温度影响较大。 ❖ 影响液晶分子的转动速度与反应时间
(response time), 其值越小越好.
20
介电常数ε
❖ 液晶分子中的电子结构，都具备着很强的电 子共轭运动能力，所以当液晶分子受到外加 电场的作用，便很容易的被极化产生感应偶 极性（induced dipolar），这也是液晶分子 之间互相作用力量的来源。
22
介电常数ε
❖ 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⊥)越大的时候, 则液晶的临界电压 (threshold voltage)就会越小. 这样一来液晶 便可以在较低的电压操作.
液晶的诞生 （2）
❖ 公元1968年，在美国RCA公司（收音机与电视的发 明公司）的沙诺夫研发中心，工程师们发现液晶分 子会受到电压的影响，改变其分子的排列状态，并 且可以让射入的光线产生偏转的现象。利用此一原 理，RCA公司发明了世界第一台使用液晶显示的屏 幕。尔后，液晶显示技术被广泛的用在一般的电子 产品中，计算器、电子表、手机屏幕、医院所使用 的仪器（因为有辐射计量的考虑）或是数字相机上 面的屏幕等等。
21
介电常数ε
❖ 我们可以将介电系数分开成两个方向的分量, 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, 只可用在垂直配位才能 有所需要的光电效应. 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, 来决定光的穿透 与否。
19
粘滞常数K（2）
❖ 粘滞常数K 受温度影响较大。 ❖ 影响液晶分子的转动速度与反应时间
(response time), 其值越小越好.
20
介电常数ε
❖ 液晶分子中的电子结构，都具备着很强的电 子共轭运动能力，所以当液晶分子受到外加 电场的作用，便很容易的被极化产生感应偶 极性（induced dipolar），这也是液晶分子 之间互相作用力量的来源。
22
介电常数ε
❖ 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⊥)越大的时候, 则液晶的临界电压 (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PPT
神奇的高分子材料 ——LC液晶
人们熟悉的物质状态（又称相）为气、液、固， 较为生疏的是电浆和液晶。
1888年，奥地利植物学家莱尼茨尔（F.Reinitzer， 1857－1927）在加热胆甾醇苯甲酸酯试验时发现，当 加热使温度升到一定程度（大约145℃时）后固体结晶 开始溶解，成为呈混浊态的粘稠液体；如果继续加热到 179℃时，它似乎再次熔化，变成清澈透明的液体。后 来，德国物理学家莱曼（O.Lehmann，1855－1922） 又通过偏光显微镜发现这种材料具有双折射现象，他阐 释了这一现象，并提出“液晶”（即液态晶体，Liquid Crystal，LC）这一学术用语。之后，人们便公认这莱尼 茨尔和莱曼是液晶的发现者与创始人。
液 晶 的 特 性 与 效 应
知道了液晶的这些效应，又该将其如何 应用于实际你呢？
当今科技时代，液晶显示技术已 从技术上简单地说，液晶面板 对显示显像产品结构产生了深刻 包含了两片相当精致的无钠玻 液晶显示材料具有明显 影响，大大促进了微电子技术和 璃素材，称为Substrates，中 的优点：驱动电压低、功耗 光电信息技术发展，液晶显示装 间夹着一层液晶。当通电时该 微小、可靠性高、显示信息量 置也已成为传递信息的压倒一切 回路导通，液晶分子排列变得 大、彩色显示、无闪烁、对人体 的工具。每个人在其生活中都会 有秩序，使光线容易通过；不 无危害、生产过程自动化、成本 与相关的液晶装置打交道，你的 通电时排列混乱，阻止光线 低廉、可以制成各种规格和类型 手表、袖珍计算器、音响设备、 通过。这样就得以让液晶实现 的液晶显示器，便于携带等。 你汽车上的车速表或钟表，很可 如闸门般地阻隔或让光线穿透 由于这些优点。用液晶材料 能你家中的电器都带有液晶显示。 的效果。再经过颜色叠加和 制成的计算机终端和电视 当然液晶设备也有它的缺点，如 拼凑，就可以使液晶显示器 可以大幅度减小 清晰度仍然有限。目前，大量的 展现出绚丽的颜色。 体积等。 研究工作正在围绕该问题展开并 不断取得可人的进展。
人们熟悉的物质状态（又称相）为气、液、固， 较为生疏的是电浆和液晶。
1888年，奥地利植物学家莱尼茨尔（F.Reinitzer， 1857－1927）在加热胆甾醇苯甲酸酯试验时发现，当 加热使温度升到一定程度（大约145℃时）后固体结晶 开始溶解，成为呈混浊态的粘稠液体；如果继续加热到 179℃时，它似乎再次熔化，变成清澈透明的液体。后 来，德国物理学家莱曼（O.Lehmann，1855－1922） 又通过偏光显微镜发现这种材料具有双折射现象，他阐 释了这一现象，并提出“液晶”（即液态晶体，Liquid Crystal，LC）这一学术用语。之后，人们便公认这莱尼 茨尔和莱曼是液晶的发现者与创始人。
液 晶 的 特 性 与 效 应
知道了液晶的这些效应，又该将其如何 应用于实际你呢？
当今科技时代，液晶显示技术已 从技术上简单地说，液晶面板 对显示显像产品结构产生了深刻 包含了两片相当精致的无钠玻 液晶显示材料具有明显 影响，大大促进了微电子技术和 璃素材，称为Substrates，中 的优点：驱动电压低、功耗 光电信息技术发展，液晶显示装 间夹着一层液晶。当通电时该 微小、可靠性高、显示信息量 置也已成为传递信息的压倒一切 回路导通，液晶分子排列变得 大、彩色显示、无闪烁、对人体 的工具。每个人在其生活中都会 有秩序，使光线容易通过；不 无危害、生产过程自动化、成本 与相关的液晶装置打交道，你的 通电时排列混乱，阻止光线 低廉、可以制成各种规格和类型 手表、袖珍计算器、音响设备、 通过。这样就得以让液晶实现 的液晶显示器，便于携带等。 你汽车上的车速表或钟表，很可 如闸门般地阻隔或让光线穿透 由于这些优点。用液晶材料 能你家中的电器都带有液晶显示。 的效果。再经过颜色叠加和 制成的计算机终端和电视 当然液晶设备也有它的缺点，如 拼凑，就可以使液晶显示器 可以大幅度减小 清晰度仍然有限。目前，大量的 展现出绚丽的颜色。 体积等。 研究工作正在围绕该问题展开并 不断取得可人的进展。
液晶显示器原理PPT课件
示，多用于液晶电视、摄像机的液晶显示器、掌上游戏机等。
•
(3)DSTN-lED由于支持的彩色数有限，多用于早期的
笔记本计算机。
•
(4)FFT-IED则采用与TN系列LCD截然不同的显示方式，
性能较好，被广泛用于笔记本计算机和台式显示器。
1
第1页/共23页
TN型液晶彩电的原理
• TN型Twisted Nematic即扭曲向列型液晶彩电是在两片平行 放置的偏光板之间
•
RF电视信号、CVBS复合电视信号、s-Video信号、色差分
量信号等经模拟电视信号处理模块处理后，形成模拟Y、U、
V(或R、G、B)信号及行场同步信号给模拟信号／数字信号转换
模块进行A／D转换，成为24位数字Y、U、V(或R、G、B)信号。
该信号再经隔行／逐行转换处理，形成标准逐行格式的数字Y、
由于在两片玻璃板之间可以划分出不同的区域，且每一个区域都用电场进 行控制，这些不同的区域叫子像素。不同彩色滤光片放不同彩色滤光片放在每个 子像素的后面，当光透过时，就可以显示出全色的图像来。
第3页/共23页
TFT型液晶彩电的原理
•
TFT型液晶彩电的原理与TN型彩电的原理大致相同，也是由玻
璃基板、ITO膜、配向膜、偏光板等组成，采用两夹层间充填液晶分
点阵(点距为o．297mm)和分辨率极高的图像。同时，先进
的电子控制技术使液晶光阀产生1677万(256×256×256)种R、
G、B颜色变化，还原真实的亮度、色彩度，并再现纯真的图
像。
9
第9页/共23页
液晶电视的成像原理
10
第10页/共23页
液晶显示器中的背光灯
• 因为液晶材料本身并不发光，所以在显示屏两边 设有作为光源的灯管，而在 液晶显示器的背面设有 一块背光板(或均匀光板)和反光膜，背光板是由荧 光物质组成的可以发射光线，其主要作用是提供均 匀的背景光源。背光板发出的光线 在穿过第一层偏 振过滤层之后进入包含成千上万的液晶颗粒的液晶 层，射人液晶物质中，液晶物质受电场的控制。
《液晶显示技术》ppt课件
80 40 20 10
5
= 0°
Yang, IDRC’91, p.68
4个区域 TN
180o
Storage Capacitor
270o
宽视角 有旋转位移线 反响摩擦; 光取向
q=10 20 30 40 50 90o
80 40 20 10 5
f=0 o
Chen et al, SID’95, p.865; Nam et al, SID’97, p.933
表了关于２７０度的超双折射效应的研讨成果 • 双折射控制方式〔ＥＣＢ〕： • 高分子分散液晶：利用液晶与高分子聚合物的光散射景象
的液晶，不需求偏振片 • 存储功能突出的相变方式：适用于功耗低、电池驱动的便
携式终端 • 高速呼应性突出的铁电液晶。
液晶技术的新进展
• 采用ＴＦＴ型ａｃｔｉｖｅ素子进展驱动 • 利用色滤光镜制造工艺发明颜色斑斓的画面 • 低反射液晶显示技术 • 先进的延续料界结晶硅液晶显示技术 • 超宽视角技术 • 超黑晶技术 • 超高开口率技术 • 反光低反射技术
普通的 MVA CR=10
优化的MVA 在一切的角度CR>10
颜色位移的改善
呼应时间的改善
Conventional MVA
New MVA + overdrive
Average: 29.3 ms
Average: 11.6 ms
三星的专利
Off-State (Black)
On-State (White)
的陈列方向发生变化，由于陈列方向的改动，按 照一定的偏振方向入射的光，将在液晶中发生双 折射景象。 • 3〕动态散射： • 4〕旋光效应： • 5〕宾主效应：
液晶显示器件的显示方式
5
= 0°
Yang, IDRC’91, p.68
4个区域 TN
180o
Storage Capacitor
270o
宽视角 有旋转位移线 反响摩擦; 光取向
q=10 20 30 40 50 90o
80 40 20 10 5
f=0 o
Chen et al, SID’95, p.865; Nam et al, SID’97, p.933
表了关于２７０度的超双折射效应的研讨成果 • 双折射控制方式〔ＥＣＢ〕： • 高分子分散液晶：利用液晶与高分子聚合物的光散射景象
的液晶，不需求偏振片 • 存储功能突出的相变方式：适用于功耗低、电池驱动的便
携式终端 • 高速呼应性突出的铁电液晶。
液晶技术的新进展
• 采用ＴＦＴ型ａｃｔｉｖｅ素子进展驱动 • 利用色滤光镜制造工艺发明颜色斑斓的画面 • 低反射液晶显示技术 • 先进的延续料界结晶硅液晶显示技术 • 超宽视角技术 • 超黑晶技术 • 超高开口率技术 • 反光低反射技术
普通的 MVA CR=10
优化的MVA 在一切的角度CR>10
颜色位移的改善
呼应时间的改善
Conventional MVA
New MVA + overdrive
Average: 29.3 ms
Average: 11.6 ms
三星的专利
Off-State (Black)
On-State (White)
的陈列方向发生变化，由于陈列方向的改动，按 照一定的偏振方向入射的光，将在液晶中发生双 折射景象。 • 3〕动态散射： • 4〕旋光效应： • 5〕宾主效应：
液晶显示器件的显示方式
液晶显示器原理及其制程论述PPT课件( 41页)
二、優缺點：
優點 1.Monitor造型多元化 2.產品EMI問題單純化 3.Monitor厚度減少 4.晶片功能整合,降低成本 5.面板廠利潤空間增大 6.產品應用領域較廣
缺點 1.尚無標準化的產品 2.因應客戶需求衍生品種多,設計投資增加 3.庫存管理問題
三.製程簡介
組立
組檢
漏電/接地 測試
粘接對位組立後之上下基板,及框出液晶 注入之範圍 導通TFT基板Gate側之Common電極與CF之 Common電極,使兩者等電位 注入液晶於面板內及將注入口以UV膠 塗封 液晶再配向,使液晶晶格排列均一化
PI 噴嘴
PI 膜印刷
Anylox Roller
Doctor Plate 印刷凸板
印刷 Roller
Scalar
LCM Timing Controller
3.3V
Scalar
Function
5.0V
TMDS RX
ADC
EDID
EDID
MCU OSD
Power Input
DC +12V
DVI-D Connector
Digital Image Signals
Analog D-Sub
Analog Image Signals
OSD Key Connector
To OSD Key Board
Smart Panel成品
直流電源 輸入
控制面板 (OSD)
Inverter -逆變器
電磁波干擾 遮沒鐵蓋
類比輸入 數位輸入
1024x768@60Hz 65MHz
• 1024:Dot(點) • 768:Line(掃描線) • 60:Hz(赫芝) • 65:MHz
液晶显示屏原理与维修课堂PPT
2.3液晶面板的构造与显示原理
Polarizer
上偏光片 LCD面板
Liquid Crystal
-----
-
ITO電極 TFT面板
Light
下偏光片
当液晶站立起來（和面板方向呈現90度）時，光线
不受液晶引导。
液晶和面板方向平行，光线可以穿透过去。
14
彩色滤光片产生红绿蓝三原色
2.4液晶显示技术对比—软屏与硬屏
全反射
传播到相 邻的棱镜
BEF BEF
回导光板实 现循环利用
28
4.3.3 反射片
反射片工作原理
-将向模组底面传播的光线反射回正面
29
4.3.4 扩散板
扩散板工作原理：普通扩散板
-光线经散射粒子发生折射、反射和散射现象
30
44.1.30.5.2导导光光板板的的工工作作原原理理
光线在导光板中以全反射传输
转控制透光，彩色滤光片产生三原色
12
2.3液晶面板显示原理-TFT-LCD
何谓TFT-LCD？
TFT ( Thin Film Transistor ) 薄膜電晶體
LCD ( Liquid Crystal Display ) 液晶顯示器
彩色滤光板CF
上偏光板
LC液晶层
ITO 电极
下偏光板
TFT
13
间隔剂 液晶分子 框胶
22
2024
Part Ⅳ 背光模组 主要器件
23
4.1背光源--LED
1.正向偏压下的载流子注入 2.电子与空穴复合辐射光子 3.光能传输
24
4.2 LED与Light Bar
LB的组成部分：
铝基板（部分用PCB板） LED灯 连接器，线材 导热胶
第一章液晶基础知识ppt课件
• 向列液晶有 n// n ，所以Δn>0，即向列 液晶一般都呈现正单轴晶体的光学性质。
• 胆甾型液晶具有负单轴晶体的光学性质，
这是因为：
1
nO 12(n//2 n2)2
ne n
nnenO0
液晶器件所基于的三种光学特性
由于液晶具有单轴晶体的光学各向异性，所以具有以下 光学特性： 1）能使入射光沿液晶分子偶极矩的方向偏转； 2）使入射的偏光状态，及偏光轴方向发生变化； 3）使入射的左旋及右旋偏光产生对应的透过或反射。 液晶器件基本就是根据这三种光学特设计制造的。
• 当入射光通过偏振片后成为线偏振光，在外电场 作用时，由线偏光经过扭曲向列液晶的旋光特性 决定，在出射处，检偏片与起偏片相互垂直，旋 转了90°的偏振光可以通过。因此呈透光态。
• 在有电场作用时，当电场大于阈值场强后，液晶 盒内液晶分子长轴都将沿电场方向排列，即与表 面呈垂直排列，此时入射的线偏振光不能得到旋 转，因而在出射处不能通过检偏片，呈暗态。
1 有序参量 2 各向异性 3 弹性常数 4 临界电场
1.3 液晶的光电特性
1 液晶的各向异性 2 液晶的双折射 3 液晶的电光效应
液晶的光电特性
• （1）液晶的各向异性
//
• P型液晶 （Δε>0）正介电各向异性液晶 • N型液晶（Δε<0）负介电各向异性液晶
液晶短轴方向ε∥ 液晶短轴方向ε⊥
P型液晶 N型液晶 阈值电压
2 液晶的双折射
向列相液晶 正单轴晶体光学性质 胆甾相液晶 负单轴晶体光学性质
2 液晶的双折射
由于液晶具有单轴晶体的光学各向异性,所以 具有以下光学特性:
1 能使入射光沿液晶分子偶极矩的方向偏转; 2 使入射光的偏光状态及偏光轴方向发生变化; 3 使入射的左旋及右旋偏光产生对应的透射或反射.
• 胆甾型液晶具有负单轴晶体的光学性质，
这是因为：
1
nO 12(n//2 n2)2
ne n
nnenO0
液晶器件所基于的三种光学特性
由于液晶具有单轴晶体的光学各向异性，所以具有以下 光学特性： 1）能使入射光沿液晶分子偶极矩的方向偏转； 2）使入射的偏光状态，及偏光轴方向发生变化； 3）使入射的左旋及右旋偏光产生对应的透过或反射。 液晶器件基本就是根据这三种光学特设计制造的。
• 当入射光通过偏振片后成为线偏振光，在外电场 作用时，由线偏光经过扭曲向列液晶的旋光特性 决定，在出射处，检偏片与起偏片相互垂直，旋 转了90°的偏振光可以通过。因此呈透光态。
• 在有电场作用时，当电场大于阈值场强后，液晶 盒内液晶分子长轴都将沿电场方向排列，即与表 面呈垂直排列，此时入射的线偏振光不能得到旋 转，因而在出射处不能通过检偏片，呈暗态。
1 有序参量 2 各向异性 3 弹性常数 4 临界电场
1.3 液晶的光电特性
1 液晶的各向异性 2 液晶的双折射 3 液晶的电光效应
液晶的光电特性
• （1）液晶的各向异性
//
• P型液晶 （Δε>0）正介电各向异性液晶 • N型液晶（Δε<0）负介电各向异性液晶
液晶短轴方向ε∥ 液晶短轴方向ε⊥
P型液晶 N型液晶 阈值电压
2 液晶的双折射
向列相液晶 正单轴晶体光学性质 胆甾相液晶 负单轴晶体光学性质
2 液晶的双折射
由于液晶具有单轴晶体的光学各向异性,所以 具有以下光学特性:
1 能使入射光沿液晶分子偶极矩的方向偏转; 2 使入射光的偏光状态及偏光轴方向发生变化; 3 使入射的左旋及右旋偏光产生对应的透射或反射.
《液晶显示技术》课件
提高分辨率和增加视角范围
总结词
高分辨率和大视角范围是液晶显示技术的重要发展方向，将有助于提升显示效果和用户 体验。
详细描述
目前，液晶显示技术已经可以实现高分辨率显示，但仍需进一步优化像素结构和排列方 式，以提高显示清晰度和细腻度。同时，通过采用特殊的视角控制技术，如广角补偿膜 和多层扩散器等，可以扩大液晶显示器的视角范围，使观众在不同角度都能获得良好的
环保
液晶显示器不含汞等有害物质，对环 境友好，符合绿色环保的要求。
缺点
视角有限
响应速度
液晶显示器的视角相对较小，超过一定角 度观看时，图像可能会出现失真或颜色失 真。
液晶显示器的响应速度相对较慢，对于高 速动态图像可能会出现模糊或拖尾现象。
价格较高
不适合阳光下使用
液晶显示器相比一些传统的CRT显示器，价 格较高，可能会增加采购成本。
1990年代至今
液晶显示技术不断创新发展， 分辨率、色彩表现、视角等技 术指标不断提升，应用领域不
断扩大。
液晶显示技术的应用领域
电子产品
液晶电视、显示器、笔记本电脑、平板电脑 、手机等。
医疗设备
血压计、血糖仪、监护仪等医疗设备的显示 屏。
工业控制
各种仪表盘、显示屏等。
安防监控
监控显示屏、摄像机取景器等。
《液晶显示技术》 ppt课件
contents
目录
• 液晶显示技术概述 • 液晶显示技术原理 • 液晶显示技术的主要类型 • 液晶显示技术的优缺点 • 液晶显示技术的发展趋势和未来展望 • 液晶显示技术的应用实例
01
CATALOGUE
液晶显示技术概述
液晶显示技术的定义
01
液晶显示技术是一种利用液晶材 料特性实现信息显示的平板显示 技术。
相关主题
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在液晶体内发生的弹性形变有3种基本形式，即展曲、扭曲和弯曲。
关于液晶分子在电场作用下分子再排列的理 论研究比较复杂，在这里只给出以下结论：
f E＝ 12｛K 1 ( 1 n ) 2 K 2 ( n 2 n ) 2 K 3 ( n 3 n ) 2 ( n • E ) 2 ｝
沿液晶分子长轴方向和短轴方向上的宏观物理性质是 不同的，这就是液晶的各向异性的实质。
一般称沿分子长轴平均方向为平行方向，称沿分子短 轴平均方向为垂直方向。
（1）介电各向异性
介电常数反映了在电场作用下介质极化的程度， 的数值可正可负，
根据实验发现：不同类型的液晶分子，液晶分子的长轴偏向于平行或
垂直于分子电偶极矩（电场的方向）。
1.2.2、液晶的各向异性
液晶的分子一般都是刚性的棒状分子，由于分子头尾、 侧面所接的分子集团不同，使液晶分子在长轴和短轴两个 方向上具有不同的性质，液晶分子是极性分子，由于分子 间的作用力，液晶分子集合在一起时，分子长轴总是互相 平行的，或有一个择优方向，液晶分子长轴的平均趋向的 单位矢量称为该液晶的指向矢。
胆固醇液晶(Cholesteric)
④碟状液晶(Disctic LC)
1970年才发现的的碟型 (discotic)液晶，是具有高对 称性原状分子重叠组成的向列型或柱行系统。
1.2液晶的物理性质
1.2.1、液晶的有序参量
向列相液晶是圆柱对称的，即体系中存在一根 轴线，我们把平行于该轴的方向（分子长轴）称 为分子的主轴，而圆棒状液晶分子的排列倾向于 平行于主轴方向。
说明： f E 为液晶分子的自由能；
附錄:
液态晶体
Liquid Crystal
加热 冷却
加热 冷却
固体結晶
液晶
液体
热致液晶(Thermotropic LC)，在一定温度范围内呈现 出液晶状态。
溶致液晶(Lypotropic LC)，要溶解在水中或有机溶剂 中才显示出液晶状态.
本课程只对热值液晶进行介绍。
各种热致型液晶分布的温度范围
为了描述整个向列相液晶体系中所有分子作为 整体时相对于主轴的取向程度，我们引入了有序 参量S，它与液晶材料、温度有关，具有负温度系 数特性，即当温度上升，有序参量下降，液晶器 件显示质量下降。
z
a
n
o s1(3co2s 1) y
2
x 各向同性液体的S=0，理想晶体的S=1 液晶的有序参量S一般在0.3～0.8之间。
液晶的电阻率也是各向异性的，动态散射就是利用此物理特性。
（3）光学折射率的各向异性
光学折射率的各向异性直接影响液晶器件的光学特性，如能改变 入射光的偏振状态或偏振方向，能使入射光相应于左旋或右旋进行反 射或透射等，它对于液晶器件的电光效应有着重要的决定作用。
（4）粘滞系数
粘滞系数也是各向异性的，它直接影响液晶器件的响应速度，是液 晶器件最重要的性能参数之一。
②层状液晶(Smectic Liquid Crystals)
其结构是由液晶棒状分子聚集一起, 形成一层一层的 结构。其每一层的分子的长轴方向相互平行。且此长轴 的方向对于每一层平面是垂直或有一倾斜角。由于其结 构非常近似于晶体, 所以又称做近晶相。在层状型液晶层 与层间的键结会因为温度而断裂，所以层与层间较易滑 动。但是每一层内的分子键结较强，所以不易被打断。 因此就单层来看，其排列不仅有序且黏性较大。
偶极矩平行于分子长轴的一类液晶称为正性液晶（NP）； 垂直于分子长轴的那一类液晶称为负性液晶（Nn）；
这两类液晶的电光效应是不同的，在大部分LCD显示屏中，我们加入的 是正性液晶。
（2）电阻率和电导率
液晶的电阻率ρ的数量级一般为108～1012Ωcm，它接近于半导体 和绝缘体的边界。电阻率的倒数为电导率，电阻率常作为液晶纯度的一 个检测值，ρ小表示杂质离子较多，也就是液晶的纯度差，一般当 ρ<1010Ωcm时，在外电场作用下由于电化学分解会破坏液晶分子结构， 直到失去液晶性能为止。
当温度升高时，一般都可以转变为向列相液晶。
层状液晶（Smectic Liquid Crystals）
③胆固醇液晶(Cholesteric LC)
它们大部份是由胆固醇的衍生物所生成的. 但有些没有 胆固醇结构的液晶也会具有此液晶相。这种液晶如果把它 的一层一层分开来看，会很像线状液晶。但是在Z轴方向 来看，会发现它的指向矢会随着一层一层的不同而像螺旋 状一样分布，而当其指向矢旋转360度所需的分子层厚度 就称为螺距(pitch)。正因为它每一层跟线状液晶很像，所 以也叫Chiral nematic phase，或胆甾相液晶。
第1章 液晶基础知识
液晶的种类 液晶的物理特性 液晶的光学特性
1.1 液晶的种类
液晶状态被喻为是自然界中物质的第四状态，而有别于固态、 液态和气态的物质三大状态，液晶分子是一种具有光学异方 向性和流动性之结晶性液体，是一种机能性材料。具有液体 的流动性及表面张力，同时又有晶体所特有的光学各向异性 的双折射性。这种能在某个温度范围内兼液体和晶体二者特 性的物质就叫做液晶，一般分向列型、近晶型、胆甾型和异 型型。
1.2.3、液晶的连续体理论
在分析液晶的物理性质时，忽略组成液晶单个分子的行为，而把排 列起来的液晶看成是一个连续的介质，在外场作用下指向矢将发生变化， 去除外场后指向矢又恢复到原来的起始状态，这一过程可以把液晶看成 相当于一个弹性连续体，并在外力的作用下产生了弹性形变，这与弹簧 的性质有些相似。注意的是发生形变需要一定的时间才能完成，这就产 生了所谓的响应时间的概念。
近晶相液晶(Sematic LC)（层状液晶）
向列液晶(Nematic LC)
ห้องสมุดไป่ตู้
胆固醇液晶(Cholesteric LC)
碟状液晶(Disctic LC)
①向列相(Nematic Liquid Crystals)
液晶分子只有一维有序，分子长轴相互平行（大体指 向一个方向），但不排列成层，它能上下、左右、前后 滑动，只在分子长轴方向上保持相互平行或近于平行， 分子间短程相互作用微弱，向列相液晶分子的排列和运 动比较自由，对外界电、磁、温度、应力都比较敏感。
关于液晶分子在电场作用下分子再排列的理 论研究比较复杂，在这里只给出以下结论：
f E＝ 12｛K 1 ( 1 n ) 2 K 2 ( n 2 n ) 2 K 3 ( n 3 n ) 2 ( n • E ) 2 ｝
沿液晶分子长轴方向和短轴方向上的宏观物理性质是 不同的，这就是液晶的各向异性的实质。
一般称沿分子长轴平均方向为平行方向，称沿分子短 轴平均方向为垂直方向。
（1）介电各向异性
介电常数反映了在电场作用下介质极化的程度， 的数值可正可负，
根据实验发现：不同类型的液晶分子，液晶分子的长轴偏向于平行或
垂直于分子电偶极矩（电场的方向）。
1.2.2、液晶的各向异性
液晶的分子一般都是刚性的棒状分子，由于分子头尾、 侧面所接的分子集团不同，使液晶分子在长轴和短轴两个 方向上具有不同的性质，液晶分子是极性分子，由于分子 间的作用力，液晶分子集合在一起时，分子长轴总是互相 平行的，或有一个择优方向，液晶分子长轴的平均趋向的 单位矢量称为该液晶的指向矢。
胆固醇液晶(Cholesteric)
④碟状液晶(Disctic LC)
1970年才发现的的碟型 (discotic)液晶，是具有高对 称性原状分子重叠组成的向列型或柱行系统。
1.2液晶的物理性质
1.2.1、液晶的有序参量
向列相液晶是圆柱对称的，即体系中存在一根 轴线，我们把平行于该轴的方向（分子长轴）称 为分子的主轴，而圆棒状液晶分子的排列倾向于 平行于主轴方向。
说明： f E 为液晶分子的自由能；
附錄:
液态晶体
Liquid Crystal
加热 冷却
加热 冷却
固体結晶
液晶
液体
热致液晶(Thermotropic LC)，在一定温度范围内呈现 出液晶状态。
溶致液晶(Lypotropic LC)，要溶解在水中或有机溶剂 中才显示出液晶状态.
本课程只对热值液晶进行介绍。
各种热致型液晶分布的温度范围
为了描述整个向列相液晶体系中所有分子作为 整体时相对于主轴的取向程度，我们引入了有序 参量S，它与液晶材料、温度有关，具有负温度系 数特性，即当温度上升，有序参量下降，液晶器 件显示质量下降。
z
a
n
o s1(3co2s 1) y
2
x 各向同性液体的S=0，理想晶体的S=1 液晶的有序参量S一般在0.3～0.8之间。
液晶的电阻率也是各向异性的，动态散射就是利用此物理特性。
（3）光学折射率的各向异性
光学折射率的各向异性直接影响液晶器件的光学特性，如能改变 入射光的偏振状态或偏振方向，能使入射光相应于左旋或右旋进行反 射或透射等，它对于液晶器件的电光效应有着重要的决定作用。
（4）粘滞系数
粘滞系数也是各向异性的，它直接影响液晶器件的响应速度，是液 晶器件最重要的性能参数之一。
②层状液晶(Smectic Liquid Crystals)
其结构是由液晶棒状分子聚集一起, 形成一层一层的 结构。其每一层的分子的长轴方向相互平行。且此长轴 的方向对于每一层平面是垂直或有一倾斜角。由于其结 构非常近似于晶体, 所以又称做近晶相。在层状型液晶层 与层间的键结会因为温度而断裂，所以层与层间较易滑 动。但是每一层内的分子键结较强，所以不易被打断。 因此就单层来看，其排列不仅有序且黏性较大。
偶极矩平行于分子长轴的一类液晶称为正性液晶（NP）； 垂直于分子长轴的那一类液晶称为负性液晶（Nn）；
这两类液晶的电光效应是不同的，在大部分LCD显示屏中，我们加入的 是正性液晶。
（2）电阻率和电导率
液晶的电阻率ρ的数量级一般为108～1012Ωcm，它接近于半导体 和绝缘体的边界。电阻率的倒数为电导率，电阻率常作为液晶纯度的一 个检测值，ρ小表示杂质离子较多，也就是液晶的纯度差，一般当 ρ<1010Ωcm时，在外电场作用下由于电化学分解会破坏液晶分子结构， 直到失去液晶性能为止。
当温度升高时，一般都可以转变为向列相液晶。
层状液晶（Smectic Liquid Crystals）
③胆固醇液晶(Cholesteric LC)
它们大部份是由胆固醇的衍生物所生成的. 但有些没有 胆固醇结构的液晶也会具有此液晶相。这种液晶如果把它 的一层一层分开来看，会很像线状液晶。但是在Z轴方向 来看，会发现它的指向矢会随着一层一层的不同而像螺旋 状一样分布，而当其指向矢旋转360度所需的分子层厚度 就称为螺距(pitch)。正因为它每一层跟线状液晶很像，所 以也叫Chiral nematic phase，或胆甾相液晶。
第1章 液晶基础知识
液晶的种类 液晶的物理特性 液晶的光学特性
1.1 液晶的种类
液晶状态被喻为是自然界中物质的第四状态，而有别于固态、 液态和气态的物质三大状态，液晶分子是一种具有光学异方 向性和流动性之结晶性液体，是一种机能性材料。具有液体 的流动性及表面张力，同时又有晶体所特有的光学各向异性 的双折射性。这种能在某个温度范围内兼液体和晶体二者特 性的物质就叫做液晶，一般分向列型、近晶型、胆甾型和异 型型。
1.2.3、液晶的连续体理论
在分析液晶的物理性质时，忽略组成液晶单个分子的行为，而把排 列起来的液晶看成是一个连续的介质，在外场作用下指向矢将发生变化， 去除外场后指向矢又恢复到原来的起始状态，这一过程可以把液晶看成 相当于一个弹性连续体，并在外力的作用下产生了弹性形变，这与弹簧 的性质有些相似。注意的是发生形变需要一定的时间才能完成，这就产 生了所谓的响应时间的概念。
近晶相液晶(Sematic LC)（层状液晶）
向列液晶(Nematic LC)
ห้องสมุดไป่ตู้
胆固醇液晶(Cholesteric LC)
碟状液晶(Disctic LC)
①向列相(Nematic Liquid Crystals)
液晶分子只有一维有序，分子长轴相互平行（大体指 向一个方向），但不排列成层，它能上下、左右、前后 滑动，只在分子长轴方向上保持相互平行或近于平行， 分子间短程相互作用微弱，向列相液晶分子的排列和运 动比较自由，对外界电、磁、温度、应力都比较敏感。