液晶显示器的原理PPT课件
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ECB STN TN pin BTB DR MSI MIM Te
p-Si a-Si CdSe
.
TFT
有源方 式
FET
MOS
三端子器 件
第二节 液晶显示器的显示原理
.
29
2、偏光片特性
.
30
第四节 液晶显示驱动原理
1、驱动方式比较
液晶显示
有源方式
帧反转
行反转
点反转
高分辨率彩色视频显示 ※ 液晶显示主要采用交流驱动 .
• 奇点 —— 空 间中某些点或线上 n可以有 多个方向（或 n 不确定） 缺陷（向错点、向错线）
.
16
向列相液晶分子在不同强度向错线周围排列的情况
s=1/2 s=+1
s=-1/2 s=+1
.
s=-1
s=3/2
s=+1
s=+2
17
向列相中向错线的显微照片
.
18
2.介电各向异性
在向列相中分别沿与液晶指向矢平行和垂直的方向进
电极效应 直流电 → 电极处发生电化学反应 → 液晶材料发生 分解 → LCD损坏 防止办法：利用低频交变电场驱动
.
22
(三) 液晶显示器的结构
.
23
第一节 液晶显示器件的基本结构
1
2
21
34 5 6
7
22
20 17
18 16
19
15 14 13 12
4
8 9 10 2
1 11
1.偏振片 2.玻璃基板 3.公共电极 4.取向层 5.封框胶 6.液晶 7.隔垫物 8.保护层 9.ITO像素电极 10.栅绝缘层 11.存贮电容底电极 12.TFT漏电极 13.TFT柵电极 14.有机半导体有源层 15.TFT源电极及引线 16.各向异性导电胶（ACF）17.TCP 18.驱动IC 19.印刷电路板（PCB）20.控制IC 21.黑矩阵（BM）22. 彩膜（CF）
行对测液量晶，沿可某以 一得方到向两加个电不场等E，的相介应电的常电数位 /移/ 和矢量 。D为：
D E (n • E )n
（1）
定义 //为液晶的介电各向异性。
分子具有与其长轴平行的永久偶极距 > 0 分子具有与其长轴垂直的永久偶极距 < 0
.
19
由于介电各向异 性， 导致向E 列2相分子(n 被•E 电 )场2强迫取向：
有一定的光学状态
发生变化
光学状态发生变化
撤除电场
产生对比度→显示
.
4
三、液晶显示的模式
显示模式
电流效应型 电场效应型
动态散射型（DS） 扭曲向列型（TN） 超扭曲向列型（STN）
介电各向异性型 电控双折射型（ECB） 宾主型（GH） 相变型（PC）
铁电型（FLC）
反铁电型（AFLC）
胆甾型（CH）
11
五、液晶的分类
1922年法国G.Friedel将液晶分成三大类
向列相 分子沿某一择优方向取向，分子重心无序分布 胆甾相 分子在空间形成连续的螺旋结构，在垂直于螺旋
轴的平面内分子排列类似向列相 近晶相 层状结构，分子垂直或斜交于层平面，层内分子
重心无序分布（A、C、C*…）或有序分布（B、G、F、 G…）
体 优积取内向将常大常量用分单子位的矢长 量轴n方来向表的示平,均它取被向称作为为指一向个矢择(d优ir取ec向to，r)这。个择
.
15
(2)指向矢的性质
• n 满足：n n 1
即 n 是一个无量纲的单位矢量
• n = - n
• 多畴 —— 整个液晶层有多个 n方向
• 单畴 —— 整个液晶层只有一个 n方向
.
12
近晶C相
近晶A相
图2
.
向列相
13
•向列相&胆甾相
指向矢
n
螺距
P
通常向列相
向列相 位置无序 胆甾相 位置无序
指向有序
指向有序 图3
手性向列相
指向矢倾向沿某一方向 指向矢排列呈螺旋状
六、液晶的物理性质
1.指向矢
n
(1)定义
图4
在宏观上把液晶当作连续体来处理的理论中，常引用一个平滑的
矢量场来描述液晶分子的排列状态。更确切地说，即在一个无限小的
.
24
液晶屏剖面图
.
25
驱动结构图
.
26
TFT-LCD阵列基板的整体基本布局
d
c
c
e
h
e
h db
hf
a
g b
h
i
a 像素显示区 b 扫描电极外引线（栅线外引线） c 信
号电极外引线
d 短路环 e 转印电极和对盒标记 f 对版标记（套刻
标记）
.
27
28
无源方式
二端子器 件
液晶显示 器
相变模式 铁电液晶
.
5
(二) 什么是液晶
.
6
一、液晶的发现及命名
1888年奥地利植物学家 F.Reinitzer 在加热胆甾醇 苯甲酸酯结晶试验时发现：
结晶 酯
加热 乳白色 冷却 浑浊液体
加热 冷却
透明 液体
德国物理学家 O.Lehmann 将其称为：Fliessende 英文为：Liquid Crystal 中文即：液晶
Krystalle(德语)
.
7
二、液晶分子的结构
化学家的观点
物理学家的观点
• 形状各向异性, 长度 > 4倍宽度 • 分子长轴有一定刚性 • 分子末端含有极性或可极化的基团
CH3 - (CH2)4
CN
上述分子(5CB) 是 ~2 nm × 0.5 nm
.
8
三、液晶的定义
通常物质有三态：固体 液体 气体 液晶是物质的第四态——介乎于各向同性液体
和晶体之间的中间相（mesophase）
晶体 液晶 （各向同性）液体 具有液晶相的物质都是有机化合物
气体
.
9来自百度文库
四、液晶的特点
表1
(各向同性)液体
液晶
晶体
宏观
流动性、各向同性
流动性、各向异性
有一定形状、各向异性
微观
位置短程序
位置短程序、方向序
位置长程序
.
10
液晶相
晶体
向列相液晶
.温 图度1
各向同性相
液晶显示器的原理和制造
2016年2月
.
1
(一) 序言
.
2
一、对显示器的要求
1.性能好且稳定（高亮度、高对比度、 宽视角、快速响应等）
2.高密度信息量 3.可擦除 4.使用方便、安全、可靠 5.寿命长 6.适宜的价格（低成本）
.
3
二、液晶显示的原理
基片的表面处理
液晶分子呈有序排列 加电场 液晶分子排列
W D •d E 2 2
（2）
（2）式中第一项与取向无关，第二项对取向非常重要
当Δ >0时，若 n//E，则 (n•E)2为最大，W为最小；
即分子倾向沿电场排列
当Δ <0时，若 nE，则 (n •E )20， W为最小；
即分子倾向垂直电场排列
.
20
图5
.
21
3.电阻率与电极效应
液晶的电阻率ρ的 数量级为 108~1102•c，m近乎半导体 和绝缘体的边界。ρ作为液晶纯度的表征量， ρ小→ 直流分量大 → 电化学分解 → LCD的寿命降低 ρ大 → 质量好，但ρ太大，则难以制备（产率太低）
p-Si a-Si CdSe
.
TFT
有源方 式
FET
MOS
三端子器 件
第二节 液晶显示器的显示原理
.
29
2、偏光片特性
.
30
第四节 液晶显示驱动原理
1、驱动方式比较
液晶显示
有源方式
帧反转
行反转
点反转
高分辨率彩色视频显示 ※ 液晶显示主要采用交流驱动 .
• 奇点 —— 空 间中某些点或线上 n可以有 多个方向（或 n 不确定） 缺陷（向错点、向错线）
.
16
向列相液晶分子在不同强度向错线周围排列的情况
s=1/2 s=+1
s=-1/2 s=+1
.
s=-1
s=3/2
s=+1
s=+2
17
向列相中向错线的显微照片
.
18
2.介电各向异性
在向列相中分别沿与液晶指向矢平行和垂直的方向进
电极效应 直流电 → 电极处发生电化学反应 → 液晶材料发生 分解 → LCD损坏 防止办法：利用低频交变电场驱动
.
22
(三) 液晶显示器的结构
.
23
第一节 液晶显示器件的基本结构
1
2
21
34 5 6
7
22
20 17
18 16
19
15 14 13 12
4
8 9 10 2
1 11
1.偏振片 2.玻璃基板 3.公共电极 4.取向层 5.封框胶 6.液晶 7.隔垫物 8.保护层 9.ITO像素电极 10.栅绝缘层 11.存贮电容底电极 12.TFT漏电极 13.TFT柵电极 14.有机半导体有源层 15.TFT源电极及引线 16.各向异性导电胶（ACF）17.TCP 18.驱动IC 19.印刷电路板（PCB）20.控制IC 21.黑矩阵（BM）22. 彩膜（CF）
行对测液量晶，沿可某以 一得方到向两加个电不场等E，的相介应电的常电数位 /移/ 和矢量 。D为：
D E (n • E )n
（1）
定义 //为液晶的介电各向异性。
分子具有与其长轴平行的永久偶极距 > 0 分子具有与其长轴垂直的永久偶极距 < 0
.
19
由于介电各向异 性， 导致向E 列2相分子(n 被•E 电 )场2强迫取向：
有一定的光学状态
发生变化
光学状态发生变化
撤除电场
产生对比度→显示
.
4
三、液晶显示的模式
显示模式
电流效应型 电场效应型
动态散射型（DS） 扭曲向列型（TN） 超扭曲向列型（STN）
介电各向异性型 电控双折射型（ECB） 宾主型（GH） 相变型（PC）
铁电型（FLC）
反铁电型（AFLC）
胆甾型（CH）
11
五、液晶的分类
1922年法国G.Friedel将液晶分成三大类
向列相 分子沿某一择优方向取向，分子重心无序分布 胆甾相 分子在空间形成连续的螺旋结构，在垂直于螺旋
轴的平面内分子排列类似向列相 近晶相 层状结构，分子垂直或斜交于层平面，层内分子
重心无序分布（A、C、C*…）或有序分布（B、G、F、 G…）
体 优积取内向将常大常量用分单子位的矢长 量轴n方来向表的示平,均它取被向称作为为指一向个矢择(d优ir取ec向to，r)这。个择
.
15
(2)指向矢的性质
• n 满足：n n 1
即 n 是一个无量纲的单位矢量
• n = - n
• 多畴 —— 整个液晶层有多个 n方向
• 单畴 —— 整个液晶层只有一个 n方向
.
12
近晶C相
近晶A相
图2
.
向列相
13
•向列相&胆甾相
指向矢
n
螺距
P
通常向列相
向列相 位置无序 胆甾相 位置无序
指向有序
指向有序 图3
手性向列相
指向矢倾向沿某一方向 指向矢排列呈螺旋状
六、液晶的物理性质
1.指向矢
n
(1)定义
图4
在宏观上把液晶当作连续体来处理的理论中，常引用一个平滑的
矢量场来描述液晶分子的排列状态。更确切地说，即在一个无限小的
.
24
液晶屏剖面图
.
25
驱动结构图
.
26
TFT-LCD阵列基板的整体基本布局
d
c
c
e
h
e
h db
hf
a
g b
h
i
a 像素显示区 b 扫描电极外引线（栅线外引线） c 信
号电极外引线
d 短路环 e 转印电极和对盒标记 f 对版标记（套刻
标记）
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28
无源方式
二端子器 件
液晶显示 器
相变模式 铁电液晶
.
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(二) 什么是液晶
.
6
一、液晶的发现及命名
1888年奥地利植物学家 F.Reinitzer 在加热胆甾醇 苯甲酸酯结晶试验时发现：
结晶 酯
加热 乳白色 冷却 浑浊液体
加热 冷却
透明 液体
德国物理学家 O.Lehmann 将其称为：Fliessende 英文为：Liquid Crystal 中文即：液晶
Krystalle(德语)
.
7
二、液晶分子的结构
化学家的观点
物理学家的观点
• 形状各向异性, 长度 > 4倍宽度 • 分子长轴有一定刚性 • 分子末端含有极性或可极化的基团
CH3 - (CH2)4
CN
上述分子(5CB) 是 ~2 nm × 0.5 nm
.
8
三、液晶的定义
通常物质有三态：固体 液体 气体 液晶是物质的第四态——介乎于各向同性液体
和晶体之间的中间相（mesophase）
晶体 液晶 （各向同性）液体 具有液晶相的物质都是有机化合物
气体
.
9来自百度文库
四、液晶的特点
表1
(各向同性)液体
液晶
晶体
宏观
流动性、各向同性
流动性、各向异性
有一定形状、各向异性
微观
位置短程序
位置短程序、方向序
位置长程序
.
10
液晶相
晶体
向列相液晶
.温 图度1
各向同性相
液晶显示器的原理和制造
2016年2月
.
1
(一) 序言
.
2
一、对显示器的要求
1.性能好且稳定（高亮度、高对比度、 宽视角、快速响应等）
2.高密度信息量 3.可擦除 4.使用方便、安全、可靠 5.寿命长 6.适宜的价格（低成本）
.
3
二、液晶显示的原理
基片的表面处理
液晶分子呈有序排列 加电场 液晶分子排列
W D •d E 2 2
（2）
（2）式中第一项与取向无关，第二项对取向非常重要
当Δ >0时，若 n//E，则 (n•E)2为最大，W为最小；
即分子倾向沿电场排列
当Δ <0时，若 nE，则 (n •E )20， W为最小；
即分子倾向垂直电场排列
.
20
图5
.
21
3.电阻率与电极效应
液晶的电阻率ρ的 数量级为 108~1102•c，m近乎半导体 和绝缘体的边界。ρ作为液晶纯度的表征量， ρ小→ 直流分量大 → 电化学分解 → LCD的寿命降低 ρ大 → 质量好，但ρ太大，则难以制备（产率太低）