液晶显示器PPT课件
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LCD液晶显示器 ppt课件
• 19世纪末，发现液晶现象
– 某些有机物（胡萝卜胆固醇的衍生物）加热融化 不 透明浑浊液态 透明液态
– 浑浊液态的有机物具有与晶体相似的性质 “液晶”
ppt课件
3
3
液晶显示的发展过程
• 液晶显示最早研究与应用
– 1961，美国无线电公司（RCA）Williams发现动态散射 (DSM)液晶
– 1968，RCA的Heilmeir基于 DSM 研制出第一个液晶显 示器件
• 瓦量级（不包括背光源）
– 工作电压电流低，几乎不会劣化，寿命受限于显示器 的其它部件（如背光源）
ppt课件
11
11
早期主要缺点及现状
• 早期主要缺点:
– 分辨率低 – 显示视角小
• 不同方向入射光透射率不同 视角小（30~40 ） – 响应速度慢
• 外加电场改变液晶分子排列响应速度慢 （100~200ms）
IPS液晶工作原理
ppt课件
41
41
取向分割技术
显示？ 2000s，出现中小尺寸液晶电视。 • 2000s，在大屏幕电视上，PDP相对于液晶更有优势？ 2010s，液晶在电视显示占主导地位。
ppt课件
7
7
液晶显示的典型产品
小尺寸、低分辨率、黑白 大尺寸、高分辨率、彩色
ppt课件
8
8
液晶显示的发展过程
• 目前产业现状
– 日本、韩国、中国三足鼎立，为争夺市场激励竞争
视等
ppt课件
6
6
液晶显示发展的有趣现象
• RCA时期，液晶只能做数字显示，不能做图像显示？ RCA出售液晶专利，停止液晶研究。 1970s开始，日本开始发展液晶显示，根据个人电
– 某些有机物（胡萝卜胆固醇的衍生物）加热融化 不 透明浑浊液态 透明液态
– 浑浊液态的有机物具有与晶体相似的性质 “液晶”
ppt课件
3
3
液晶显示的发展过程
• 液晶显示最早研究与应用
– 1961，美国无线电公司（RCA）Williams发现动态散射 (DSM)液晶
– 1968，RCA的Heilmeir基于 DSM 研制出第一个液晶显 示器件
• 瓦量级（不包括背光源）
– 工作电压电流低，几乎不会劣化，寿命受限于显示器 的其它部件（如背光源）
ppt课件
11
11
早期主要缺点及现状
• 早期主要缺点:
– 分辨率低 – 显示视角小
• 不同方向入射光透射率不同 视角小（30~40 ） – 响应速度慢
• 外加电场改变液晶分子排列响应速度慢 （100~200ms）
IPS液晶工作原理
ppt课件
41
41
取向分割技术
显示？ 2000s，出现中小尺寸液晶电视。 • 2000s，在大屏幕电视上，PDP相对于液晶更有优势？ 2010s，液晶在电视显示占主导地位。
ppt课件
7
7
液晶显示的典型产品
小尺寸、低分辨率、黑白 大尺寸、高分辨率、彩色
ppt课件
8
8
液晶显示的发展过程
• 目前产业现状
– 日本、韩国、中国三足鼎立，为争夺市场激励竞争
视等
ppt课件
6
6
液晶显示发展的有趣现象
• RCA时期，液晶只能做数字显示，不能做图像显示？ RCA出售液晶专利，停止液晶研究。 1970s开始，日本开始发展液晶显示，根据个人电
第三章 液晶显示ppt课件
z,n θ
S与温度T的关系：
S = K [ ( T) / T ] C T C
S 为 有 序 参 量 ， K 为 比 例 系 数 ， T 为 向 列 型 液 晶 的 清 亮 点 。 C
二、液晶的各向异性 液晶分子是极性的棒状分子，导致了液晶的宏观物 理性质在长轴有序方向和短轴有序方向上不同，一般 称沿分子长轴平均方向为平行方向（//），沿分子短 轴平均方向为垂直方向（⊥）。 1、介电各向异性 液晶分子的电偶极矩为 r rl0 ，若长轴方向的单位 矢量为 n ， r 与 n 的夹角为θ 。 液晶短轴方 θ≈0，正性液晶，NP θ≈π/2，负性液晶，Nn
o光 e光
晶体有一个（或多个）方向，沿该方向寻常光与非 寻常光传播速度相等，此方向称为晶体的光轴。晶体 按光轴数量分可分为单轴晶体和双轴晶体。 主平面：光的传播方向与晶体光轴构成的平面。
主截面：晶体表面的法线与晶体光轴构成的平面。
光轴
光轴
法线
光线 主平面
光线 主截面
o光和e光都是线偏振光，但o光的振动方向垂直于 自己的主平面，而e光的振动平行于自己的主平面。 当入射光的入射面和晶体的主截面重合时，o光与e光 的主平面相重合，o光与e光的振动方向相互垂直。
k k k 3 3 1 1 2 2
主要影响液晶显示器件的响应速度和多路驱动能力。 5、粘滞系数 粘滞系数小则液体易流动，分子排列易改变。液晶 沿不同方向流动粘滞性不同，粘滞系数影响显示器件 的响应速度。
k 展 曲 弹 性 系 数 ， k 扭 曲 弹 性 系 数 ， k 弯 曲 弹 性 系 数 1 1 2 2 3 3
ne n
光轴
胆甾型液晶具有负单轴晶体的光学性质，这是因为： 1 /2 1 2 2 n n n o ( // ) 2
第二讲液晶显示器件基础ppt课件
同，有不同的折射率）的合二为一的物质。
近晶相液晶：分子排列成层，层内分子长轴相互平行。分子排列整齐，其规整性接
近晶体，具有二维有序性。
向列相液晶：棒状分子仍保持着与分子轴方向平行的排列状态，但没有近晶相液晶
的层状结构。分子的质心混乱无序。与近晶相相比，向列相液晶的粘度小，富于流
动性。分子的排列和运动比较自由，对外界作用相当敏感，因而应用广泛。
响应速度
响应速度是指信号由白到黑，由黑到白转换所需时间。
21
PPI与分辨率
4.LCD的显示性能
东芝在EDEX大展发布最新研制的200PPI真正高分辨率TFT液晶显示屏。 PPI所表示的是每平方英寸所拥有的像素（Pixel）数目。 因此PPI数值越高，即代表显示屏能够以越高的密度显示图像。 显示的密度越高，拟真度就越高。
胆甾相液晶：液晶分子呈扁平形状，排列成层，层内分子相互平行。不同层的分子
长轴方向稍有变化，沿层的法线方向排列成螺旋结构。
2
偏振片的偏光作用
1.液晶显示器原理
光源
偏振片
光行进方向 穿 过 轴
吸收轴
3
偏振片的工作原理
1.液晶显示器原理
光源
光源
垂直时不透光
平行时透光
4
液晶显示原理(长白模式）
1.液晶显示器原理
10
有源矩阵
2.液晶显示器的分类
有源矩阵LCD：有有源器件，在纵列像素电极X和横列像 素电极Y交点上构成，其有源器件一侧连接数据信号，另 一侧有平行板电容，其电容间加入液晶材料构成像素。
11
有源矩阵与无源矩阵对比
2.液晶显示器的分类
无源矩阵的缺点： • 存在交叉串扰现象； • 随着行列电极数目的增加 交叉效应的 程 度 会 加 剧； • 扫描行数Ｎ 很大时，会失去显示功能 ； • 显示对比度伴随显示容量的增加而迅速降低 ； 有源矩阵的优点： • 无行间串扰； • ＬＣＤ的扫描行数从理论上讲可以做到无穷，实现大容量
近晶相液晶：分子排列成层，层内分子长轴相互平行。分子排列整齐，其规整性接
近晶体，具有二维有序性。
向列相液晶：棒状分子仍保持着与分子轴方向平行的排列状态，但没有近晶相液晶
的层状结构。分子的质心混乱无序。与近晶相相比，向列相液晶的粘度小，富于流
动性。分子的排列和运动比较自由，对外界作用相当敏感，因而应用广泛。
响应速度
响应速度是指信号由白到黑，由黑到白转换所需时间。
21
PPI与分辨率
4.LCD的显示性能
东芝在EDEX大展发布最新研制的200PPI真正高分辨率TFT液晶显示屏。 PPI所表示的是每平方英寸所拥有的像素（Pixel）数目。 因此PPI数值越高，即代表显示屏能够以越高的密度显示图像。 显示的密度越高，拟真度就越高。
胆甾相液晶：液晶分子呈扁平形状，排列成层，层内分子相互平行。不同层的分子
长轴方向稍有变化，沿层的法线方向排列成螺旋结构。
2
偏振片的偏光作用
1.液晶显示器原理
光源
偏振片
光行进方向 穿 过 轴
吸收轴
3
偏振片的工作原理
1.液晶显示器原理
光源
光源
垂直时不透光
平行时透光
4
液晶显示原理(长白模式）
1.液晶显示器原理
10
有源矩阵
2.液晶显示器的分类
有源矩阵LCD：有有源器件，在纵列像素电极X和横列像 素电极Y交点上构成，其有源器件一侧连接数据信号，另 一侧有平行板电容，其电容间加入液晶材料构成像素。
11
有源矩阵与无源矩阵对比
2.液晶显示器的分类
无源矩阵的缺点： • 存在交叉串扰现象； • 随着行列电极数目的增加 交叉效应的 程 度 会 加 剧； • 扫描行数Ｎ 很大时，会失去显示功能 ； • 显示对比度伴随显示容量的增加而迅速降低 ； 有源矩阵的优点： • 无行间串扰； • ＬＣＤ的扫描行数从理论上讲可以做到无穷，实现大容量
《LCD培训教材》课件
确定教学内容
确定培训目标：明确培训的目的和预期效 果
确定培训对象：了解培训对象的背景和需 求
确定培训内容：根据培训目标和对象选择 合适的教学内容
确定培训方式：选择合适的培训方式，如 讲授、讨论、案例分析等
确定培训时间：合理安排培训时间，确保 培训效果
确定培训评估：制定培训评估标准和方法， 确保培训效果得到反馈和改进
改进措施
增加互动环节， 提高学员参与
度
优化课件内容， 确保知识点准
确、全面
采用多种教学 方式，如案例 分析、小组讨
论等
定期收集学员 反馈，及时调 整课件内容和
教学方法
THANK YOU
汇报人：
汇报时间：20XX/01/01
LCD技术发展：包括TFT、OLED、 MicroLED等
LCD生产工艺：包括液晶材料、背光模组、 驱动电路等
LCD测试与维修：包括测试方法、维修技 巧等
LCD市场分析：包括市场规模、竞争格局、 发展趋势等
课件结尾
感谢：感谢参与本次培训的 学员和讲师
总结：回顾本次培训的重点 内容
展望：展望未来，鼓励学员 继续学习和进步
保持语言流畅，避免出现语法 错误和拼写错误
适当使用幽默和比喻，增加听 众的注意力和兴趣
注意语气和语调，保持亲切和 友好，避免过于严肃和刻板
使用多媒体工具
幻灯片制作软件：如PowerPoint、Keynote等 视频编辑软件：如Adobe Premiere、Final Cut Pro等 图片编辑软件：如Photoshop、Illustrator等 音频处理软件：如Audacity、GarageBand等 互动工具：如Quizlet、Kahoot等 演示工具：如Zoom、Skype等
《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。
LCD结构及显示原理ppt课件
★ TFT-LCD(Thin Film Transistor Liquid Crystal Disply)即薄膜晶體管的有源矩陣液 晶顯示﹐它是目前LCD市場
4
普通STN类LCD结构图示:
5
TFT-LCD 結构---- (Side View)
Glass substrate Black matrix
導通的作用; ITO有阻值, 越厚其阻值越低; 框膠:形成密閉的空間,供液晶注入; 間隙子:cell內間隙子,框間隙子,導電間隙子 液晶LC:有旋光性,與面板底色有關;
PI膜:又稱配向膜, PI:是聚酰亚胺的英文缩写;
7
PI膜
在LCD生产时 是将PI液(聚酰 亚胺酸)经APR 板印刷在玻璃 上, 经高温烘 烤生成PI膜,再 经过磨擦工艺Line部分
18
Assembly Line部分:
19
20
Edge light Driver LSI Light diffuser Spacer Waveguide Prism Reflector
plate sheet
6
LCD 結构
LCD由三大組成部分構成: 玻璃基板、液晶、偏光片 ITO: Indium Tin Oxide氧化銦錫, 作為電极起上下
Sealant TFT Polarizer film
Color filter
Anisotropic conductor film
TAB Connection Control IC
Printed circuit board
Protective film
Common electrode Alignment film Liquid crystal Capacitor Display electrode Polarizer
4
普通STN类LCD结构图示:
5
TFT-LCD 結构---- (Side View)
Glass substrate Black matrix
導通的作用; ITO有阻值, 越厚其阻值越低; 框膠:形成密閉的空間,供液晶注入; 間隙子:cell內間隙子,框間隙子,導電間隙子 液晶LC:有旋光性,與面板底色有關;
PI膜:又稱配向膜, PI:是聚酰亚胺的英文缩写;
7
PI膜
在LCD生产时 是将PI液(聚酰 亚胺酸)经APR 板印刷在玻璃 上, 经高温烘 烤生成PI膜,再 经过磨擦工艺Line部分
18
Assembly Line部分:
19
20
Edge light Driver LSI Light diffuser Spacer Waveguide Prism Reflector
plate sheet
6
LCD 結构
LCD由三大組成部分構成: 玻璃基板、液晶、偏光片 ITO: Indium Tin Oxide氧化銦錫, 作為電极起上下
Sealant TFT Polarizer film
Color filter
Anisotropic conductor film
TAB Connection Control IC
Printed circuit board
Protective film
Common electrode Alignment film Liquid crystal Capacitor Display electrode Polarizer
液晶显示器PPT课件
4.11 LCD 控制器
4.11.1 LCD工作原理
如图4-24 所示，LCD 的横截面很像 是很多层三明治叠在一起。每面最外一 层是透明的玻璃基体，玻璃基体中间就 是薄膜电晶体。颜色过滤器和液晶层可 以显示出红、蓝和绿三种最基本的颜色。 通常，LCD后面都有照明灯以显示画面。
1
一般只要电流不变动，液晶都在非结 晶状态。这时液晶允许任何光线通过。
如果一台LCD的分辨率可以达 到1024 x 768 像素 (SVGA)，它就 有那么多像素可以显示。
3
4.11.2 S3C44B0X LCD 控制器介绍
S3C44B0X内置LCD控制器可以支持规格 为每像素2位（4级灰度）或每像素4位（16级灰 度）的黑白LCD。也可以支持每像素8位（256 级颜色）的彩色LCD屏。
➢主设备串行比特时钟发生器（主设备模式），将从主设 备时钟中分频得到串行比特数时钟；
➢声道发生器和状态器 生成和控制IISCLK和IISLRCK， 并且控制数据的接受和发送；
➢16移位寄存器在发送数据时将数据由串变并，接收数据 时做相反的动作。
25
4.12.2 传输方式
1．正常传输模式：
IIS控制寄存器有一个FIFO准备好标志位， 当发送数据时，如果发送FIFO不空，该标志为 1，FIFO准备好发送数据，如果送FIFO为空， 该标志为0。
VFRAME信号的频率与LCDCON1和 LCDCON2寄存器中的WLH（VLINE脉冲宽 度）,WHLY（VLINE脉冲之后VCLK的延时 宽度），HOZVAL,VLINEBLANK,和 LINEVAL有关。
19
大多数的LCD驱动器需要适应的帧 频率，LM057QC1T01的帧频率范围是 70Hz～80Hz。
4.11.1 LCD工作原理
如图4-24 所示，LCD 的横截面很像 是很多层三明治叠在一起。每面最外一 层是透明的玻璃基体，玻璃基体中间就 是薄膜电晶体。颜色过滤器和液晶层可 以显示出红、蓝和绿三种最基本的颜色。 通常，LCD后面都有照明灯以显示画面。
1
一般只要电流不变动，液晶都在非结 晶状态。这时液晶允许任何光线通过。
如果一台LCD的分辨率可以达 到1024 x 768 像素 (SVGA)，它就 有那么多像素可以显示。
3
4.11.2 S3C44B0X LCD 控制器介绍
S3C44B0X内置LCD控制器可以支持规格 为每像素2位（4级灰度）或每像素4位（16级灰 度）的黑白LCD。也可以支持每像素8位（256 级颜色）的彩色LCD屏。
➢主设备串行比特时钟发生器（主设备模式），将从主设 备时钟中分频得到串行比特数时钟；
➢声道发生器和状态器 生成和控制IISCLK和IISLRCK， 并且控制数据的接受和发送；
➢16移位寄存器在发送数据时将数据由串变并，接收数据 时做相反的动作。
25
4.12.2 传输方式
1．正常传输模式：
IIS控制寄存器有一个FIFO准备好标志位， 当发送数据时，如果发送FIFO不空，该标志为 1，FIFO准备好发送数据，如果送FIFO为空， 该标志为0。
VFRAME信号的频率与LCDCON1和 LCDCON2寄存器中的WLH（VLINE脉冲宽 度）,WHLY（VLINE脉冲之后VCLK的延时 宽度），HOZVAL,VLINEBLANK,和 LINEVAL有关。
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大多数的LCD驱动器需要适应的帧 频率，LM057QC1T01的帧频率范围是 70Hz～80Hz。
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显示技术
液晶显示器（LCD）
广东工业大学 王衢
a
1
一、发展历程与特点 1. 发展历程 1888年奥地利植物学家Reinitge首次观察液晶现象
某些有机物熔化后会经历一个不透明浑浊的液态阶段，在该阶 段物体还兼具有晶体的性质，继续加热才成为各项同性的液态
这就是世界上第一次发现的热致液晶——胆甾醇苯甲酸酯
一个方向。流动性强，粘度小，相互作用力小，
易于控制。是显示器件中最常使a 用的液晶材料
6
（3）胆甾相液晶（螺旋状，CH型）
液晶分子呈扁平状，排列成层。层内分子互相平行。分 子长轴平行于层平面。不同层分子稍有变化，沿层的法 线方向列成螺旋状。
螺距P
长轴指向沿螺旋方向经历360 度变化后，又回到原来的取向。 这个周期的层间距离称为胆甾 相液晶的螺距P
易于彩色化
液晶通常无色，可加滤色膜实现a 彩色
3
长寿、无辐射、污染
3. 主要缺点
显示视角小 液晶显示利用了液晶的各向异性，不同 方向光的反射率不同。随视角变大，对比度下降
响应速度慢 电场作用下，液晶排列发生变化。响应速度收粘滞度影响很大
零下几十度就不能个工作，温度过高液晶也会受到影响
动态特性较差
SA 分子长轴垂直层面
SC
每层分子长轴均匀倾斜一 个角度。每层倾斜方位角 可以任意，也可以沿层法 线方向呈螺旋分布
SA
SC
粘度大、不易转动，响应速度慢。一般不适宜做显示器件。用
于显示，厚度要小于2~4微米，工艺要求较高
（2）向列相液晶（丝状、S型·）
由长径比大的棒状分子构成。分子不排成层，可
上下、左右、前后滑动。所有液晶长轴大体指向
v c n
c 真空光速，n 折射a率 折射率显然与方向无关 10
在单轴晶体中，o光规律与各向同性介质中完全相同，沿 各方向传播速度相同。
vo
c no
v o o光光速
o光波面
n o o光折射率
球面
e光在光轴方向传播速度与o光一样，为 v o 。但是在垂直光轴方 向是另一个值 v e
旋转椭球面 c ve ne
冰晶石只有一个光轴方向，称为单轴晶体（还包括红宝石、石 英）。还有一些晶体有两个光轴方向，称为双轴晶体（云母、橄 榄石、蓝宝石等等）。我们只研究单轴晶体，用于显示的液晶基 本都是单轴的
3 双折射的成因
晶体的物理性质是各向异性的，在不同方向上，物理量的值不 相同。 各向同性均匀介质中，一个点光源发出的光波速度是相同的
把AB两个顶点磨平，并使磨平表面 与光轴方向垂直，再让光垂直入射 到该平面上。折射光线不会分开
冰洲石天然晶体
a
9
o、e光都是线偏振光，并且偏振方向垂直
入射面：入射光线与入射表面的法线构成的平面，根据 折射定律，折射光（寻常光）和入射光都在这个入射面 内。
主截面：光轴与入射表面的法线构成的平面。当入射光线在主 截面内时，两个折射光线都在主截面内
1961年，美国无线电公司（RCA）的电子学专家G. H. Heilmeier把电子学应用于有机化学，发现在液晶两端加上电
压，会出现各种各样的电光效应，由此想到把液晶应用到显示 领域
1968年RCA公布液晶发明
1969年，日本开始把大规模集成电路与液晶相结合
日本人从液晶手表、计算器等低档产品起步，直到开发出多晶
螺距通常300nm，与可见光波 长同量级
方向可以是左旋或右旋
这里显示了半个周期
溶致致液晶 将溶质溶于溶剂而形成的液晶态a 物质。显示技术上尚无应用 7
二、 晶体光学简介 1 双折射现象
冰 洲 石
光在晶体里变成了两束， 折射程度不同。与普通 玻璃的单折射完全不同
垂直入射到冰洲石上的光被 折射为两束。偏离的那一束 明显违反折射定律，而另一 条遵守折射定律
硅有源矩阵高分辨率彩色液晶显a示器
2
2. 主要特点
低功耗： 2~3v 工作电流几个微安 平板结构
两片导电玻璃，中间夹着液晶 高开口率、面积可做大做小、便于大规模生产、器件很薄 被动显示 液晶本身不发光，靠调节外光而达到显示目的。被动显示更适 合人类的视觉特性，不易引起眼部疲劳。
显示信息量大
像素之间没有隔离，同样显示窗口可容纳更多像素
晶体内的两条折射光线，一条总是遵守折射定律，称为寻常光 （o光），另一条经常违反折射定a 律，称为非寻常光（e光） 8
2 晶体光轴 冰洲石中存在一个特殊方向，光沿这个方向传播时o、e 光不分开。这个特殊方向叫做晶体的光轴（与几何光学 中的光轴不是一个概念）
AB两个顶点的连线方向就是光轴方向 光轴是方向，不是某条特定直线。与 光轴方向平行的所有直线都叫光轴
利用惠更斯左图法很容易 发现o光e光不会分离，并 且传播速度也相同
B 光轴平行于晶体表 面，入射光垂直入射
利用惠更斯左图法很容易
发现o光e光也不会分离，
但是传播速度有差异。出
射后o光和e光出现位相差
a
14
C 光轴平行于晶体表面，入 射光斜入射，且垂直于光轴
在学习物理光学时，我们已经知道在 各向同性介质中如何通过惠更斯作图 法判定折射方向，并推出折射定律。
使用同样方法也可确定e光的传播方向
纸面就是主截面，两束折射光线肯定
单 都在纸面内。显然，主平面与纸面也
轴 是重合的。
晶 体
o光偏振方向垂直纸面 e光偏a 振方向在纸面内
13
几个最常见的实例 A 光轴垂直于晶体表面 入射光垂直入射
暗时看不清
4 液晶的分类
既具有液态的流动性，又具有晶体
液晶又被称为物质的第四态 的各向异性，具有双折射特性
a
4
晶体之所以有各向异性，是因为晶体分子是按一定规则 排列的
T1熔点 中介相态 T2 清亮点 热致液晶 当液晶物质受热时，在某温度内呈现各向异性的。用于显示的 都是可在室温下工作的热致液晶。多呈细棒状 （1）近晶相液晶（层状、S型） 分子排成层，层内分子长轴互相平行，可能垂直于层面，或倾斜 排列 排列规整，接近晶体，二维有序a。有16种，SA，SB，SC等等 5
a
11
负
正方
向，两个
波面相切
ve vo
ne no
n e , n o 晶体的主折射率
主平面：
vnee
vnoo
晶体内的光线与光轴构成的平面
o光的偏振方向垂直于主平面 e光的偏振方向在主平面内
a
12
由于e光不遵循折射定律，如何判断其在晶体中的传播方 向成为一个问题！
4 使用惠更斯作图法判定e光的传播方向
液晶显示器（LCD）
广东工业大学 王衢
a
1
一、发展历程与特点 1. 发展历程 1888年奥地利植物学家Reinitge首次观察液晶现象
某些有机物熔化后会经历一个不透明浑浊的液态阶段，在该阶 段物体还兼具有晶体的性质，继续加热才成为各项同性的液态
这就是世界上第一次发现的热致液晶——胆甾醇苯甲酸酯
一个方向。流动性强，粘度小，相互作用力小，
易于控制。是显示器件中最常使a 用的液晶材料
6
（3）胆甾相液晶（螺旋状，CH型）
液晶分子呈扁平状，排列成层。层内分子互相平行。分 子长轴平行于层平面。不同层分子稍有变化，沿层的法 线方向列成螺旋状。
螺距P
长轴指向沿螺旋方向经历360 度变化后，又回到原来的取向。 这个周期的层间距离称为胆甾 相液晶的螺距P
易于彩色化
液晶通常无色，可加滤色膜实现a 彩色
3
长寿、无辐射、污染
3. 主要缺点
显示视角小 液晶显示利用了液晶的各向异性，不同 方向光的反射率不同。随视角变大，对比度下降
响应速度慢 电场作用下，液晶排列发生变化。响应速度收粘滞度影响很大
零下几十度就不能个工作，温度过高液晶也会受到影响
动态特性较差
SA 分子长轴垂直层面
SC
每层分子长轴均匀倾斜一 个角度。每层倾斜方位角 可以任意，也可以沿层法 线方向呈螺旋分布
SA
SC
粘度大、不易转动，响应速度慢。一般不适宜做显示器件。用
于显示，厚度要小于2~4微米，工艺要求较高
（2）向列相液晶（丝状、S型·）
由长径比大的棒状分子构成。分子不排成层，可
上下、左右、前后滑动。所有液晶长轴大体指向
v c n
c 真空光速，n 折射a率 折射率显然与方向无关 10
在单轴晶体中，o光规律与各向同性介质中完全相同，沿 各方向传播速度相同。
vo
c no
v o o光光速
o光波面
n o o光折射率
球面
e光在光轴方向传播速度与o光一样，为 v o 。但是在垂直光轴方 向是另一个值 v e
旋转椭球面 c ve ne
冰晶石只有一个光轴方向，称为单轴晶体（还包括红宝石、石 英）。还有一些晶体有两个光轴方向，称为双轴晶体（云母、橄 榄石、蓝宝石等等）。我们只研究单轴晶体，用于显示的液晶基 本都是单轴的
3 双折射的成因
晶体的物理性质是各向异性的，在不同方向上，物理量的值不 相同。 各向同性均匀介质中，一个点光源发出的光波速度是相同的
把AB两个顶点磨平，并使磨平表面 与光轴方向垂直，再让光垂直入射 到该平面上。折射光线不会分开
冰洲石天然晶体
a
9
o、e光都是线偏振光，并且偏振方向垂直
入射面：入射光线与入射表面的法线构成的平面，根据 折射定律，折射光（寻常光）和入射光都在这个入射面 内。
主截面：光轴与入射表面的法线构成的平面。当入射光线在主 截面内时，两个折射光线都在主截面内
1961年，美国无线电公司（RCA）的电子学专家G. H. Heilmeier把电子学应用于有机化学，发现在液晶两端加上电
压，会出现各种各样的电光效应，由此想到把液晶应用到显示 领域
1968年RCA公布液晶发明
1969年，日本开始把大规模集成电路与液晶相结合
日本人从液晶手表、计算器等低档产品起步，直到开发出多晶
螺距通常300nm，与可见光波 长同量级
方向可以是左旋或右旋
这里显示了半个周期
溶致致液晶 将溶质溶于溶剂而形成的液晶态a 物质。显示技术上尚无应用 7
二、 晶体光学简介 1 双折射现象
冰 洲 石
光在晶体里变成了两束， 折射程度不同。与普通 玻璃的单折射完全不同
垂直入射到冰洲石上的光被 折射为两束。偏离的那一束 明显违反折射定律，而另一 条遵守折射定律
硅有源矩阵高分辨率彩色液晶显a示器
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2. 主要特点
低功耗： 2~3v 工作电流几个微安 平板结构
两片导电玻璃，中间夹着液晶 高开口率、面积可做大做小、便于大规模生产、器件很薄 被动显示 液晶本身不发光，靠调节外光而达到显示目的。被动显示更适 合人类的视觉特性，不易引起眼部疲劳。
显示信息量大
像素之间没有隔离，同样显示窗口可容纳更多像素
晶体内的两条折射光线，一条总是遵守折射定律，称为寻常光 （o光），另一条经常违反折射定a 律，称为非寻常光（e光） 8
2 晶体光轴 冰洲石中存在一个特殊方向，光沿这个方向传播时o、e 光不分开。这个特殊方向叫做晶体的光轴（与几何光学 中的光轴不是一个概念）
AB两个顶点的连线方向就是光轴方向 光轴是方向，不是某条特定直线。与 光轴方向平行的所有直线都叫光轴
利用惠更斯左图法很容易 发现o光e光不会分离，并 且传播速度也相同
B 光轴平行于晶体表 面，入射光垂直入射
利用惠更斯左图法很容易
发现o光e光也不会分离，
但是传播速度有差异。出
射后o光和e光出现位相差
a
14
C 光轴平行于晶体表面，入 射光斜入射，且垂直于光轴
在学习物理光学时，我们已经知道在 各向同性介质中如何通过惠更斯作图 法判定折射方向，并推出折射定律。
使用同样方法也可确定e光的传播方向
纸面就是主截面，两束折射光线肯定
单 都在纸面内。显然，主平面与纸面也
轴 是重合的。
晶 体
o光偏振方向垂直纸面 e光偏a 振方向在纸面内
13
几个最常见的实例 A 光轴垂直于晶体表面 入射光垂直入射
暗时看不清
4 液晶的分类
既具有液态的流动性，又具有晶体
液晶又被称为物质的第四态 的各向异性，具有双折射特性
a
4
晶体之所以有各向异性，是因为晶体分子是按一定规则 排列的
T1熔点 中介相态 T2 清亮点 热致液晶 当液晶物质受热时，在某温度内呈现各向异性的。用于显示的 都是可在室温下工作的热致液晶。多呈细棒状 （1）近晶相液晶（层状、S型） 分子排成层，层内分子长轴互相平行，可能垂直于层面，或倾斜 排列 排列规整，接近晶体，二维有序a。有16种，SA，SB，SC等等 5
a
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负
正方
向，两个
波面相切
ve vo
ne no
n e , n o 晶体的主折射率
主平面：
vnee
vnoo
晶体内的光线与光轴构成的平面
o光的偏振方向垂直于主平面 e光的偏振方向在主平面内
a
12
由于e光不遵循折射定律，如何判断其在晶体中的传播方 向成为一个问题！
4 使用惠更斯作图法判定e光的传播方向