液晶显示器的原理和制造PPT课件

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
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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）
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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
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由于介电各向异 性， 导致向E 列2相分子(n 被•E 电)2 场强迫取向：
• 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）
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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
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向列相中向错线的显微照片
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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
Krystalle(德语)
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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
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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
(二) 什么是液晶
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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 冷却
乳白色 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
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…）
● K 3 3 K 1 ， 1 K 3 3 K 2 ， 2 K 1 1 K 22
●温度增高
Kii减少
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弹性常数K22与温度之间的关系
K2 2 ( x 1- 102 N e w t o n )
7 6 5 4 3 2
-3wk.baidu.com0
P -azo xyp h en eto le
P -azo xyan iso le (P A A )
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
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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
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液晶相
晶体
向列相液晶
温 图度1
各向同性相
11
12
近晶C相
近晶A相
图2
向列相
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•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
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
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4.光学各向异性: 双折射 △n = ne - no
冰洲石
图6
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光在向列相中的传播 液晶分子长轴的方向——光轴
双折射现象、光波的叠加、干涉等现象均同 样在液晶中发生，只要将液晶作为单轴正晶
液晶显示器的原理和制造
2009年12月
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(一) 序言
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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）
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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
小的体积内将大量分子的长轴方向的平均取向作为一个择优取向， 这个择优取向常常用单位n矢量 来表示,它被称为指向矢
(director)。
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(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
体就可作类似的分析。
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5.弹性各向异性: 向列相的三种形变
展曲 K11
扭曲 K22
图7
弯曲 K33
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(1)关于弹性常数的讨论
●向列相中可以只产生其中一种形变，因此每一个Kii （i=1,2,3）都必须是正的。
●Kii的量纲是尔格/厘米（或达因）
● Kii的数量U 级 （～ a分 （子 分间 子相 线互 度 ～1作 ） 06达 用因 能）
K22 /K11 ＝ 0.4 ~ 0.8
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
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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）
图8
-2 0
-1 0
0
T - T N I ( °C )
（2）弹性常数对显示的影响 阈值电压
弹性常数越大 → 阈值电压也越大
响应时间
弹性常数越大 → 响应速度越快
电光曲线
K33 /K11越小 → 该液晶的电光曲线越陡 → 多 路驱动能力越强
对于多路驱动的电光器件，要求液晶材料
K33 /K11 = 1.1