《液晶顯示器》課件

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1、§2.3液晶顯示器§2.3液晶顯示器◆2.3.1液晶顯示器原理◆2.3.2液晶顯示器的構(gòu)造◆2.3.3液晶顯示器的驅(qū)動(dòng)◆2.3.4液晶顯示器的特點(diǎn)及應(yīng)用1第二章電光信息轉(zhuǎn)換§2.3.1液晶顯示器原理§2.3液晶顯示器§2.3.1液晶顯示器原理一、液晶液晶是指在某一溫度范圍內(nèi)，從外觀看屬于具有流動(dòng)性的液體，但同時(shí)又是具有光學(xué)雙折射性的晶體?！耙壕А卑瑑煞N含義，一是指處于固體相與液體相中間狀態(tài)的液晶相，二是指具有上述液晶相的物質(zhì)。2第二章電光信息轉(zhuǎn)換(a)層列液晶(b)向列液晶(c)膽甾相液晶圖2.3.1-1三種液晶相的分子排列結(jié)構(gòu)§2.3.1液晶顯示器原理3第二章電光信息轉(zhuǎn)

2、換液晶物質(zhì)的大多數(shù)為有機(jī)化合物，其分子的形狀一般為細(xì)長(zhǎng)的棒狀或扁平的板狀。液晶相中這些分子的排列狀態(tài)一般取圖2.3.1-1所示的特殊的排列方式，按分子排列方式的不同，液晶可分為層列(smectic)液晶、向列(nematic)液晶、膽甾相(cholesteric)液晶等幾大類(lèi)。二、液晶的物理性能1、物理性質(zhì)的各向異性§2.3.1液晶顯示器原理4第二章電光信息轉(zhuǎn)換液晶物質(zhì)的折射率，介電常數(shù)，磁化率，電導(dǎo)率，粘度等各種物理性質(zhì)，在液晶分子的長(zhǎng)軸方向（∥）和與其垂直的方向（⊥）有很大的不同，即存在各向異性（，，，，）。參照?qǐng)D2.3.1-2（圖中為著眼于全體液晶分子時(shí)，分子長(zhǎng)軸的擇

3、優(yōu)取向方向的單位矢量），液晶分子排列的有序程度，由下式所定義的分子排列的有序化參數(shù)來(lái)表征2.3.1-1§2.3.1液晶顯示器原理5第二章電光信息轉(zhuǎn)換2.3.1-2液晶方向與分子取向的空間關(guān)系液晶分子xyazonθ§2.3.1液晶顯示器原理像各向異性液體那樣，分子長(zhǎng)軸取向完全無(wú)序的場(chǎng)合，S=0；所有分子完全平行取向的理想液晶，S=1。通常，向列液晶的有序化參數(shù)S也與溫度有關(guān)，取值在0.3~0.8之間。6第二章電光信息轉(zhuǎn)換2、折射率的各向異性液晶具有與光學(xué)單軸性晶體同樣的各向異性折射率，顯示出雙折射性。單軸性晶體具有兩個(gè)不相同的主折射率No和Ne，分別代表電矢量的振動(dòng)方向相對(duì)于

4、晶體光軸呈垂直的尋常光及呈平行的異常光的折射率。對(duì)于向列液晶和層列液晶，液晶取向n的方向相當(dāng)于單軸晶體的光軸，因此，對(duì)于與取向n分別呈垂直和呈平行關(guān)系的振動(dòng)光的折射率取，則有2.3.1-2§2.3.1液晶顯示器原理7第二章電光信息轉(zhuǎn)換而且，其折射率的各向異性可由下式給出2.3.1-3這兩種液晶三維空間的折射率，如圖2.3.1-3(a)所示，向列液晶和層列液晶稱為光學(xué)正液晶。nne=n//no=n┴光軸螺旋軸ne=n┴光軸(a)層列液晶和向列液晶(光學(xué)正液晶)(b)膽甾相液晶(光學(xué)負(fù)液晶)圖2.3.1-3單軸性液晶折射率的各向異性§2.3.1液晶顯示器原理8第二章電光信息轉(zhuǎn)換

5、膽甾相液晶稱為光學(xué)負(fù)液晶。對(duì)于通常光和異常光，其折射率大小的空間分布如圖2.3.1-3(b)所示。3、各種光學(xué)性質(zhì)基于折射率的各向異性，液晶具有以下光學(xué)性質(zhì)，這些性質(zhì)是LCD工作原理的基礎(chǔ)?！?.3.1液晶顯示器原理在膽甾相液晶的情況下，與取向N垂直的螺旋軸相當(dāng)于光軸，其主折射率No，Ne可由下式給出2.3.1-49第二章電光信息轉(zhuǎn)換(1)光的行進(jìn)方向會(huì)偏向取向（分子長(zhǎng)軸）的方向；(2)偏光的狀態(tài)及偏光的振動(dòng)方向會(huì)發(fā)生變化；(3)根據(jù)入射偏光的左、右旋光性，可使其反射或透射?！?.3.1液晶顯示器原理入射直線偏光xyznθ液晶偏光方向θθ=0θ=π/4θ=π/2圖2.3.1

6、-4入射直線偏光在液晶中偏光狀態(tài)及偏光方向的變化10第二章電光信息轉(zhuǎn)換§2.3.1液晶顯示器原理三、扭曲向列型顯示原理圖2.3.1-5表示在垂直偏振片間設(shè)置TN排列液晶盒的場(chǎng)合，基于電氣光學(xué)效應(yīng)，TN型顯示方式的原理。在這種情況下，不施加電壓時(shí)使光透過(guò)，而施加電壓時(shí)使光遮斷。在平行偏振片間，這種光的透過(guò)或遮斷關(guān)系是可逆的。目前廣泛普及的LCD的一種就是基于這種TN方式，在白的背景下可以顯示黑，在黑的背景下可以顯示白。11第二章電光信息轉(zhuǎn)換(b)施加電壓時(shí)圖2.3.1-5TN型顯示方式的原理入射光偏振片偏振片光遮斷TN排列盒(a)未施加電壓時(shí)入射光偏振片偏振片光透過(guò)TN排列盒

7、§2.3.1液晶顯示器原理12第二章電光信息轉(zhuǎn)換§2.3.2液晶顯示器的構(gòu)造§2.3.2液晶顯示器的構(gòu)造圖2.3.2-1為用于儀表數(shù)字顯示的反射式TN型LCD的端面結(jié)構(gòu)。圖2.3.2-1反射式TN型LCD的端面結(jié)構(gòu)玻璃基板透明電極外周封接劑分子取向?qū)悠衿衿肿尤∠驅(qū)右壕该麟姌O玻璃基板反射板13第二章電光信息轉(zhuǎn)換對(duì)于不需要偏振片的顯示方式及透射型LCD要去掉偏振片及反射板。透射型LCD需要附加背面照明光源。而且，對(duì)于彩色顯示LCD，一般要在透明電極與玻璃基板之間增設(shè)多色濾波器層。透明電極基板可以采用涂覆有氧化