光电显示技术_液晶显示技术浅析.pptx

目 录 1. 绪论 2. 阴极射线管(CRT)显示技术 3. 液晶显示器件 4. 发光二极管(LED)显示技术 5. 等离子显示器件 6. 激光显示技术 7. 新型光电显示技术 8. 大屏幕显示技术 ;2. 液晶的晶相 常见液晶的晶相有向列相（nematic）、胆甾相（cholesteric）和近晶相（smectic）等。 ;（1）向列相 向列相亦称丝状相。它由长、径比很大的棒状分子组成。分子大致平行排列，质心位置杂乱无序，具有类似于普通液体的流动性。 特点： 向列液晶由于其液晶分子重心杂乱无序，并可在三维范围内移动，表现出液体的特征——可流动性。 所有分子的长轴大体指向一个方向，使向列液晶具有单轴晶体的光学特性（折射系数，沿着及垂直于这个有序排列的方向而不同），一般是单轴正性。 而在电学上又具有明显的介电各向异性， 由于向列相液晶各个分子容易顺着长轴方向自由移动且分子的排列和运动比较自由，致使向列相液晶具有的黏度小、富于流动性、对外界作用相当敏感等特点。;（2）胆甾相 胆甾相亦称螺旋相。它可看作是由向列相平面重叠而成的，一个平面内的分子互相平行，逐次平面的分子方向成螺旋式（螺距约3000 ?），与可见光波长同数量级。 特点： 光学上一般是单轴负性。 向列相液晶与胆甾相液晶可以互相转换，在向列相液晶中加入旋光材料，会形成胆甾相，在胆甾相液晶中加入消旋光向列相材料，能将胆甾相转变成向列相。 胆甾相液晶在显示技术中很有用，扭曲向列（twisted nematic，TN）、超扭曲向列（Super Twisted Nematic，STN）、相变（phase change，PC）显示都是在向列相液晶中加入不同比例的胆甾相液晶而获得的 。;（3）近晶相：近晶相亦称层状相或脂状相。它的分子分层排列，层内分子互相平行，其方向可以是垂直于层面，或与层面倾斜，层内分子质心可以无序、能自由平移、似液体；或有序呈二维点阵。分子层与层之间的相关程度在不同的相中有强有弱。手征性分子化合物则可以以扭曲的螺旋片层状出现，非扭曲型近晶相依其发现先后，以A、B、C等命名 ，如图3.4所示。近晶相因为它的高度有序性，经常出现在较低温的范例内。近晶液晶??度大，分子不易转动，即响应速度慢，一般不宜作显示器件。;长形分子除上述3大类结构外，还有光学上各向异性的D相，由若干分子为一组的单元所构成的体心立方结构。1977年，印度S.Chandrasekhar等合成了盘形分子液晶。这些分子均具有一个扁平的圆形或椭圆形刚性中心部分，周围有长而柔软的脂肪族链。盘形分子液晶具有向列相、胆甾相和柱状相3类结构。盘形分子的向列相和胆甾相与上述长形分子相似，只需把长形分子的长棒轴用盘形分子的法向轴代替即可。柱状相是盘形分子所特有的结构，盘形分子在柱状相中堆积成柱，在同一柱中分子间隔可以是规则有序的，当然，柱状相也可以是不规则无序的，不同柱内的分子质心位置无相关性。各分子柱可以排列成六角形或长方形，如图3.5所示。;长形和盘形分子构成的液晶的各向异性与分子本身的不对称形状有关。这些液晶的基本性质，绝大部分可以通过无体积的一维或二维分子模型来描述。 相变序列改变温度时，长形分子各液晶相之间的转变序列可以有两种（冷却时由右至左）： 1）X-H（H′）-G-F（F′）-I-B-C（C′）-A-N（N′-B′-B′）-I。 2）X-E-B-A-N-I。 H（H′）等表示H或H′，X和I分别代表晶体和各向同性液体。当然，特殊的液晶化合物并不一定具有上述所有的相。上面的序列只是表明这些相如有出现则以这种顺序。如表3.1所示的长形分子的液晶相结构及相变序列。;表3.1 长形分子的液晶相结构及其相变序列;3.1.2 液晶的物理性质 液晶受扰动时，分子取向有恢复平行排列的能力，称为曲率弹性，弹性常数一般很小。向列相和胆甾相的分子取向改变有3种形式：展曲、扭曲、弯曲。近晶相发生形变时，层厚保持不变，只有展曲和层面位移引起的混合弹性。 液晶既是抗磁体，又是介电材料，介电各向异性依材料而定，并与频率有关。液晶分子受外电场或磁场影响容易改变取向。;;; 2）电控双折射效应：对液晶施加电场，使液晶的排列方向发生变化，因为排列方向的改变，按照一定的偏振方向入射的光，将在液晶中发生双折射现象。这一效应说明，液晶的光轴可以由外电场改变，光轴的倾斜随电场的变化而变化，因而两双折射光束间的相位差也随之变化，当入射光为复色光时，出射光的颜色也随之变化。因此液晶具有比晶体灵活多变的电旋光性质。; 4）旋光效应：在液晶盒中充入向列型液晶，把两玻璃片绕在与它们互相垂直的轴相扭转90°，向列型液晶的内部就发生了扭曲，