南台科技大学化学工程与材料工程学系材料科学与工程期末报告.doc

南台科技大學 化學工程與材料工程學系 材料科學與工程 期末報告 液晶螢幕 班級：化材二甲 學號：4A040016 4A040018 姓名：鄭鼎耀 廖建智 指導老師：林鴻儒 教授 中華民國101年12月5號 液晶螢幕的原理 液晶屬於一種規格性分子排列的有機化合物將其加熱會成透明液態, 但冷卻則成結晶的混濁液態，但其實並不限於溫度變化，電壓變化也能引起它的透光性。液晶由分子構造可分為三種： (1)黏土狀的Smectic液晶 (2)細長棒狀的Nematic液晶 (3)類似膽固醇狀的Cholestic液晶 而用來作液晶顯示螢幕的是Nematic液晶 液晶電視，是使用與一般電腦的液晶顯示器（Liquid Crystal Display，LCD） 相同的面板技術，只是在亮度、對比與反應時間卻要比電腦使用的液晶螢幕 要求要高，以目前的液晶電視來說，亮度500nits（每平方公尺的燭光亮度， 或cd／m^2單位）、500：1的規格是主流。液晶的顯示技術，是透過兩片具 有不同電極的導電玻璃，中間夾著「液晶」（液晶具備液體與固態晶體的特 性），在不加電壓下，光線會沿著液晶分子的間隙前進而轉折90度，所以光 可通過。但加入電壓後，光順著液晶分子的間隙直線前進，因此光被濾光板 所阻隔。液晶是具有行動特性的物質，所以只需外加很微小的力量即可使液 晶分子運動，以最常見普遍的向列型液晶為例，液晶分子可輕易的藉著電場 作用使得液晶分子轉向，由於液晶的光軸與其分子軸相當一致，故可藉此產 生光學效果，而當加於液晶的電場移除消失時，液晶將藉著其本身的彈性及 黏性，液晶分子將十分迅速的回復原來未加電場前的狀態。 液晶螢幕的構造 液晶顯示器的每個畫素由以下幾個部分構成：懸浮於兩個透明電極（氧化銦錫）間的一列液晶分子層，兩邊外側有兩個偏振方向互相垂直的偏振過濾片。如果沒有電極間的液晶，光透過其中一個偏振過濾片其偏振方向將和第二個偏振片完全垂直，因此被完全阻擋了。但是如果透過一個偏振過濾片的光線偏振方向被液晶旋轉，那麼它就可以透過另一個偏振過濾片。液晶對光線偏振方向的旋轉可以透過靜電場控制，從而實作對光的控制。 液晶分子極易受外加電場的影響而產生感應電荷。將少量的電荷加到每個畫素或者子畫素的透明電極產生靜電場，則液晶的分子將被此靜電場誘發感應電荷並產生靜電扭力，而使液晶分子原本的旋轉排列產生變化，因此也改變透過光線的旋轉幅度。改變一定的角度，從而能夠透過偏振過濾片。 在將電荷加到透明電極之前，液晶分子的排列被電極表面的排列決定，電極的化學物質表面可作為晶體的晶種。在最常見的TN型（Twisted Nematic，扭曲向列型）LCD中，液晶上下兩個電極垂直排列。液晶分子螺旋排列，透過一個偏振過濾片的光線在透過液晶片後偏振方向發生旋轉，從而能夠透過另一個偏振片。在此過程中一小部分光線被偏振片阻擋，從外面看上去是灰色。將電荷加到透明電極上後，液晶分子將幾乎完全順著電場方向平行排列，因此透過一個偏振過濾片的光線偏振方向沒有旋轉，因此光線被完全阻擋了。此時畫素看上去是黑色。透過控制電壓，可以控制液晶分子排列的扭曲程度，從而達到不同的灰度。 有些LCD在交流電作用下變黑，交流電破壞了液晶的螺旋效應，而關閉電流後，LCD會變亮或者透明，這類LCD常見於筆記型電腦與平價LCD螢幕上。另一類常應用於高畫質LCD或大型液晶電視上的LCD則是在關閉電源時，LCD為不透光的狀態。 為了省電，LCD顯示採用復用的方法，在復用模式下，一端的電極封包連線在一起，每一組電極連線到一個電源，另一端的電極也封包連線，每一組連線到電源另一端，封包設計保證每個畫素由一個獨立的電源控制，電子裝置或者驅動電子裝置的軟體透過控制電源的開/關序列，從而控制畫素的顯示。 檢驗LCD顯示器的指標包括以下幾個重要方面：顯示大小、反應時間（同步速率）、陣列型別（主動和被動）、視角、所支援的顏色、亮度和對比度、解析度和螢幕高寬比、以及輸入介面（例如視覺介面和視訊顯示陣列）。 圖1.主動矩陣型液晶顯示器構造圖 TN型LCD顯示模式 比較項目 液晶顯示器LCD 陰極射線管顯示器CRT 重量 較輕 較重 體積 較小 較大 厚度 較薄 較厚 電功率消耗 較少25t至40瓦 60至150瓦 平面 通常有弧度 螢幕閃爍 不會 會閃爍 幾何線性誤差 無 可能發生 安全度 趨於零輻射、零污染 以高壓打出電子光束 呈現像 液晶螢幕的發展 1.畫質的提高: 色彩越來越鮮豔，頻率越來越高，當然越做越大越來越薄。