漫谈液晶显示器(LCD).ppt

5 漫談液晶顯示器 ( LCD ) 認識LCD (液晶顯示器) 什麼是LCD ? LCD是Liquid Crystal Display的縮寫，中文稱做液晶顯示器。是以液晶分子為素材，藉由電場的變化來控制液晶分子的排列，造成光線的遮蔽或通透，產生亮點與暗點，而在屏幕上構結圖像、顯現色彩。 看看TFT LCD的基本構造 何謂液晶 液晶（Liquid Crystal）是一種介於固態和液態之間的物質，是具有規則性分子排列的有機化合物。如果把它加熱會呈現透明的液體狀態，把它冷卻則會出現結晶顆粒的混濁固體狀態 液晶的發現 液晶最早是在一八八八年被奧地利的植物學家F. Reinitzer所發現(從植物中提煉出一種稱為螺旋性甲苯酸鹽的化合物，在為這種化合物做加熱實驗時，意外的發現此種化合物具有兩個不同溫度的熔點) ，其在觀察安息香酸膽固醇 ( cholesteryl benzoate ) 的融解行為時發現加熱至一百四十五度時會呈白濁狀狀液体，加至一百七十九度才形成均向性液體 隔年，德國的物理學家O.Lehmann，更以偏光顯微鏡發現此白濁液体具有異方性結晶所特有的雙折射率(birefringence)，故命名為液晶(Liquid Crystal) 液晶的特性 液晶不但具有一般晶體之方向性同時又具有液體之可流動性 可經由電場或磁場來控制液晶的方向，在未經電壓改特性前液晶的分子結構是扭曲的而讓穿透液晶的光線改變行徑的角度。但當對液晶施以電壓時其分子結構的排例會產生變化進而改變了穿透液晶光線的行徑角度 液晶和電場平行時位能較低，當有一外加電場時液晶會朝著電場方向轉動 偏極光經過一液態晶體後其偏極方向有時會改變光偏極化方向與液晶方向相同時折射率較大，光偏極化方向與液晶方向垂直時折射率較小。液態晶體後面再加一個偏光器，則通過之光強度會有不同 液晶的種類(一) 就其形成的原因、材料分類 液向性、溶致型 (lyotropic)液晶 兩棲型分子之水溶液（如肥皂水）：兩棲型分子的兩端具有不同之性質；其一端親水，而另一端拒水。 此種水溶液在不同濃度時會呈現不同性質之液態 液晶分子在適當溶劑中，當達到某一臨界濃度時而形成液晶狀態 熱向性、熱致型（thermotropic）液晶 由於溫度的變化而呈現出各種不同的液晶狀態(在不同溫度下會呈現不同性質之液態) 熱向性液晶分子會隨溫度上升而伴隨一連串的相轉移，即由固体變成液晶狀態，最後變成等向性液体。在這些相變化的過程當中，液晶分子的物理性質都會隨之改變，如折射率、介電異向性、彈性系數和黏度等 液晶的種類(二) 就液晶分子排列及結構而言，熱向性液晶可細分為四大類 1.向列型液晶(nematic liquid crystal) : 類似細火柴棒 “nematic”來源於希臘文中，為絲狀或線形的意思。此類液晶分子在空間上具有一維的規則性排列。所有分子長軸會選擇某一特定方向作為主軸並相互平行排列 2.層列型液晶(smectic liquid crystal): 類似粘土狀 smectic 為希臘字，原為肥皂之意。層列型液晶在空間排列上比向列型液晶多了一維的規則性，使得層列型液晶為一種分層結構，即分子分層排列，而且分子的長軸垂直於層平面 此類液晶又因其各層的分子排列的方式不同而將之更細分為ＳＡ～ＳＩ等九種以上不同的層列型液晶，其中以ＳＡ，ＳＢ最常見 液晶的種類(三) 就液晶分子排列及結構而言，熱向性液晶可細分為四大類 3.膽固醇型液晶(cholesteric liquid crystal): 類似膽固醇狀 其名來源於它們大部份是由膽固醇的衍生物生成的，但有些沒有膽固醇結構的液晶也具有此液晶相 這一形液晶和向列形液晶幾乎完全相同，只是液晶方向會沿者某一個方向隨著位置緩慢旋轉在排列上，此類液晶是由多層向列型液晶相堆積而成，各層分子的長軸方向漸次相差某一角度而呈螺旋狀(故亦稱螺旋向列型液晶) 膽固醇型液晶的螺距，決定它最強烈反射光線的波長是多少。『壓力和溫度的變化』能改變『螺旋的螺距』，因而也改變了它所反射的光顏色(波長) 4.碟狀液晶(discotic liquid crystal): 類似碟狀圓盤物 此類化合物的分子幾何結構類似碟狀圓盤物。在排列上，可形成僅一維有序的碟狀向列型液晶（discotic nematic LC），或有二維以上有序的碟狀層柱型（discotic cloumnar LC） 強誘電性液晶 什麼是強誘電性液晶? 具有自發分極，且由於外部電場之外加，自發分極之指向會跟隨反轉者，液晶材料中具有上述的特性者，我們稱之為強誘電性液晶(Ferroelectric Liquid Crystal；FLC) 液晶要具有強誘電性的必要條件 有傾斜角(ti