光电子技术液晶显示.pptVIP

* 光电子技术学课件之十七： ——液晶显示 制作者： 赣南师范学院物理与电子信息学院： 王形华 一、液晶发展史 液晶最早是奥地利植物学家莱尼茨尔（F. Reinitzer）于1888年发现的，他在测定有机物的熔点时，发现某些有机物（胆甾醇的苯甲酸脂和醋酸脂）熔化后会经历一个不透明的呈白色浑浊液体状态，并发出多彩而美丽的珍珠光泽，只有继续加热到某一温度才会变成透明清亮的液体． §6.2 液晶显示 1889年，德国物理学家莱曼（O. Lehmann）使用他亲自设计，在当时作为必威体育精装版式的附有加热装置的偏光显微镜对这些脂类化合物进行了观察。他发现，这类白而浑浊的液体外观上虽然属于液体，但却显示出各向异性晶体特有的双折射性．于是莱曼将其命名为“液态晶体”，这就是“液晶”名称的由来。 液晶是一种介于固体与液体之间，具有规则性分子排列的有机化合物，一般最常用的液晶型式为向列液晶，分子形状为细长棒形，长宽约1nm～10nm，在不同电流电场作用下，液晶分子会做规则旋转90度排列，产生透光度的差别，如此在电源ON/OFF下产生明暗的区别，依此原理控制每个像素，便可构成所需图像。 二、液态晶体的类别 随着人们对液晶的逐渐了解，发现液晶物质基本上都是有机化合物，现有的有机化合物中每200种中就有一种具有液晶相． 从成分和出现液晶相的物理条件来看，液晶可以分为热致液晶和溶致液晶两大类。 把某些有机物加热溶解，由于加热破坏结晶晶格而形成的液晶称为热致液晶，就是如前面所说由于温度变化而出现的液晶相． 把某些有机物放在一定的溶剂中，由于溶剂破坏结晶晶格而形成的液晶称为溶致液晶，它是由于溶液浓度发生变化而出现的液晶相，最常见的有肥皂水等． 目前用于显示的液晶材料基本上都是热致液晶，而生物系统中则存在大量溶致液晶．目前发现的液晶物质已有近万种．构成液晶物质的分子，大体上呈细长棒状或扁平片状，并且在每种液晶相中形成特殊排列． 由杆形分子形成的液晶（热致液晶），其液晶相共有三大类： 近晶相液晶（Smectic liquid crystals）、 向列相液晶（Nematic liquid crystals）、 胆甾相液晶（Cholesteric liquid crystals）． Smectic由希腊语而来，是肥皂状之意，因这种类型的液晶在浓肥皂水溶液中，都显示特有的偏光显微镜像，因而命名为皂相．分子分层排列，有同一方向，比较接近晶体，故译近晶相． Nematic也是由希腊语而来，是丝状之意，因这种液晶的薄层在偏光显微镜下观察时，呈现丝状型织构，故称之为丝相．分子位置杂乱，但方向大致一致，故译向列相． 胆甾相液晶则是由于此种液晶最早是从胆甾醇类物质中发现的，故称之为胆甾相． 作为显示技术应用的液晶都是热致液晶 低于温度T1，就变成固体（晶体），称T1为液晶的熔点，高于温度T2就变成清澈透明各向同性的液态，称T2为液晶的清亮点。LCD能工作的极限温度范围基本上由T1和T2确定。 近晶相液晶(Smectic Liquid Crystals) 分子呈二维有序性，分子排列成层，层内分子长轴相互平行，排列整齐，重心位于同一平面内，其方向可以垂直层面，或与层面成倾斜排列，层的厚度等于分子的长度，各层之间的距离可以变动，分子只能在层内做前后、左右滑动,但不能在上下层之间移动。近晶相液晶的粘度与表面张力都比较大，对外界电、磁、温度等的变化不敏感。 向列相液晶(Nematic Liquid Crystals) 分子只有一维有序，分子长轴互相平行，但不排列成层，它能上下、左右、前后滑动，只在分子长轴方向上保持相互平行或近于平行，分子间短程相互作用微弱，向列相液晶分子的排列和运动比较自由，对外界电、磁场、温度、应