液晶與液晶顯示材料課件

液晶材料與液晶顯示器的原理液晶的發(fā)現(xiàn)液晶的分類液晶的光電效應(yīng)液晶顯示器的基本原理液晶材料與液晶顯示器的原理液晶的發(fā)現(xiàn)1液晶的發(fā)現(xiàn)液晶的發(fā)現(xiàn)可追溯到19世紀末，1888年奧地利的植物學家F·Reinitzer在作加熱膽甾醇的苯甲酸脂實驗時發(fā)現(xiàn)，當加熱使溫度升高到一定程度后，結(jié)晶的固體開始溶解。但溶化后不是透明的液體，而是一種呈混濁態(tài)的粘稠液體，并發(fā)出多彩而美麗的珍珠光澤。當再進一步升溫后，才變成透明的液體。這種混濁態(tài)粘稠的液體是什么呢？他把這種粘稠而混濁的液體放到偏光顯微鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)這種液體具有雙折射性。于是德國物理學家D·Leimann將其命名為“液晶”，簡稱為“LC”。在這以后用它制成的液晶顯示器件被稱為LCD。液晶的發(fā)現(xiàn)液晶的發(fā)現(xiàn)可追溯到19世紀末，1888年奧地利的植2液晶的偏光顯微照片液晶的偏光顯微照片3物質(zhì)的三態(tài)晶態(tài)（各向異性）非晶態(tài)（各向同性）氣態(tài)液態(tài)固態(tài)晶態(tài)：原子在空間呈有規(guī)則地周期性重復排列；非晶態(tài)：原子無規(guī)則排列。液晶態(tài)是一種介于晶態(tài)和液態(tài)之間的過渡狀態(tài)。具有液體的流動性，微觀上分子位置無序，但結(jié)構(gòu)上排列長程有序。有人將液晶態(tài)稱之為物質(zhì)的第四態(tài)。物質(zhì)的三態(tài)晶態(tài)（各向異性）非晶態(tài)（各4液晶與液晶顯示材料課件5液晶高分子材料很多固態(tài)的高分子材料具有液晶態(tài)結(jié)構(gòu)，具有取向結(jié)構(gòu)。稱之為液晶高分子。液晶高分子具有優(yōu)異的力學和物理性質(zhì)，應(yīng)用于許多重要領(lǐng)域。比如防彈衣、高氣密性包裝膜EVOH、LCD平板顯示器。液晶高分子材料很多固態(tài)的高分子材料具有液晶態(tài)結(jié)構(gòu)，具有取向結(jié)6液晶高分子材料

液晶的發(fā)現(xiàn)已經(jīng)有100多年的歷史，但近20年來才獲得了快速的發(fā)展。這是因為液晶材料的光電效應(yīng)被發(fā)現(xiàn)。因而被應(yīng)用在低電壓和輕薄短小的顯示組件上。目前液晶材料已被廣泛應(yīng)用于計算機顯示屏，電子表，手機，計算器等電子產(chǎn)品上。成為顯示工業(yè)不可或缺的重要材料。液晶高分子材料液晶的發(fā)現(xiàn)已經(jīng)有100多年的歷史，但近7液晶的分類方法1.按照液晶的形成條件分類2.按照分子排列的形式和有序性分類液晶的分類方法8按照液晶的形成條件分類

采用降溫的方法,既將熔融的液體降溫，當降溫到一定程度后分子的取向有序化，從而獲得液晶態(tài)．作為顯示技術(shù)應(yīng)用的液晶都是熱致液晶

有機分子溶解在溶劑中，使溶液中溶質(zhì)的濃度增加，溶劑的濃度減小，有機分子的排列有序而獲得液晶．溶致液晶熱致液晶按照液晶的形成條件分類溶致液晶熱致液晶9構(gòu)成液晶態(tài)的結(jié)構(gòu)單元１．棒狀分子２．盤狀分子３．由長鏈或盤狀分子連接而成的柔性長鏈聚合物４．由雙親分子自組裝而成的膜構(gòu)成液晶態(tài)的結(jié)構(gòu)單元１．棒狀分子10液晶的三種結(jié)構(gòu)類型向列型：

向列型液晶由長徑比很大的棒狀分子組成，保持與軸向平行的排列狀態(tài)。因為分子的重心雜亂無序，并容易順著長軸方向自由移動，所以像液體一樣富于流動性。正由于向列型液晶分子的這種一致排列，使得它的光學特性很像單軸晶體，呈正的雙折射性。對外界的電、磁、溫度、應(yīng)力都比較敏感，是顯示器件上廣泛使用的材料。向列液晶在偏光顯微鏡下的圖液晶的三種結(jié)構(gòu)類型向列型：向列液晶在偏光顯微鏡下的圖11液晶的三種結(jié)構(gòu)類型膽甾型：它包含著許多層分子，每層分子的排列方向相同，但相鄰兩層分子排列方向稍有旋轉(zhuǎn)，夾角約15分，層層疊成螺旋結(jié)構(gòu)，當分子的排列旋轉(zhuǎn)了360°而又回到原來方向時，在這種分子排列完全相同的兩層間的距離稱膽甾型液晶的螺距。液晶的三種結(jié)構(gòu)類型膽甾型：12液晶的三種結(jié)構(gòu)類型：近晶型：

棒狀分子相互平行地排列成層狀結(jié)構(gòu)，分子的長軸垂直與層面．在層內(nèi)，分子的排列具有二維有序性，分子的質(zhì)心位置排列則是無序的，分子只能在本層內(nèi)活動．在層間具有一維平移序，層間可以相互滑移．back液晶的三種結(jié)構(gòu)類型：近晶型：back13液晶分子的光電性質(zhì)描述液晶分子光電性質(zhì)的重要物理量：

１．介電系數(shù)２．折射系數(shù)液晶分子的光電性質(zhì)描述液晶分子光電性質(zhì)的重要物理量：14液晶分子的光電性質(zhì)

液晶分子大多由棒狀或碟狀分子形成,所以與分子長軸平行或垂直方向的物理特征會有所差異，這就是液晶分子結(jié)構(gòu)的異方性．由于液晶分子結(jié)構(gòu)的異方性，所以液晶分子在介電系數(shù)和光電系數(shù)等光電系數(shù)上都具有異方性．液晶分子的光電性質(zhì)液晶分子大多由棒狀或碟狀分子形成,所以15液晶分子的光電性質(zhì)介電系數(shù)：介電系數(shù)可以分為與指向矢平行的分量和與指向矢垂直的分量。當時稱為介電系數(shù)異方性為正型的液晶。可以用在平行配位。P型液晶當時稱為介電系數(shù)異方性為負型的液晶。只有用在垂直配位才能顯示所需的光電效應(yīng)。N型液晶液晶分子的光電性質(zhì)介電系數(shù)：16液晶短軸方向ε⊥液晶短軸方向ε∥在外電場作用下，分子的排列極易發(fā)生變化，P型液晶分子長軸方向平行于外電場方向，N型液晶分子長軸方向垂直于外電場方向。目前液晶顯示器主要應(yīng)用P型液晶。液晶短軸方向ε⊥液晶短軸方向ε∥在外電場作用下，分子的排列極17液晶分子的光電性質(zhì)折射系數(shù)：折射系數(shù)也同介電系數(shù)相似，依照與指向矢垂直與平行的方向分成兩個方向的向量．與指向矢平行的分量為，與指向矢垂直的分量為．

液晶分子的光電性質(zhì)折射系數(shù)：18由于液晶具有單軸晶體的光學各向異性，所以具有以下光學特性：1）能使入射光沿液晶分子偶極矩的方向偏轉(zhuǎn)；2）使入射的偏光狀態(tài)，及偏光軸方向發(fā)生變化；3）使入射的左旋及右旋偏振光產(chǎn)生對應(yīng)的透過或反射。液晶器件基本就是根據(jù)這三種光學特設(shè)計制造的。液晶器件所基于的三種光學特性由于液晶具有單軸晶體的光學各向異性，所以具有以下光學特性：液19液晶的光電效應(yīng)液晶材料在施加電場（電流）時，其光學性質(zhì)會發(fā)生變化，這種效應(yīng)稱為液晶的光電效應(yīng)。液晶的電光效應(yīng)在液晶顯示器的設(shè)計中被廣泛采用。目前發(fā)現(xiàn)的電光效應(yīng)種類很多，產(chǎn)生電光效應(yīng)的機理也較為復雜，但就其本質(zhì)來講都是液晶分子在電場作用下改變其分子排列或造成分子變形的結(jié)果。液晶的光電效應(yīng)液晶材料在施加電場（電流）時，其光學性質(zhì)會發(fā)生20液晶的光電效應(yīng)分類液晶的光電效應(yīng)分類21液晶顯示器(LCD)的基本原理

１．偏振片透光原理２．液晶對光線的調(diào)制作用液晶顯示器(LCD)的基本原理

22偏振片透光原理：

偏振片只允許偏振方向與它的偏振化方向平行的光透過，如果讓兩個偏振片的偏振化方向相互垂直，由于第一次出射光的偏振方向與第二個偏振片的偏振化方向垂直，光不能通過第二個偏振片．偏振片透光原理：23

把液晶放在兩個偏振片之間，在向列型液晶中，棒狀分子的排列是彼此平行的．如果上下兩玻璃棒定向是彼此垂直的，液晶分子將采取逐漸過渡的方式被扭轉(zhuǎn)成螺旋狀．把液晶放在兩個偏振片之間，在向列型液晶中，棒狀分子的排列是24

如果有光線進入,通過第一個偏振片后，將被液晶分子逐漸改變偏振方向.由于光線沿著分子排列的方向傳播，光線最終將從另一端射出．如果兩玻璃板之間加上電壓，分子排列方向?qū)⑴c電場方向平行，光線由于不能扭轉(zhuǎn)將不會通過第二個極板．如果有光線進入,通過第一個偏振片后，將被液晶分子逐漸改變25液晶顯示灰度（亮度）的變化

液晶顯示器就是利用這一特性，在上下兩片柵欄相互垂直的偏光板之間充滿液晶，利用電場控制液晶的轉(zhuǎn)動．不同的電場大小就會形成不同的灰階亮度．液晶顯示灰度（亮度）的變化26TN-LCD的工作原理TN-LCD的工作原理27在玻璃基片上沉積一層硅,通過印刷光刻等工序作成晶體管陣列,每個像素都設(shè)有一個半導體開關(guān)，其加工工藝類似于大規(guī)模集成電路。再把液晶灌注在兩片玻璃之間,由于每個像素都可以通過點脈沖直接控制，因而，每個節(jié)點都相對獨立，并可以進行連續(xù)控制，這樣的設(shè)計不僅提高了顯示屏的反應(yīng)速度，同時可以精確控制顯示灰度，所以TFT液晶的色彩更逼真，稱為真彩

．

在玻璃基片上沉積一層硅,通過印刷光刻等工序作成晶體管陣列,每28TFT型液晶彩色顯示原理

對于TFT-LCD而言彩色濾光片是很重要的，利用紅，綠，藍三原色，可混合出各種不同的顏色，很多平面顯示器就是利用此原理顯示色彩，把三種顏色分成獨立的三個點，各自擁有不同的灰階變化，然后把臨近的三個RGB顯示的點當作一個像素TFT型液晶彩色顯示原理對于TFT-LCD而言彩色濾光片是29精品課件！精品課件！30精品課件！精品課件！31作業(yè)：液晶材料的基本特性有哪些？請簡述液晶顯示器的工作原理。液晶如何實現(xiàn)彩色顯示？作業(yè)：32液晶材料與液晶顯示器的原理液晶的發(fā)現(xiàn)液晶的分類液晶的光電效應(yīng)液晶顯示器的基本原理液晶材料與液晶顯示器的原理液晶的發(fā)現(xiàn)33液晶的發(fā)現(xiàn)液晶的發(fā)現(xiàn)可追溯到19世紀末，1888年奧地利的植物學家F·Reinitzer在作加熱膽甾醇的苯甲酸脂實驗時發(fā)現(xiàn)，當加熱使溫度升高到一定程度后，結(jié)晶的固體開始溶解。但溶化后不是透明的液體，而是一種呈混濁態(tài)的粘稠液體，并發(fā)出多彩而美麗的珍珠光澤。當再進一步升溫后，才變成透明的液體。這種混濁態(tài)粘稠的液體是什么呢？他把這種粘稠而混濁的液體放到偏光顯微鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)這種液體具有雙折射性。于是德國物理學家D·Leimann將其命名為“液晶”，簡稱為“LC”。在這以后用它制成的液晶顯示器件被稱為LCD。液晶的發(fā)現(xiàn)液晶的發(fā)現(xiàn)可追溯到19世紀末，1888年奧地利的植34液晶的偏光顯微照片液晶的偏光顯微照片35物質(zhì)的三態(tài)晶態(tài)（各向異性）非晶態(tài)（各向同性）氣態(tài)液態(tài)固態(tài)晶態(tài)：原子在空間呈有規(guī)則地周期性重復排列；非晶態(tài)：原子無規(guī)則排列。液晶態(tài)是一種介于晶態(tài)和液態(tài)之間的過渡狀態(tài)。具有液體的流動性，微觀上分子位置無序，但結(jié)構(gòu)上排列長程有序。有人將液晶態(tài)稱之為物質(zhì)的第四態(tài)。物質(zhì)的三態(tài)晶態(tài)（各向異性）非晶態(tài)（各36液晶與液晶顯示材料課件37液晶高分子材料很多固態(tài)的高分子材料具有液晶態(tài)結(jié)構(gòu)，具有取向結(jié)構(gòu)。稱之為液晶高分子。液晶高分子具有優(yōu)異的力學和物理性質(zhì)，應(yīng)用于許多重要領(lǐng)域。比如防彈衣、高氣密性包裝膜EVOH、LCD平板顯示器。液晶高分子材料很多固態(tài)的高分子材料具有液晶態(tài)結(jié)構(gòu)，具有取向結(jié)38液晶高分子材料

液晶的發(fā)現(xiàn)已經(jīng)有100多年的歷史，但近20年來才獲得了快速的發(fā)展。這是因為液晶材料的光電效應(yīng)被發(fā)現(xiàn)。因而被應(yīng)用在低電壓和輕薄短小的顯示組件上。目前液晶材料已被廣泛應(yīng)用于計算機顯示屏，電子表，手機，計算器等電子產(chǎn)品上。成為顯示工業(yè)不可或缺的重要材料。液晶高分子材料液晶的發(fā)現(xiàn)已經(jīng)有100多年的歷史，但近39液晶的分類方法1.按照液晶的形成條件分類2.按照分子排列的形式和有序性分類液晶的分類方法40按照液晶的形成條件分類

采用降溫的方法,既將熔融的液體降溫，當降溫到一定程度后分子的取向有序化，從而獲得液晶態(tài)．作為顯示技術(shù)應(yīng)用的液晶都是熱致液晶

有機分子溶解在溶劑中，使溶液中溶質(zhì)的濃度增加，溶劑的濃度減小，有機分子的排列有序而獲得液晶．溶致液晶熱致液晶按照液晶的形成條件分類溶致液晶熱致液晶41構(gòu)成液晶態(tài)的結(jié)構(gòu)單元１．棒狀分子２．盤狀分子３．由長鏈或盤狀分子連接而成的柔性長鏈聚合物４．由雙親分子自組裝而成的膜構(gòu)成液晶態(tài)的結(jié)構(gòu)單元１．棒狀分子42液晶的三種結(jié)構(gòu)類型向列型：

向列型液晶由長徑比很大的棒狀分子組成，保持與軸向平行的排列狀態(tài)。因為分子的重心雜亂無序，并容易順著長軸方向自由移動，所以像液體一樣富于流動性。正由于向列型液晶分子的這種一致排列，使得它的光學特性很像單軸晶體，呈正的雙折射性。對外界的電、磁、溫度、應(yīng)力都比較敏感，是顯示器件上廣泛使用的材料。向列液晶在偏光顯微鏡下的圖液晶的三種結(jié)構(gòu)類型向列型：向列液晶在偏光顯微鏡下的圖43液晶的三種結(jié)構(gòu)類型膽甾型：它包含著許多層分子，每層分子的排列方向相同，但相鄰兩層分子排列方向稍有旋轉(zhuǎn)，夾角約15分，層層疊成螺旋結(jié)構(gòu)，當分子的排列旋轉(zhuǎn)了360°而又回到原來方向時，在這種分子排列完全相同的兩層間的距離稱膽甾型液晶的螺距。液晶的三種結(jié)構(gòu)類型膽甾型：44液晶的三種結(jié)構(gòu)類型：近晶型：

棒狀分子相互平行地排列成層狀結(jié)構(gòu)，分子的長軸垂直與層面．在層內(nèi)，分子的排列具有二維有序性，分子的質(zhì)心位置排列則是無序的，分子只能在本層內(nèi)活動．在層間具有一維平移序，層間可以相互滑移．back液晶的三種結(jié)構(gòu)類型：近晶型：back45液晶分子的光電性質(zhì)描述液晶分子光電性質(zhì)的重要物理量：

１．介電系數(shù)２．折射系數(shù)液晶分子的光電性質(zhì)描述液晶分子光電性質(zhì)的重要物理量：46液晶分子的光電性質(zhì)

液晶分子大多由棒狀或碟狀分子形成,所以與分子長軸平行或垂直方向的物理特征會有所差異，這就是液晶分子結(jié)構(gòu)的異方性．由于液晶分子結(jié)構(gòu)的異方性，所以液晶分子在介電系數(shù)和光電系數(shù)等光電系數(shù)上都具有異方性．液晶分子的光電性質(zhì)液晶分子大多由棒狀或碟狀分子形成,所以47液晶分子的光電性質(zhì)介電系數(shù)：介電系數(shù)可以分為與指向矢平行的分量和與指向矢垂直的分量。當時稱為介電系數(shù)異方性為正型的液晶?？梢杂迷谄叫信湮?。P型液晶當時稱為介電系數(shù)異方性為負型的液晶。只有用在垂直配位才能顯示所需的光電效應(yīng)。N型液晶液晶分子的光電性質(zhì)介電系數(shù)：48液晶短軸方向ε⊥液晶短軸方向ε∥在外電場作用下，分子的排列極易發(fā)生變化，P型液晶分子長軸方向平行于外電場方向，N型液晶分子長軸方向垂直于外電場方向。目前液晶顯示器主要應(yīng)用P型液晶。液晶短軸方向ε⊥液晶短軸方向ε∥在外電場作用下，分子的排列極49液晶分子的光電性質(zhì)折射系數(shù)：折射系數(shù)也同介電系數(shù)相似，依照與指向矢垂直與平行的方向分成兩個方向的向量．與指向矢平行的分量為，與指向矢垂直的分量為．

液晶分子的光電性質(zhì)折射系數(shù)：50由于液晶具有單軸晶體的光學各向異性，所以具有以下光學特性：1）能使入射光沿液晶分子偶極矩的方向偏轉(zhuǎn)；2）使入射的偏光狀態(tài)，及偏光軸方向發(fā)生變化；3）使入射的左旋及右旋偏振光產(chǎn)生對應(yīng)的透過或反射。液晶器件基本就是根據(jù)這三種光學特設(shè)計制造的。液晶器件所基于的三種光學特性由于液晶具有單軸晶體的光學各向異性，所以具有以下光學特性：液51液晶的光電效應(yīng)液晶材料在施加電場（電流）時，其光學性質(zhì)會發(fā)生變化，這種效應(yīng)稱為液晶的光電效應(yīng)。液晶的電光效應(yīng)在液晶顯示器的設(shè)計中被廣泛采用。目前發(fā)現(xiàn)的電光效應(yīng)種類很多，產(chǎn)生電光效應(yīng)的機理也較為復雜，但就其本質(zhì)來講都是液晶分子在電場作用下改變其分子排列或造成分子變形的結(jié)果。液晶的光電效應(yīng)液晶材料在施加電場（電流）時，其光學性質(zhì)會發(fā)生52液晶的光電效應(yīng)分類液晶的光電效應(yīng)分類53液晶顯示器(LCD)的基本原理

１．偏振片透光原理２．液晶對光線的調(diào)制作用液晶顯示器(LCD)的基本原理

54偏振片透光原理：

偏振片只允許偏振方向與它的偏振化方向平行的光透過，如果讓兩個偏振片的偏振化方向相互垂直，由于第一次出射光的偏振方向與第二個偏振片的偏振化方向垂直，光不能通過第二個偏振片．偏振片透光原理：55

把液晶放在兩個偏振片之間，在向列型液晶中，棒狀分子的排列是彼此平行的．如果上下兩玻璃棒定向是彼此垂直的，液晶分子將采取逐漸過渡的方式被扭轉(zhuǎn)成螺旋狀．把液晶放在兩個偏振片之間，在向列型液晶