光电显示技术第3章 - 2013.ppt

3.1 液晶概述 3.2 液晶显示器件 3.3 液晶显示器的 技术参数、特点及发展史;3.1.1 液晶的晶相 3.1.2 液晶的物理性质 3.1.3 液晶的电气光学效应 ;1、什么是液晶;LCD的发展现状; LCD的应用; 2009.06-2010.06 全球TFT-LCD产值942亿美元;全球液晶面板制造商排名 中国大陆 京东方(BOE)、天马、龙腾光电 台湾 友达（AUO)、奇美 (CMO) 韩国 三星电子、LG 日本 夏普（sharp） ; 液晶面板生产代线扩张情况;1. 液晶的基本概念;1. 液晶的基本概念;有些物质的受热熔融或被溶解后，虽然失去了固态物质的大部分特性，外观呈液态物质的流动性，但仍然保留着结晶态物质分子的有序排列，从而在物理性质上表现为晶体的各向异性，形成一种兼有晶体和液体部分性质的过渡中间相态，这种中间相态被称为液晶态，处于这种状态下的物质称为液晶（liquid crystals）。; 研究发现绝大多数液晶分子具有以下两个特点： 液晶分子结构呈细长棒状或扁平圆盘状 液晶分子是极性的（电荷分布不均匀）;1）溶致液晶;2）热致液晶;a) 棒状 ;（1） 向列相液晶（显示器件使用最多），又称丝状液晶 ;（2）近晶相液晶;v;;2. 液晶的分类;向列型----流动性最好，熔融体或者溶液黏度最小，一维有序。 近晶型----最接近晶体的特性、黏度存在各向异性，二维有序。 胆甾型----具有很高的旋光性，可以使白色光发生色散，有彩虹般的颜色。;由若干分子为一组的单元所构成的体心立方结构。;有序参量;光的电磁波理论;§1. 光的偏振;在真空中，光传播的速度为： ;平面简谐电磁波; （2） 何谓偏振; 自然光; 线偏振光; 圆偏振光; 椭圆偏振光; 某一方向的光振动比与之其它方向上的光振动占优势的光为部分偏振光，是介于自然光与线偏振光之间。; 如何获得线偏振光;?;§2. 晶体的双折射现象; 由于晶体无限重复性的限制，使其结构上不可能是任意的，而只具有一定类型，即七大晶系。;晶体除立方晶系 完全各向同性;单轴晶体;（2） 晶体的主折射率 正晶体 负晶体;e 光沿各向的传播速度不同，e波面为椭球面，振动方向始终在其主平面内。; 正晶体 : ne no (?e ?o); (3) 液晶的介电各向异性;(4) ??晶的折射率各向异性;在胆甾相液晶的情况下，与取向n垂直的螺旋轴相当于光轴，其主折射率no，ne可由下式给出：; 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。 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。; 液晶发生展曲或弯曲时，会产生极化甚至产生空间电荷（由于形变使分子电偶极矩不再相互抵消），这种现象称为挠曲电效应（Flexoelectric effect）。 ; 液晶既是抗磁体又是介电材料，介电各向异性与材料、频率有关。外电场或磁场会改变其取向。 把胆甾相液晶放在与螺距相垂直的外磁场中，磁场足够大时可使胆甾相变为向列相。;（2）液晶的电气光学效应; 1、电控双折射效应：对液晶施加电场，改变其分子排列方向，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。 当外电场改变时，液晶光轴的倾斜随之变化，使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。这是液晶灵活多变的电旋光性。; 2、动态散射：当在液晶两极加电压驱动时，由于电光效应，液晶将产生不稳定性，会出现一排排彼此间隔数10μm的均匀的平行黑条纹，可用作光栅。 进一步提高电压，液晶不稳定性加强，出现湍流，从而产生强烈的光散射，透明的液晶变得混浊不透明。断电后液晶又恢复了透明状态，这就是液晶的动态散射。 ;第一代显示器：动态散射（DS-LCD）型液晶显示器件（1968年～1972年）;在不通电的情况下，液晶盒呈透明状态。 当通过低频交流电时，当电压超过阈值电压Uth时，在液晶层内形成一种因离子运动而产生的“威廉畴（Williams）”，继续增加电压，最终会使液晶层内形成紊流和扰动，并对光产生强烈的散射。 DS（动态散射）液晶显示器件是无偏振片结构，电流较大，一般在背面衬以黑色衬底。 ; 3、旋光效应：把充满向列相液晶的液晶盒的两玻璃片绕垂直轴扭转900，向列型液晶的内部就发生了扭曲，这样就形成了一个具有扭曲排列的向列型液晶的液晶盒。在这样的液晶盒前、后放置起偏器和检偏器，并使其偏振化方向平行，在不施加电场时，让一束白光射入，液晶盒会使