L12-光电显示材料(2)

1、112 光电显示材料光电显示材料(2)(2) 12.1 12.1 受光显示材料受光显示材料12.2 12.2 光电显示材料的发展前景光电显示材料的发展前景212 12 光电显示材料光电显示材料(2) 12.1 12.1 受光显示材料受光显示材料1*. 液晶显示材料液晶显示材料I. 微功率微功率液晶显示器件液晶显示器件(LCD: Liquid Crystal Display)优点优点液晶液晶: 介于晶体和液体之间的中间态介于晶体和液体之间的中间态II. 驱动电压低驱动电压低III. 易与易与CMOS电路匹配电路匹配IV. 色调柔和无闪烁色调柔和无闪烁V. 无软无软X射线射线VI. 易于集成易于集

2、成3生活中的液晶显示材料生活中的液晶显示材料12 12 光电显示材料光电显示材料(2) 12.1 12.1 受光显示材料受光显示材料4(1). 液晶分子结构和分类液晶分子结构和分类按形成条件分类：按形成条件分类：A. 热致液晶热致液晶 B. 溶致液晶溶致液晶液晶是有机化合物，是从晶体的熔融状态变化液晶是有机化合物，是从晶体的熔融状态变化为各向同性的液体的一种为各向同性的液体的一种中间状态中间状态，它不具有，它不具有平移有序特性，但是取向有序的。平移有序特性，但是取向有序的。液晶相液晶相I. 向列相向列相II. 胆甾相胆甾相II. 近晶相近晶相按形状分类：按形状分类：A. 棒状棒状 B. 板状板

3、状 C. 碗状碗状12 12 光电显示材料光电显示材料(2) 12.1 12.1 受光显示材料受光显示材料5 向列型：向列型：分子倾向于沿特定分子倾向于沿特定的方向排列，存在长的方向排列，存在长程的方向序。分子的程的方向序。分子的质心位置分布却是杂质心位置分布却是杂乱无章的，不存在长乱无章的，不存在长程的位置序。表现出程的位置序。表现出液体的特征，具有液体的特征，具有流流动性动性。12 12 光电显示材料光电显示材料(2) 12.1 12.1 受光显示材料受光显示材料6 胆甾型：胆甾型：在胆甾相中，长型分在胆甾相中，长型分子是扁平的，依靠端基子是扁平的，依靠端基的相互作用，依次平行的相互作用，

4、依次平行排列成层状。它们的长排列成层状。它们的长轴在平面上，相邻两层轴在平面上，相邻两层间分子长轴的取向规则间分子长轴的取向规则地扭转在一起，角度的地扭转在一起，角度的变化呈变化呈螺旋型。螺旋型。12 12 光电显示材料光电显示材料(2) 12.1 12.1 受光显示材料受光显示材料7 近晶型：近晶型：棒状分子相互平行棒状分子相互平行地排列成地排列成层状结构层状结构，分子的长轴垂直于层分子的长轴垂直于层面。在层内，分子的面。在层内，分子的排列具有二维有序性，排列具有二维有序性，分子的质心位置排列分子的质心位置排列则是无序的，分子只则是无序的，分子只能在本层内活动。在能在本层内活动。在层间具有一

5、维平移序，层间具有一维平移序，层间可以相互滑移。层间可以相互滑移。12 12 光电显示材料光电显示材料(2) 12.1 12.1 受光显示材料受光显示材料8 偏振片透光原理：偏振片透光原理：偏振片只允许偏振方向与它的偏振化方向平行偏振片只允许偏振方向与它的偏振化方向平行的光透过，的光透过，如果让两个偏振片的偏振化方向相互如果让两个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与第二个偏垂直，由于第一次出射光的偏振方向与第二个偏振片的偏振化方向垂直，光不能通过第二个偏振振片的偏振化方向垂直，光不能通过第二个偏振片片(2). 液晶调制和开关的工作原理液晶调制和开关的工作原理12 12 光电

6、显示材料光电显示材料(2) 12.1 12.1 受光显示材料受光显示材料9 把液晶放在两个偏振片之间，在向列型液晶把液晶放在两个偏振片之间，在向列型液晶中，棒状分子的排列是彼此平行的如果中，棒状分子的排列是彼此平行的如果上下两玻璃棒定向是彼此垂直的，液晶分上下两玻璃棒定向是彼此垂直的，液晶分子将采取子将采取逐渐过渡的方式逐渐过渡的方式被扭转成螺旋被扭转成螺旋状状12 12 光电显示材料光电显示材料(2) 12.1 12.1 受光显示材料受光显示材料10 液晶显示器就是利用液晶显示器就是利用这一特性，在上下这一特性，在上下两片栅栏相互垂直两片栅栏相互垂直的偏光板之间充满的偏光板之间充满液晶，利用

7、电场控液晶，利用电场控制液晶的转动制液晶的转动不不同的电场大小就会同的电场大小就会形成不同的灰阶亮形成不同的灰阶亮度度12 12 光电显示材料光电显示材料(2) 12.1 12.1 受光显示材料受光显示材料11液晶显示器结构液晶显示器结构 液晶显示器是一个由上下两片导电玻制液晶显示器是一个由上下两片导电玻制成的液晶盒，盒内充有液晶，四周用密成的液晶盒，盒内充有液晶，四周用密封材料封材料胶框密封，盒的两个外侧贴胶框密封，盒的两个外侧贴有偏光片。有偏光片。 12 12 光电显示材料光电显示材料(2) 12.1 12.1 受光显示材料受光显示材料12常见的三种液晶显示器常见的三种液晶显示器 (1)

8、TN-LCD(扭曲向列型扭曲向列型液晶显示器）：液晶显示器）： Twisted Nematic-LCD 常用于电子手表，计算器常用于电子手表，计算器12 12 光电显示材料光电显示材料(2) 12.1 12.1 受光显示材料受光显示材料13常见的三种液晶显示器常见的三种液晶显示器 (2) STN-LCD (超扭曲向列型超扭曲向列型液晶显示器）液晶显示器） Super Twisted Nematic-LCD 常用于游戏机屏常用于游戏机屏, 手机显示屏手机显示屏12 12 光电显示材料光电显示材料(2) 12.1 12.1 受光显示材料受光显示材料14常见的三种液晶显示器常见的三种液晶显示器 (3

9、) TFT-LCD (薄膜晶体管型薄膜晶体管型液晶显示器）：液晶显示器）： Thin Film Transistor-LCD 常用于液晶显示屏，数码照相机常用于液晶显示屏，数码照相机12 12 光电显示材料光电显示材料(2) 12.1 12.1 受光显示材料受光显示材料15TN型液晶型液晶 向列型液晶夹在两片玻璃中间，这种向列型液晶夹在两片玻璃中间，这种玻璃的表面上先镀有一层透明导电薄玻璃的表面上先镀有一层透明导电薄膜膜ITO(氧化铟锡氧化铟锡)以作电极之用，然后以作电极之用，然后在有薄膜电极的玻璃上涂在有薄膜电极的玻璃上涂取向层取向层PI(聚聚酰亚胺酰亚胺)，以使液晶顺着一个特定且平，以使液

10、晶顺着一个特定且平行于玻璃表面的方向排列。液晶的自行于玻璃表面的方向排列。液晶的自然状态具有然状态具有90度的扭曲，液晶的双折度的扭曲，液晶的双折射率随液晶的方向而改变，射率随液晶的方向而改变，结果偏振结果偏振光经过光经过TN型液晶后偏振方向发生转动。型液晶后偏振方向发生转动。12 12 光电显示材料光电显示材料(2) 12.1 12.1 受光显示材料受光显示材料16TN型液晶型液晶 只要选择适当的厚度使只要选择适当的厚度使偏振光的偏振方向刚好偏振光的偏振方向刚好改变改变90度，就可利用两度，就可利用两个不平行偏光片使得光个不平行偏光片使得光能够通过。而足够大的能够通过。而足够大的电压又可以使

11、得液晶方电压又可以使得液晶方向与电场方向平行，这向与电场方向平行，这样光的偏振方向就不会样光的偏振方向就不会改变，光不能通过第二改变，光不能通过第二个偏光片。个偏光片。12 12 光电显示材料光电显示材料(2) 12.1 12.1 受光显示材料受光显示材料17STN型液晶型液晶 STN型的显示原理型的显示原理与与TN相类似，不同相类似，不同的是的是TN扭转式向列扭转式向列场效应的液晶分子场效应的液晶分子是将入射光旋转是将入射光旋转90度，而度，而STN超扭转超扭转式向列场效应是将式向列场效应是将入射光旋转入射光旋转180270 度。度。12 12 光电显示材料光电显示材料(2) 12.1 12

12、.1 受光显示材料受光显示材料18STN型液晶型液晶 单纯的单纯的TN液晶显示器本身只有黑白两种情液晶显示器本身只有黑白两种情形，而形，而STN液晶显示器牵涉液晶材料的关液晶显示器牵涉液晶材料的关系，以及光线的干涉现象，因此显示的色系，以及光线的干涉现象，因此显示的色调都以调都以淡绿色淡绿色与与橘色橘色为主。如果在单色为主。如果在单色STN液晶显示器加上一彩色滤光片，并将液晶显示器加上一彩色滤光片，并将单色显示像素分成三个子像素，分别通过单色显示像素分成三个子像素，分别通过彩色滤光片显示彩色滤光片显示红红、绿绿、蓝蓝三原色，再经三原色，再经由三原色比例之调和，也可以显示出全彩由三原色比例之调和

13、，也可以显示出全彩模式的色彩。模式的色彩。12 12 光电显示材料光电显示材料(2) 12.1 12.1 受光显示材料受光显示材料192. 电致变色显示材料电致变色显示材料电致变色是指再外加电场或电流的作用下物质电致变色是指再外加电场或电流的作用下物质的光学性能的光学性能 (透过率、反射率和吸收率透过率、反射率和吸收率)在可见在可见光范围内产生稳定可逆变化的现象光范围内产生稳定可逆变化的现象(1). 无机电致变色材料无机电致变色材料(2). 电致变色机理电致变色机理12 12 光电显示材料光电显示材料(2) 12.1 12.1 受光显示材料受光显示材料20主要材料有过渡金属氧化物如主要材料有过

14、渡金属氧化物如 WO3、MoO3、V2O5、MnO2等等(1). 无机电致变色材料无机电致变色材料主要化学反应：主要化学反应：33xxMxeWOM WO着色漂白33xMoOxHxeH MoO(无色无色) (蓝色蓝色)(无色无色) (普鲁士蓝普鲁士蓝)0 x112 12 光电显示材料光电显示材料(2) 12.1 12.1 受光显示材料受光显示材料21(2). 电致变色机理电致变色机理肖特基缺陷肖特基缺陷：一对带相反电荷的离子移：一对带相反电荷的离子移动到晶面而形成一对空位，但不存在间动到晶面而形成一对空位，但不存在间隙物隙物弗仑克尔缺陷弗仑克尔缺陷：一个离子：一个离子(正或负离子正或负离子)从其

15、正常位置移动到非正常位置从其正常位置移动到非正常位置(即间隙即间隙位置位置)，结果出现空位与间隙原子这一对，结果出现空位与间隙原子这一对缺陷缺陷12 12 光电显示材料光电显示材料(2) 12.1 12.1 受光显示材料受光显示材料2212 12 光电显示材料光电显示材料(2) 12.1 12.1 受光显示材料受光显示材料231) 色心模型色心模型F色心色心：由一个负离子空位和一个被束缚：由一个负离子空位和一个被束缚在空位静电场中的电子所形成。电子和该在空位静电场中的电子所形成。电子和该空位的结合形成类似配合物中的能级，这空位的结合形成类似配合物中的能级，这些能级间的光吸收跃迁显示出色心的颜色

16、些能级间的光吸收跃迁显示出色心的颜色V色心色心：由一个正离子空位和一个被束缚：由一个正离子空位和一个被束缚在空位上的空穴所构成，即从其正常位在空位上的空穴所构成，即从其正常位置失去离子后产生吸收光的中心。置失去离子后产生吸收光的中心。12 12 光电显示材料光电显示材料(2) 12.1 12.1 受光显示材料受光显示材料2412 12 光电显示材料光电显示材料(2) 12.1 12.1 受光显示材料受光显示材料252) 电荷转移模型电荷转移模型颜色变化过程中起作用的是不同原子价之颜色变化过程中起作用的是不同原子价之间发生的电荷转移，即通过光的吸收，电间发生的电荷转移，即通过光的吸收，电子从一种

17、过渡金属离子转移到另一种离子子从一种过渡金属离子转移到另一种离子而引起两种离子之间的价态变化，从而导而引起两种离子之间的价态变化，从而导致颜色变化。致颜色变化。以普鲁士蓝以普鲁士蓝Fe4Fe(CN)63 14H2O为例为例2332hvABABFeFeFeFe 12 12 光电显示材料光电显示材料(2) 12.1 12.1 受光显示材料受光显示材料26电致变色材料的应用电致变色材料的应用I. 显示器轻、薄显示器轻、薄II. 面积大面积大III. 多色显示多色显示IV. 视角大视角大V. 非发射显示非发射显示VI. 容易调节灰度容易调节灰度缺点：响应速度慢缺点：响应速度慢12 12 光电显示材料光电显示材料(2) 12.1 12.1 受光显示材料受光显示材料273. 电泳着色显示材料电泳着色显示材料是指悬浮在液体中的微细粒子在外加直流电场是指悬浮在液体中的微细粒子在外加直流电场的作用下，按库伦力向一侧电极迁移，并附着的作用下，按库伦力向一侧电极迁移，并附着于电极表面，显示面因粒子的颜色而着色。于电极表面，显示面因粒子的颜色而着色。特点：特点：I. 着色对比度高着色对比度高II. 响应速度在毫秒量级响应速度在毫秒量级III. 寿命在达寿命在达