第一章液晶显示

1、液晶显示原理液晶显示原理 课程内容课程内容n 基础模块基础模块 液晶基础知识（绪论、第一章）液晶基础知识（绪论、第一章） 液晶显示器件（第二章）液晶显示器件（第二章）n 工艺模块工艺模块 液晶显示器件制备工艺（第三章）液晶显示器件制备工艺（第三章） 液晶显示器件的装配（第四章）液晶显示器件的装配（第四章）n 应用模块应用模块 液晶显示器件的驱动技术（第五章）液晶显示器件的驱动技术（第五章） 液晶显示模块的应用（第六章）液晶显示模块的应用（第六章）n 扩展模块扩展模块 液晶显示前沿技术（第七章）液晶显示前沿技术（第七章）n 复习课复习课（2学时）学时）液晶显示原理液晶显示原理 参考书参考书n 液

2、晶显示技术，毛学军编著，电子工业出版社液晶显示技术，毛学军编著，电子工业出版社n 液晶显示原理，黄子强编著，国防工业出版社液晶显示原理，黄子强编著，国防工业出版社n 平板显示技术，应根欲等，人民邮电出版社平板显示技术，应根欲等，人民邮电出版社液晶显示原理液晶显示原理 成绩构成成绩构成n 平时（？）平时（？）n 期末（？）期末（？） 液晶显示原理液晶显示原理 绪绪 论论n 显示技术的意义显示技术的意义n 显示技术的分类显示技术的分类n 液晶显示器件的优点液晶显示器件的优点n 液晶显示技术发展现状液晶显示技术发展现状 液晶显示原理液晶显示原理 显示技术的意义显示技术的意义n 视觉获取的信息量：视觉

3、获取的信息量：60（最多）（最多）n 定义：显示技术是传递视觉信息的技术定义：显示技术是传递视觉信息的技术, 是把电信号变换成可见光信是把电信号变换成可见光信号的技术。号的技术。n 显示技术两大功能：显示技术两大功能：1. 展示人眼原本可见的视觉信息；展示人眼原本可见的视觉信息；2. 将非视觉信息转化为视觉信息（声、光、热、力、气氛等）将非视觉信息转化为视觉信息（声、光、热、力、气氛等）液晶显示原理液晶显示原理 显示技术的意义显示技术的意义n 显示技术的基本过程：显示技术的基本过程：n 特点：准确、实时、直观、处理的信息量大，可实现图形化显示特点：准确、实时、直观、处理的信息量大，可实现图形化

4、显示n 应用：电视、摄像机、雷达仪表、工业生产、计算机、交通、文化应用：电视、摄像机、雷达仪表、工业生产、计算机、交通、文化 教育、教育、 体育、医学、生物等体育、医学、生物等n 显示技术产业已经成为电子信息产业的一大支柱产业显示技术产业已经成为电子信息产业的一大支柱产业信息源信息源 数据处理器数据处理器电信号信息电信号信息显示器件显示器件光信号信息光信号信息数字、文字、数字、文字、图形图形摄像机、磁盘、传感器等摄像机、磁盘、传感器等液晶显示原理液晶显示原理 显示技术的分类显示技术的分类 阴极射线管阴极射线管(cathode ray tube, CRT) 等离子体显示板等离子体显示板(plas

5、ma display Panel, PDP) 主动发光型主动发光型 电致发光显示器电致发光显示器(electroluminescent display, ELD) （发光型）（发光型） 场致发射阵列平板显示器场致发射阵列平板显示器(field emission display, FED)电子电子 真空荧光管显示器真空荧光管显示器(vacuum fluorescent display, VFD)显示显示 光发射二极管显示器光发射二极管显示器(light emitting diode, LED)器件器件 液晶显示器液晶显示器(liquid crystal display, LCD) 非主动发光型非

6、主动发光型 电化学显示器电化学显示器(electrochemical display, ECD) （受光型）（受光型） 电泳成像显示器电泳成像显示器(electrophoretic image display, EPID） 发光型：利用发光信息，直接进行显示发光型：利用发光信息，直接进行显示受光型：本身不发光，而是通过光的反射、散射、干涉等现象对其它光源发受光型：本身不发光，而是通过光的反射、散射、干涉等现象对其它光源发出的光进行控制，即通过光变换进行显示出的光进行控制，即通过光变换进行显示液晶显示原理液晶显示原理 CRTFunnelElectron beamFace PlatePhospho

7、r screenShadow maskDeflection yokeConvergence magnetElectron gunBaseNeckn 工作原理：工作原理： 用适当的控制电路控制电子束，使其在屏用适当的控制电路控制电子束，使其在屏上扫描，激发荧光粉发光，以达到显示的目的上扫描，激发荧光粉发光，以达到显示的目的液晶显示原理液晶显示原理液晶显示原理液晶显示原理 CRTn 特点：特点：l 亮度高（亮度高（3003000 cd/m2）l 良好的灰度等级良好的灰度等级l 彩色丰富彩色丰富l 寿命长（寿命长（13万小时）万小时）l 体积大而笨重、功耗大体积大而笨重、功耗大液晶显示原理液晶显示原

8、理 PDPl 工作原理：工作原理： 在两个平板电极之间充惰性气体（如在两个平板电极之间充惰性气体（如NeAr），当在电极之间），当在电极之间加上一定的电压时，在电极之间产生辉光放电，发出紫外线激发荧加上一定的电压时，在电极之间产生辉光放电，发出紫外线激发荧光粉发光，以实现显示光粉发光，以实现显示液晶显示原理液晶显示原理 n 液晶显示原理液晶显示原理 PDPn 特点：特点：l 亮度高、视角大亮度高、视角大l 高速响应高速响应l 可实现全彩色显示，可达到可实现全彩色显示，可达到256级灰度和级灰度和1677万种颜色万种颜色l 体积小、厚度薄体积小、厚度薄 （78 mm）l 有存储功能有存储功能l

9、成本高，成本高，尺寸主要集中在尺寸主要集中在4070范围范围液晶显示原理液晶显示原理 LEDn 工作原理：工作原理： 在半导体在半导体PN结上加上正向偏压，利用少数载流子在复合区产结上加上正向偏压，利用少数载流子在复合区产生光辐射来实现显示。生光辐射来实现显示。n 特点：特点：l 电压低电压低 （1.5v2V）l 响应快（响应快（10ns)l 寿命长（寿命长（10万小时）万小时）l 颜色不丰富颜色不丰富l 工作电流工作电流mA级，功耗大级，功耗大 液晶显示原理液晶显示原理PDP的优缺点：的优缺点：n1.超大屏幕：传统电视的屏幕最大尺寸只能做到40英寸，而PDP屏幕可以做到80英寸以上；n2.超

10、宽视角：PDP的视角超过160度，因此可以容纳更多人同时观看；n3.纯平面无失真：PDP完全是纯平面显示，且各个发光单元的结构都相同，因此不会出现显像管电视常见的梯形失真、线性失真和枕形失真等几何失真现象；n4.不受电磁干扰：由于PDP本身没有电磁结构，因此不会受电磁的干扰，喇叭、高压电、甚至磁场都不会对其产生任何干扰，这样就能够获得更稳定的画质；n5.亮度均匀：传统CRT电视有热晕问题（画面正中与四角的亮度不均匀），而PDP的各像素都可独立发光，且非常均匀，没有亮区和暗区，不存在热晕问题；n6.绿色环保：PDP是通过等离子体放电（不是通过扫描）形成图像的，因此画面无大面积闪烁（还无电磁辐射）

11、，人们长时间观看不会受到伤害，属绿色环保产品；n7.图像清晰、彩色鲜艳：PDP有较高的亮度（显示的画面更清晰、鲜艳）和对比度（图像就会越清晰）n8.全数码显示：支持数码视频接口（DVI），无需数模转换即可显示数字图像信号，这样可以减少转换带来的失真n9.经久耐用：世界各等离子显示屏厂家均以10万小时使用寿命为目标开发显示屏，通常估计，其实际寿命约在6万小时左右，按每天观看6小时计算，PDP的使用寿命在30年以上。液晶显示原理液晶显示原理 LCD n 工作原理：工作原理： 在两平行平板电极之间充有液晶物质，利用液晶在电场或磁场作用下，在两平行平板电极之间充有液晶物质，利用液晶在电场或磁场作用下，

12、光学性能的改变来实现显示。光学性能的改变来实现显示。n 在显示过程中，液晶本身不产生光辐射，必须外加背景光源，属于被动显在显示过程中，液晶本身不产生光辐射，必须外加背景光源，属于被动显示或非辐射发光示或非辐射发光液晶显示原理液晶显示原理 LCD的优点的优点n 低压低压(2-3V)，微功耗，平面薄型（几毫米），特别适用于便携式装置，微功耗，平面薄型（几毫米），特别适用于便携式装置n 显示面积覆盖范围大（几英寸显示面积覆盖范围大（几英寸-几十英寸）几十英寸）n 容易实现全彩色显示容易实现全彩色显示n 被动发光，不易引起视觉疲劳被动发光，不易引起视觉疲劳n 可以进行投影显示或组合显示，易实现大画面显

13、示可以进行投影显示或组合显示，易实现大画面显示n 寿命长寿命长n 无辐射、无污染无辐射、无污染液晶显示原理液晶显示原理 LCD的发展现状的发展现状n 液晶的发现液晶的发现F. ReinitzerDLeimann 液晶现象是液晶现象是1888年奥地利植物学家年奥地利植物学家莱尼茨尔莱尼茨尔（F. Reinitzer）在）在研究研究胆甾醇苯甲酯胆甾醇苯甲酯时首先观察到的现象。他发现，当该化合物被加热时首先观察到的现象。他发现，当该化合物被加热时，在时，在145和和179时有两个敏锐的时有两个敏锐的“熔点熔点”。在。在145时，晶体转时，晶体转变为混浊的各向异性的液体，继续加热至变为混浊的各向异性的

14、液体，继续加热至179时，体系又进一步转时，体系又进一步转变为透明的各向同性的液体。变为透明的各向同性的液体。 研究发现，处于研究发现，处于145和和179之间的液体部分，保留了晶体物质之间的液体部分，保留了晶体物质分子的有序排列，因此被称为分子的有序排列，因此被称为“流动的晶体流动的晶体”、“结晶的液体结晶的液体”。 1889年，德国科学家年，德国科学家Leimann将处将处于这种状态的物质命名为于这种状态的物质命名为“液晶液晶”（liquid crystals，LC）。液晶显示原理液晶显示原理 LCD的发展现状的发展现状n 液晶显示的实用化进程液晶显示的实用化进程1. 1968年，美国年，

15、美国RCA公司公布液晶显示应用发明专利。公司公布液晶显示应用发明专利。2. 七十年代，日本投入研究，出现液晶显示的手表和计算器。七十年代，日本投入研究，出现液晶显示的手表和计算器。3. 现在韩国、台湾后来居上。现在韩国、台湾后来居上。 n 液晶应用的发现液晶应用的发现 1961年，美国年，美国RCA公司普林斯顿试验室有一个年轻电子学者公司普林斯顿试验室有一个年轻电子学者F. Heimeier， 他把电子学方面的知识应用于有机化学，取得了惊喜的发他把电子学方面的知识应用于有机化学，取得了惊喜的发现。他将两片透明导电玻璃之间夹上掺有染料的向列液晶。当在液晶现。他将两片透明导电玻璃之间夹上掺有染料的

16、向列液晶。当在液晶层的两面施以几伏电压时，液晶层就由红色变成了透明态。出身于电层的两面施以几伏电压时，液晶层就由红色变成了透明态。出身于电子学的他立刻意识到这不就是彩色平板电视吗子学的他立刻意识到这不就是彩色平板电视吗! n 液晶显示技术是一本集电子学、有机化学、光学、半导体学等的综合性学科液晶显示技术是一本集电子学、有机化学、光学、半导体学等的综合性学科液晶显示原理液晶显示原理 LCD的发展现状的发展现状n LCD的应用的应用液晶显示原理液晶显示原理 LCD的发展现状的发展现状n 2009.06-2010.06 全球全球TFT-LCD产值产值942亿美元亿美元液晶显示原理液晶显示原理 LCD

17、的发展现状的发展现状n 全球液晶面板制造商排名全球液晶面板制造商排名1. 韩国韩国l 三星电子三星电子l LG 2.台湾台湾 l 友达（友达（AUO)l 奇美奇美 (CMO)3. 日本日本 l 夏普（夏普（sharp）4.中国大陆中国大陆l 京东方京东方(BOE)l 天马天马l 龙腾光电龙腾光电2010.05 主要制造商产值地域分布主要制造商产值地域分布韩国韩国台湾台湾日本日本中国大陆中国大陆液晶显示原理液晶显示原理 LCD的发展现状的发展现状n 液晶面板生产代线扩张情况液晶面板生产代线扩张情况液晶显示原理液晶显示原理OLED显示器介绍显示器介绍 OLED是自发光显示的半导体，具有柔软、透明、

18、画质清晰、节能环保等特点，被视为是下一代最具潜力的新型平面显示技术。未来OLED将应用将以手机背光、车用、电视、照明为主要应用领域，OLED照明更备受期待。 OLED主要可分成主动式有机发光显示（AMOLED）和被动式有机发光显示（PMOLED）。OLED结构简单，生产流程相对环保。相较于TFT-LCD，OLED具有回应速度快、高亮度、高对比度、超轻超薄、低功耗、无视角限制、工作温度范围广、具良好抗震性能、可柔软显示等优势，能解决液晶显示画面拖尾以及耐低温性能较差等问题。根据DisplaySearch预估，到2016年OLED的整体产值将达62亿美元规模。 OLED最早的实际应用是出现在汽车电

19、子领域，目前应用主要是以手机、MP3、工控仪表等中小尺寸领域为主。这是因为目前OLED成本过高，是一般LCD的1.5倍，同时在良率、成本、使用寿命上也尚未符合市场要求，还没进入大规模量产阶段，因此OLED面板的应用范围，仍侷限于高阶手机或MP3等小尺寸显示应用。现在8090的OLED产品被应用在手机背光显示领域。液晶显示原理液晶显示原理OLED的优势的优势与LCD技术相比，OLED的优点是：第一，OLED可以自身发光，而LCD则不能。所以OLED比LCD要亮得多，另外OLED对比度更大，色彩效果更加丰富；第二，LCD需要背景灯光点亮，而OLED在需要点亮的单元才加电，并且电压很低，因此更加节能

20、；第三，OLED所需材料很少，制造工艺简单，量产时的成本要比LCD节省20%；第四，OLED没有视角范围的限制，可视角度一般可达到160度，重量也比LCD轻得多。同时OLED还可弯曲，应用范围极广液晶显示原理液晶显示原理OLED结构图结构图OLED的基本结构是由一薄而透明具半导体特性之铟锡氧化物(ITO)，与电力之正极相连，再加上另一个金属阴极，包成如三明治的结构。整个结构层中包括了：空穴传输层(HTL)、发光层(EL)与电子传输层(ETL)。当电力供应至适当电压时，正极空穴与阴极电荷就会在发光层中结合，产生光亮，依其配方不同产生红、绿和蓝RGB三原色，构成基本色彩。液晶显示原理液晶显示原理O

21、LED发光原理发光原理有机发光二极体的发光原理和无机发光二极体相似。当元件受到直流电（Direct Current；DC）所衍生的顺向偏压时，外加之电压能量将驱动电子（Electron）与空穴（Hole）分别由阴极与阳极注入元件，当两者在传导中相遇、结合，即形成所谓的电子-空穴复合（Electron-Hole Capture）。而当化学分子受到外来能量激发後，若电子自旋（Electron Spin）和基态电子成对，则为单重态（Singlet），其所释放的光为所谓的荧光（Fluorescence）；反之，若激发态电子和基态电子自旋不成对且平行，则称为三重态（Triplet），其所释放的光为所谓的

22、磷光（Phosphorescence）。 液晶显示原理液晶显示原理OLED的分类的分类液晶显示原理液晶显示原理OLED技术优势技术优势目前，LCD是小型设备显示器的首选，而大屏幕电视采用LCD的情况也很普遍。常规LED可以用来构成电子表和其他电子设备上的数字。OLED则具备很多LCD与LED所不具备的优势：相较于LED或LCD的晶体层，OLED的有机塑料层更薄、更轻而且更富于柔韧性。OLED的发光层比较轻，因此它的基层可使用富于柔韧性的材料，而不会使用刚性材料。OLED基层为塑料材质，而LED和LCD则使用玻璃基层。OLED比LED更亮。OLED有机层要比LED中与之对应的无机晶体层薄很多，因

23、而OLED的导电层和发射层可以采用多层结构。此外，LED和LCD需要用玻璃作为支撑物，而玻璃会吸收一部分光线。OLED则无需使用玻璃。OLED并不需要采用LCD中的逆光系统，LCD工作时会选择性地阻挡某些逆光区域，从而让图像显现出来，而OLED则是靠自身发光。因为OLED不需逆光系统，所以它们的耗电量小于LCD（LCD所耗电量中的大部分用于逆光系统）。这一点对于靠电池供电的设备（例如移动电话）来说，尤其重要。OLED制造起来更加容易，还可制成较大的尺寸。OLED为塑胶材质，因此可以将其制作成大面积薄片状。而想要使用如此之多的晶体并把它们铺平，则要困难得多。OLED的视野范围很广，可达170度左

24、右。而LCD工作时要阻挡光线，因而在某些角度上存在天然的观测障碍。OLED自身能够发光，所以视域范围也要宽很多。液晶显示原理液晶显示原理OLED的问题的问题OLED似乎是一项完美无缺的技术，适合各类的显示器，但它也存在一些问题：寿命：尽管红色和绿色的OLED薄膜寿命较长（10000-40000小时），但根据目前的技术水准，蓝色有机物的寿命要短的多（仅有约1000小时）。制造：OLED的造价目前还比较高。水：OLED如果遇水，很容易就会损毁。液晶显示原理液晶显示原理未来显示技术未来显示技术 目前显示器市场主要以液晶显示（目前显示器市场主要以液晶显示（LCD）技术为主流，但是）技术为主流，但是LC

25、D产品具有在不同视角下色产品具有在不同视角下色彩失真、低温下工作异常以及需要背光等缺点使得人们继续寻求更好的显示技术，那么，未来彩失真、低温下工作异常以及需要背光等缺点使得人们继续寻求更好的显示技术，那么，未来的显示技术是什么样的呢？的显示技术是什么样的呢？ Electroluminescence，简称，简称OEL）技术的显示器具有轻薄、可挠曲、自发光、高画质、）技术的显示器具有轻薄、可挠曲、自发光、高画质、省电等优点，它将成为未来高清显示器发展的新趋势。省电等优点，它将成为未来高清显示器发展的新趋势。OEL分为两种：分为两种： 1、 一种是一种是OLED（Organic Light Emit

26、ting Diode，有机发光二极管）。基于，有机发光二极管）。基于OLED技术技术的显示器与的显示器与LCD相比较有一系列优点：如超轻、超薄（厚度低于相比较有一系列优点：如超轻、超薄（厚度低于2毫米）、高亮度、广视角毫米）、高亮度、广视角（可达（可达170度以上）、自发光不需要背光源、响应速度快（是液晶的度以上）、自发光不需要背光源、响应速度快（是液晶的1000倍）、高清晰、低功倍）、高清晰、低功耗、低温特性优良、制造成本低、可以实现柔软显示等，它将成为未来高清显示器发展的新趋耗、低温特性优良、制造成本低、可以实现柔软显示等，它将成为未来高清显示器发展的新趋势。以后的显示屏幕能像纸一样轻薄柔

27、软，卷起来带着走，使用笔卷式的显示器将不再是好莱势。以后的显示屏幕能像纸一样轻薄柔软，卷起来带着走，使用笔卷式的显示器将不再是好莱坞电影中的科幻情节了。坞电影中的科幻情节了。 2、 另一种是另一种是PLED（Polymer Light Emitting Diode，聚合物发光二极管）。，聚合物发光二极管）。 摩天大楼的外墙用高清电视来装饰，家里的整面墙都用来欣赏电影摩天大楼的外墙用高清电视来装饰，家里的整面墙都用来欣赏电影，这些可不是天方夜谭，这些可不是天方夜谭，PLED就可以让我们轻松实现！就可以让我们轻松实现！这里这里我们不能断定我们不能断定OEL就是未来显示技术的主流，但可以肯定的是，它

28、表现出的薄膜化、可弯就是未来显示技术的主流，但可以肯定的是，它表现出的薄膜化、可弯曲、低能耗、多功能等优越特性将是未来显示技术发展的方向。曲、低能耗、多功能等优越特性将是未来显示技术发展的方向。液晶显示原理液晶显示原理 第第1章章 液晶基础知识液晶基础知识1.1 液晶是什么液晶是什么液晶基本概念液晶基本概念液晶的分类液晶的分类1.2 液晶的物理特性液晶的物理特性有序参量有序参量液晶的各向异性液晶的各向异性液晶的连续体理论液晶的连续体理论使液晶分子排列发生变化的临界电场使液晶分子排列发生变化的临界电场1.3 液晶的光学特性液晶的光学特性光的偏振光的偏振晶体的双折射现象晶体的双折射现象液晶的光学性

29、质液晶的光学性质液晶显示原理液晶显示原理 1. 液晶的基本概念液晶的基本概念n 何谓液晶？何谓液晶？ 物质在自然界中通常以物质在自然界中通常以固态、液态和气态固态、液态和气态形式存在，即常说的形式存在，即常说的三相态三相态。在外界条件发生变化时（如压力或温度发生变化），物质可以在三种相态在外界条件发生变化时（如压力或温度发生变化），物质可以在三种相态之间进行转换，即发生所谓的之间进行转换，即发生所谓的相变相变。大多数物质发生相变时直接从一种相。大多数物质发生相变时直接从一种相态转变为另一种相态，中间没有过渡态生成。态转变为另一种相态，中间没有过渡态生成。固态固态液态液态气态气态液晶显示原理液晶

30、显示原理 1. 液晶的基本概念液晶的基本概念n 何谓液晶？何谓液晶？ 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液晶态，处，处于这种状态下的物质称为于这种状态下的物质称为液晶液晶（li

31、quid crystals）。）。液晶液晶态态结晶状的固态结晶状的固态(Crystalline Solid) 各向同性的液各向同性的液体体(Isotropic Liquid) 定义定义：液晶是指在一定温度范围内，既具有液体的流动性又具有晶体的各向：液晶是指在一定温度范围内，既具有液体的流动性又具有晶体的各向异性的物质。异性的物质。问题：问题：怎样让物质出现液晶态？怎样让物质出现液晶态？液晶显示原理液晶显示原理 2. 液晶的分类液晶的分类n 两种方式：两种方式：1. 热致液晶是指通过加热或冷却的方式，出现液晶相的物质。热致液晶是指通过加热或冷却的方式，出现液晶相的物质。2. 溶致液晶是指将一种溶

32、质溶于溶剂而形成的液晶相物质。溶致液晶是指将一种溶质溶于溶剂而形成的液晶相物质。固态固态液晶液晶液态液态熔点熔点清亮点清亮点问题问题：所有的物质都存在液晶态吗？：所有的物质都存在液晶态吗？目前显示技术上所采用的液晶材料均是热致液晶。目前显示技术上所采用的液晶材料均是热致液晶。加热加热冷却冷却冷却冷却加热加热液晶显示原理液晶显示原理 2. 液晶的分类液晶的分类 n 研究发现研究发现绝大多数绝大多数液晶分子具有以下两个特点：液晶分子具有以下两个特点： 液晶分子结构呈细长液晶分子结构呈细长棒状棒状或扁平或扁平圆盘圆盘状状 液晶分子是液晶分子是极性极性的的n 目前发现的具有液晶态的物质都是有机物，这是

33、因为目前发现的具有液晶态的物质都是有机物，这是因为有机物的分子容易满足液晶分子的两个条件。有机物的分子容易满足液晶分子的两个条件。液晶显示原理液晶显示原理 2. 液晶的分类液晶的分类1) ThermotropicThermotropic ( (热热致液晶致液晶) ) 2) LyotropicLyotropic ( (溶致液晶溶致液晶) )因因温温度度的改的改变而产生相变变而产生相变 因溶因溶于于溶溶剂中浓度剂中浓度比例比例的改的改变而产生相变变而产生相变 a) a) 棒状棒状 b) b) 圆盘状圆盘状 1. Nematic (1. Nematic (向列相向列相) )2. 2. Cholest

34、ericCholesteric ( (胆甾胆甾相相) ) 3. 3. SmecticSmectic ( (近晶相近晶相) ) 以以产生相变产生相变之原因之原因来区来区分分ThermotropicThermotropic ( (热热致液晶致液晶) )分子形狀分子形狀排列方式排列方式液晶显示原理液晶显示原理 2. 液晶的分类液晶的分类（1） 向列相液晶（显示器件使用最多）向列相液晶（显示器件使用最多）n ：表示液晶分子的平均排列方向表示液晶分子的平均排列方向nl 分子的长程分子的长程指向有序指向有序，分子之间趋于彼此互相平行排列，分子之间趋于彼此互相平行排列l 液晶分子具液晶分子具有流动性有流动性

35、，即分子重心是无序的，即分子重心是无序的n 指向矢指向矢液晶显示原理液晶显示原理 2. 液晶的分类液晶的分类（2）近晶相液晶）近晶相液晶a) 液晶分子液晶分子分层排布分层排布，同一层内的分子互相平行；，同一层内的分子互相平行；b) 分子长轴垂直于平面，或与平面倾斜排列。分子长轴垂直于平面，或与平面倾斜排列。液晶显示原理液晶显示原理 2. 液晶的分类液晶的分类（2）近晶相液晶）近晶相液晶近晶近晶C近晶近晶B近晶近晶A 液晶显示原理液晶显示原理 2. 液晶的分类液晶的分类（2）近晶相液晶）近晶相液晶液晶显示原理液晶显示原理 2. 液晶的分类液晶的分类（3）胆甾相液晶）胆甾相液晶Cholesteri

36、c Cholesteric 相液晶的分子排列。相液晶的分子排列。L Ln nn nn nn nx xy yz zq qo o 0 0 表液晶分子表液晶分子为为右旋排列，右旋排列，q qo o 0 0时，液晶分子的电偶极距方向平行于长轴时，液晶分子的电偶极距方向平行于长轴方向，具有该性质的液晶称为方向，具有该性质的液晶称为正性液晶正性液晶，一般用，一般用Np表示。在外电场作用下，液晶分子将趋向表示。在外电场作用下，液晶分子将趋向平行于平行于电场电场方向。方向。E液晶显示原理液晶显示原理 2. 液晶的各向异性液晶的各向异性(1) 液晶的介电各向异性液晶的介电各向异性n当当 no ( ( e o)

37、)如石英、冰等。如石英、冰等。负晶体负晶体 : : n ne e n o o) )如方解石、红宝石等。如方解石、红宝石等。正晶体正晶体 （vo ve）O 波面波面负晶体负晶体 (vo ve )e 波面波面两束光只有在沿光轴方向上传播时，它们的速率才是相等的，其两束光只有在沿光轴方向上传播时，它们的速率才是相等的，其子波波面在光轴上相切子波波面在光轴上相切；在垂直于光轴方向上两束光的速率相差最大。在垂直于光轴方向上两束光的速率相差最大。液晶显示原理液晶显示原理n 液晶的双折射特性液晶的双折射特性 3. 液晶的光学性质液晶的光学性质n 液晶具有与光学单轴性晶体同样的各向异性折射率，显示出双折射液晶

38、具有与光学单轴性晶体同样的各向异性折射率，显示出双折射性。单轴性晶体具有两个不相同的主折射率性。单轴性晶体具有两个不相同的主折射率no和和ne。n 对于向列液晶和层列液晶，液晶取向矢对于向列液晶和层列液晶，液晶取向矢n的方向相当于单轴晶体的光轴。的方向相当于单轴晶体的光轴。而且，其折射率的各向异性可由下式给出而且，其折射率的各向异性可由下式给出nne = n/no= n光轴光轴 层列液晶和向列液晶层列液晶和向列液晶(光学正液晶光学正液晶)液晶显示原理液晶显示原理 3. 液晶的光学性质液晶的光学性质在胆甾相液晶的情况下，与在胆甾相液晶的情况下，与取向取向n垂直的螺旋轴相当于光轴垂直的螺旋轴相当于光轴，其主折射，其主折射率率no，ne可由下式给出：可由下式给出：胆甾相液晶称为光学负液晶胆甾相液晶称为光学负液晶。对于通常光和异常光，其折射率大小的空间。对于通常光和异常光，其折射率大小的空间分布如图所示。分布如图所示。螺旋轴螺旋轴ne= n光轴光轴(胆甾相液晶胆甾相液晶(光学负液晶光学负液晶) n 液晶的双折射特性液晶的双折射特性液晶显示原理液晶显示原理n 基于折射率的各向异性，液