《液晶显示器》课件

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1、§2.3液晶显示器§2.3液晶显示器◆2.3.1液晶显示器原理◆2.3.2液晶显示器的构造◆2.3.3液晶显示器的驱动◆2.3.4液晶显示器的特点及应用1第二章电光信息转换§2.3.1液晶显示器原理§2.3液晶显示器§2.3.1液晶显示器原理一、液晶液晶是指在某一温度范围内，从外观看属于具有流动性的液体，但同时又是具有光学双折射性的晶体。“液晶”包含两种含义，一是指处于固体相与液体相中间状态的液晶相，二是指具有上述液晶相的物质。2第二章电光信息转换(a)层列液晶(b)向列液晶(c)胆甾相液晶图2.3.1-1三种液晶相的分子排列结构§2.3.1液晶显示器原理3第二章电光信息转

2、换液晶物质的大多数为有机化合物，其分子的形状一般为细长的棒状或扁平的板状。液晶相中这些分子的排列状态一般取图2.3.1-1所示的特殊的排列方式，按分子排列方式的不同，液晶可分为层列(smectic)液晶、向列(nematic)液晶、胆甾相(cholesteric)液晶等几大类。二、液晶的物理性能1、物理性质的各向异性§2.3.1液晶显示器原理4第二章电光信息转换液晶物质的折射率，介电常数，磁化率，电导率，粘度等各种物理性质，在液晶分子的长轴方向（∥）和与其垂直的方向（⊥）有很大的不同，即存在各向异性（，，，，）。参照图2.3.1-2（图中为着眼于全体液晶分子时，分子长轴的择

3、优取向方向的单位矢量），液晶分子排列的有序程度，由下式所定义的分子排列的有序化参数来表征2.3.1-1§2.3.1液晶显示器原理5第二章电光信息转换2.3.1-2液晶方向与分子取向的空间关系液晶分子xyazonθ§2.3.1液晶显示器原理像各向异性液体那样，分子长轴取向完全无序的场合，S=0；所有分子完全平行取向的理想液晶，S=1。通常，向列液晶的有序化参数S也与温度有关，取值在0.3~0.8之间。6第二章电光信息转换2、折射率的各向异性液晶具有与光学单轴性晶体同样的各向异性折射率，显示出双折射性。单轴性晶体具有两个不相同的主折射率No和Ne，分别代表电矢量的振动方向相对于

4、晶体光轴呈垂直的寻常光及呈平行的异常光的折射率。对于向列液晶和层列液晶，液晶取向n的方向相当于单轴晶体的光轴，因此，对于与取向n分别呈垂直和呈平行关系的振动光的折射率取，则有2.3.1-2§2.3.1液晶显示器原理7第二章电光信息转换而且，其折射率的各向异性可由下式给出2.3.1-3这两种液晶三维空间的折射率，如图2.3.1-3(a)所示，向列液晶和层列液晶称为光学正液晶。nne=n//no=n┴光轴螺旋轴ne=n┴光轴(a)层列液晶和向列液晶(光学正液晶)(b)胆甾相液晶(光学负液晶)图2.3.1-3单轴性液晶折射率的各向异性§2.3.1液晶显示器原理8第二章电光信息转换

5、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分布如图2.3.1-3(b)所示。3、各种光学性质基于折射率的各向异性，液晶具有以下光学性质，这些性质是LCD工作原理的基础。§2.3.1液晶显示器原理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2.3.1-49第二章电光信息转换(1)光的行进方向会偏向取向（分子长轴）的方向；(2)偏光的状态及偏光的振动方向会发生变化；(3)根据入射偏光的左、右旋光性，可使其反射或透射。§2.3.1液晶显示器原理入射直线偏光xyznθ液晶偏光方向θθ=0θ=π/4θ=π/2图2.3.1

6、-4入射直线偏光在液晶中偏光状态及偏光方向的变化10第二章电光信息转换§2.3.1液晶显示器原理三、扭曲向列型显示原理图2.3.1-5表示在垂直偏振片间设置TN排列液晶盒的场合，基于电气光学效应，TN型显示方式的原理。在这种情况下，不施加电压时使光透过，而施加电压时使光遮断。在平行偏振片间，这种光的透过或遮断关系是可逆的。目前广泛普及的LCD的一种就是基于这种TN方式，在白的背景下可以显示黑，在黑的背景下可以显示白。11第二章电光信息转换(b)施加电压时图2.3.1-5TN型显示方式的原理入射光偏振片偏振片光遮断TN排列盒(a)未施加电压时入射光偏振片偏振片光透过TN排列盒

7、§2.3.1液晶显示器原理12第二章电光信息转换§2.3.2液晶显示器的构造§2.3.2液晶显示器的构造图2.3.2-1为用于仪表数字显示的反射式TN型LCD的端面结构。图2.3.2-1反射式TN型LCD的端面结构玻璃基板透明电极外周封接剂分子取向层偏振片偏振片分子取向层液晶透明电极玻璃基板反射板13第二章电光信息转换对于不需要偏振片的显示方式及透射型LCD要去掉偏振片及反射板。透射型LCD需要附加背面照明光源。而且，对于彩色显示LCD，一般要在透明电极与玻璃基板之间增设多色滤波器层。透明电极基板可以采用涂覆有氧化