液晶显示器的原理和制造2009年12月(一)序言一、对显示器的要求加电场三、液晶显示的模式(二)什么是液晶一、液晶的发现及命名二、液晶分子的结构三、液晶的定义四、液晶的特点温度五、液晶的分类近晶C相近晶A相向列相向列相&胆甾相1.指向矢(2)指向矢的性质向列相中向错线的显微照片2.介电各向异性在向列相中分别沿与液晶指向矢平行和垂直的方向进行测量，可以得到两个不等的介电常数和。对液晶沿某一方向加电场E，相应的电位移矢量D为：定义为液晶的介电各向异性。分子具有与其长轴平行的永久偶极距>0分子具有与其长轴垂直的永久偶极距<0图53.电阻率与电极效应4.光学各向异性:双折射光在向列相中的传播液晶分子长轴的方向——光轴双折射现象、光波的叠加、干涉等现象均同样在液晶中发生，只要将液晶作为单轴正晶体就可作类似的分析。5.弹性各向异性:向列相的三种形变(1)关于弹性常数的讨论弹性常数K22与温度之间的关系（2）弹性常数对显示的影响阈值电压弹性常数越大→阈值电压也越大响应时间弹性常数越大→响应速度越快电光曲线K33/K11越小→该液晶的电光曲线越陡→多路驱动能力越强对于多路驱动的电光器件，要求液晶材料K33/K11=1.1K22/K11＝0.4~0.86.边界效应外部介质是单晶体，液晶的易取向方向总是平行于某些简单的晶轴。摩擦玻璃表面，液晶的易取向方向即为摩擦方向。各向同性介质，易取向方向可以沿各种方向，有时是连续分布的。设指向矢与表面法线之间的角度为θ，θ＝0垂直排列（HTAB,卵磷脂处理）0＜θ＜90°倾斜排列θ＝90°微沟槽表面均匀排列(//)磨擦polyimide（3）摩擦取向机制7.液晶的粘滞性粘滞系数随温度的变化(二)TN—LCD的基本原理一、TN—LCD的结构及结构参数手性添加剂作用:使液晶分子形成扭曲结构次开发（4）(4)二、显示模式图12图13所以I与△n·d的曲线上有一系列极值，第一极小、第二极小等，通常在TN-LCD中△n·d=0.48、1.05、1.64……对于白底黑字，透射光强与△n·d的关系恰好相反，即I具有一系列极大值，为了提高对比度和视角，通常希望背底明亮，即I在关态时具有极大值，在实际使用的TN-LCD中通常使用△n·d在第二极大处。（1）光轴分布在不同的电压下，倾角分布由平坦→弓形曲线（相对于层中心对称）低电压——正弦曲线高电压——近似方形（2）垂直入射时的透射率数学方法：Jones矩阵法连续扭曲并倾斜的结构→N个等厚单轴晶片的叠加光轴在每一晶片中是一致的，在不同晶片中不同每个晶片为一传输矩阵→改变在其中光的偏振状态整个层的总透射率由这些矩阵相乘来计算图15三、TN-LCD的电光曲线和电光响应图17(2)特点：(a)两偏光片的偏光轴正交，并且分别与紧邻玻片内侧上的的摩擦方向（即液晶分子排列方向)平行或垂直——正性显示（白底黑字-常白型）若两偏光片的偏光轴互相平行，且与任一玻片内侧上的摩擦方向相一致——负性显示（黑底白字-常黑型）正性比负性对比度高图18(b）有阀值，有饱和，Vth、Vsat都很低，易于低电压使用；（c）由于是场效应低电流、微功耗；（d）电压为交变电压，避免电极处的电化学反应从而造成LCD的损坏；（e）透射光强在很宽的频率范围内只与驱动电压的均方根值有关，而与电压波形无关；（f）电光曲线会随环境温度变化。2.重要参量的意义（1）相对透光率Lt=×100%（2）阀值电压Vth——当V>Vth时，Lt才发生变化Vth与△∈成反比，即△∈越大，Vth越小，液晶分子越易沿电场排列Kii越小，Vth越小，液晶分子越“软”，则也越易沿电场排列Vth与盒厚d无关（3）V10和V90（以负性显示为例）V10——相对透光率为最大值的10%时的外加电压V90——相对透光率为最大值的90%时的外加电压（4）陡度γγ=V90/V10(负性显示)，γ>1，γ越小，则陡度越好（5）对比度和视角对比度Cr显示状态和非显示状态相对透光率的比值视角人眼观察的角度视角特性对比度随视角变化的特性视角锥对比度大于某一个最小可接受值的视角范围，通常视角锥为Cr=2上视-10°，下视40°，左右视角30°图193.与电光性能相关的缺陷(1)矩阵显示的基本概念2行2列全选点半选点非选点产生交叉效应的原因——液晶具有双向导通特征以正性显示（白底黑字-常白型）为例电压升高超过Vth全选点亮态→暗态电压再升高半选点亮态→暗态电压继续升高非选点亮态→暗态如何避免交叉效应？在与全选点相应的行和列加上一个全电压的同时，在非选点对应的电极上也加一个偏置电压，适当选择电压可使全选点上的电压超过Vth，而非选点上的电压低于Vth。若扫描电极数为N偏压比==b=