液晶顯示基礎(chǔ)

液晶顯示基礎(chǔ)1第一頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期三一、液晶及其分子結(jié)構(gòu)

物質(zhì)三態(tài):固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)液晶(LiquidCrystal)：是能在某個(gè)溫度范圍內(nèi)兼有液體和晶體兩者特性的物質(zhì)，也叫液晶相和中介相，又稱(chēng)為物質(zhì)的第四態(tài)。

液晶電視機(jī)是以液晶顯示器（LCD）作為屏幕的一種平板電視機(jī)，它是采用了液晶控制透光度技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)色彩的顯示器。2第二頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期三液晶的歷史

1888年，奧地利植物學(xué)家萊尼茨爾發(fā)現(xiàn)膽甾醇苯甲酸酯在145.5℃熔化時(shí)，形成了霧濁的液體，并出現(xiàn)藍(lán)紫色的雙折射現(xiàn)象，直至178.5℃時(shí)才形成各向同性的液體。其后在萊尼茨爾和德國(guó)物理學(xué)家萊曼的共同努力下，認(rèn)為膽甾醇苯甲酸酯在固態(tài)和液態(tài)之間呈現(xiàn)出的是一種新的物質(zhì)相態(tài)，將其命名為液晶。3第三頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期三液晶分子結(jié)構(gòu)

液晶分子形狀：細(xì)長(zhǎng)棒形，寬約1nm，長(zhǎng)約10nm。(a)晶體（b）液晶（c）液體4第四頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期三液晶的種類(lèi)

液晶種類(lèi)達(dá)數(shù)千種，主要類(lèi)型有：⑴熱致液晶：通過(guò)加熱而形成的液晶（分為：近晶相液晶、向列相液晶、膽甾相液晶）。⑵溶致液晶：有機(jī)物在溶劑作用下形成的液晶。如肥皂水氣泡。⑶感應(yīng)液晶：外場(chǎng)（力、電、磁、光等）感應(yīng)作用下形成的液晶。⑷流致液晶：在流動(dòng)場(chǎng)作用下而形成液晶。5第五頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期三熱致液晶分為向列相（絲狀液晶）、膽甾相（螺旋狀液晶）和近晶相液晶（層狀液晶）。分子結(jié)構(gòu)差異如圖示。6第六頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期三1．近晶相液晶近晶相液晶分子排列分子分層排列，有同一的方向，比較接近晶體，故稱(chēng)為近晶相。分子粘度大,分子可以左右、前后滑動(dòng)，但不能在上下層間移動(dòng)，響應(yīng)速度慢，多用于光記憶材料的發(fā)展上。7第七頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期三向列相液晶分子排列2．向列相液晶分子位置雜亂，沒(méi)有層狀結(jié)構(gòu)，但方向大致一致，故稱(chēng)為向列相。液晶粘度小，分子容易順著長(zhǎng)軸方向自由移動(dòng)。是光電子技術(shù)和顯示上最為廣泛應(yīng)用的液晶。8第八頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期三分子排列特點(diǎn)：在某一平面內(nèi)分子長(zhǎng)軸的指向一致，與這一平面平行的另一平面內(nèi)分子長(zhǎng)軸的指向卻一致地朝著另一個(gè)方向，兩相鄰平面分子的指向稍有不同，分子的指向矢（液晶分子的平均指向）在空間成一螺旋。

膽甾相液晶分子排列3．膽甾相液晶9第九頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期三（1）邊界取向性質(zhì)在最簡(jiǎn)單的自由邊界上，液晶分子的取向可以垂直、平行、傾斜于邊界。如果邊界是一層刻有凹凸溝槽的取向膜，則凹凸溝槽對(duì)液晶分子的取向起主導(dǎo)作用，通過(guò)摩擦，液晶分子就朝這個(gè)方向取向。二、液晶基本性質(zhì)及顯示原理10第十頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期三

（2）液晶的電氣性質(zhì)

在上下電極板之間加一電場(chǎng)時(shí)，電極板之間的液晶分子長(zhǎng)軸就會(huì)沿著電場(chǎng)方向排列。這一電氣性質(zhì)是實(shí)現(xiàn)液晶顯示的基礎(chǔ)。11第十一頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期三（3）液晶的旋光性質(zhì)若上、下玻璃基板取向膜溝槽相差某一角度，則在玻璃基板中，同一平面液晶分子取向雖然一致，但相鄰平面液晶分子的取向逐漸旋轉(zhuǎn)扭曲。當(dāng)可見(jiàn)光波長(zhǎng)遠(yuǎn)小于液晶分子在玻璃基板間的旋轉(zhuǎn)螺距時(shí)，則光矢量會(huì)同樣隨著液晶分子的旋轉(zhuǎn)而跟著旋轉(zhuǎn)。12第十二頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期三液晶像素顯示原理結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：上下偏振板光軸方向垂直；上下玻璃基板取向膜取向垂直。顯示原理：當(dāng)玻璃基板沒(méi)有加電場(chǎng)時(shí)，光線跟著液晶作90o扭轉(zhuǎn)，通過(guò)下方偏光板，液晶面板顯示白色。當(dāng)在基板上加電場(chǎng)時(shí)，液晶分子產(chǎn)生取向變化，光線通過(guò)液晶分子空隙維持原方向，被下方偏光板遮蔽，顯示黑色。白黑13第十三頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期三三、液晶顯示器結(jié)構(gòu)偏光片

偏光片

電極

液晶

擴(kuò)散板

導(dǎo)光板

玻璃基板

彩色濾色膜

定向?qū)?/p>

玻璃基板

棱鏡片

冷陰極熒光燈

14第十四頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期三⑴液晶面板偏光片：分為上偏光片和下偏光片，上下兩偏光片相互垂直。其作用就像是柵欄一般，會(huì)阻隔掉與柵欄垂直的光波分量，只準(zhǔn)許與柵欄平行的光波分量通過(guò)。玻璃基板：分上玻璃基板和下玻璃基板，主要用于夾住液晶。對(duì)于TFT-LCD，下層玻璃長(zhǎng)有薄膜晶體管(Thinfilmtransistor，TFT)，上層玻璃則貼有彩色濾光膜。彩色濾色膜：產(chǎn)生紅、綠、藍(lán)三種基色光。電極：分為公共電極和像素電極。信號(hào)電壓就加在像素電極與公共電極之間。液晶材料：小分子有機(jī)化合物。定向?qū)樱河址Q(chēng)取向膜，其作用是讓液晶分子能夠整齊排列。15第十五頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期三⑵背光模組作用：將光源均勻地傳送到液晶面板。冷陰極熒光燈：提供能耗低，光亮強(qiáng)的白光。導(dǎo)光板：導(dǎo)引光線方向，提高面板光輝度及控制亮度均勻。擴(kuò)散板：使光線產(chǎn)生漫射，讓光的分布均勻化。棱鏡片：將光線聚攏，提高輝度。16第十六頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期三冷陰極熒光燈CCFL結(jié)構(gòu)發(fā)光原理:當(dāng)在管子上加高壓時(shí)，氣體電離產(chǎn)生253.7nm紫外光。紫外光激勵(lì)內(nèi)部磷光粉涂層，產(chǎn)生可見(jiàn)光。

17第十七頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期三CCFL電壓與電流關(guān)系CCFL在高壓（一般500V以上）、交流（一般40kHz左右）電源的驅(qū)動(dòng)下工作。燈管啟動(dòng)初期，電流非常微弱，隨著燈管兩端電極之間的電壓增大，燈管電流逐漸增大。當(dāng)燈管兩端供電電壓大于啟動(dòng)電壓Vstart時(shí)，燈管啟動(dòng)結(jié)束。Vcon為導(dǎo)通電壓，VT、IT分別為截止電壓與截止電流。18第十八頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期三CCFL驅(qū)動(dòng)電路

自激推挽式DC-AC逆向變換電路類(lèi)似于節(jié)能燈19第十九頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期三⑴低壓、微功耗

極低的工作電壓，只要2V-3V即可工作，而工作電流僅幾個(gè)微安，與大規(guī)模集成電路的相適應(yīng)。從而使液晶與大規(guī)模集成電路結(jié)成了孿生兄弟，使電子手表、計(jì)算器、便攜儀表、以至手提電腦等成為可能。

⑵平板型結(jié)構(gòu)

液晶顯示器的基本結(jié)構(gòu)是由兩片玻璃基板制成的薄形盒，厚度為幾公分。⑶被動(dòng)型顯示

液晶顯示器件是一種被動(dòng)顯示。被動(dòng)顯示更適合于人眼視覺(jué)，更不易引起疲勞。四、液晶顯示器特點(diǎn)20第二十頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期三⑷顯示信息量大

與CRT相比，LCD沒(méi)有蔭罩限制；與PDP相比，LCD像素點(diǎn)處不需要像PDP那樣，像素點(diǎn)間要留有一定的隔離區(qū)。因此，LCD在同樣大小的顯示窗面積內(nèi)，可以容納更多的像素，顯示更多的信息。⑸易于彩色化

液晶本身雖然一般是沒(méi)有顏色的，但它實(shí)現(xiàn)彩色化的確很容易，方法很多。一般使用較多的是濾色法。⑹長(zhǎng)壽命

液晶材料是有機(jī)高分子合成材料，驅(qū)動(dòng)電壓又很低，驅(qū)動(dòng)電流更是微乎其微，因此，LCD壽命很長(zhǎng)，