2025年液晶顯示技術(shù)電光特性研究分析報(bào)告

熊建【試驗(yàn)時(shí)間】:5月16日上午；【試驗(yàn)?zāi)康摹?【試驗(yàn)儀器】:1.液晶光開關(guān)的工作原理TN型光開關(guān)的構(gòu)造如圖1所示。在兩塊玻璃板之間夾有正性向列相液晶，液晶分子的形狀如同火柴同樣，為棍狀。棍的長(zhǎng)度在十幾埃(1埃=1010米),直徑為4~6埃，液晶層厚度一般為5-8微米。玻璃板的內(nèi)表面涂有透明電極，電極的表面預(yù)先作了定向處理(可用軟絨布朝一種方向摩擦，也可在電極表面涂取向劑),這樣，液晶分子在透明電極表面就會(huì)躺倒在摩擦所形成的微溝槽里；電極表面的液晶分子按一定方向排列，且上下電極上的定向方向互相垂直。上下電極之間的那些液晶分子因范德瓦爾斯力的作用，趨向于平行排列。然而由于上下電極上液晶的定向方向互相垂直，因此從俯視方向看，液晶分子的排列從上電極的沿-45度方向排列逐漸地、均勻地扭曲到下電極的沿+45度方向排列，整個(gè)扭曲了90度。如圖1左圖所示。液晶傳播到下電極表面時(shí)，偏振方向會(huì)旋轉(zhuǎn)90度。是P1和P2的透光軸互相正交。在未加驅(qū)動(dòng)電壓的狀況下，來(lái)自光源的自然光通過(guò)偏振片P1后只剩余平行于透光軸的線偏振光，該線偏振光抵達(dá)輸出面時(shí)，其偏振面旋轉(zhuǎn)了90°。這時(shí)光的偏振面與P2的透光軸平行，因而有光通過(guò)。在施加足夠電壓狀況下(一般為1~2伏),在靜電場(chǎng)的作用下，除了基片附近的液晶分子被基片“錨定”以外，其他液晶分子趨于平行于電場(chǎng)方向排列。于是本來(lái)的扭曲構(gòu)造被破壞，成了均勻構(gòu)造，如圖1右圖所示。從P1透射出來(lái)的偏振光的偏振方向在液晶中傳播時(shí)不再旋轉(zhuǎn)，保持本來(lái)的偏振方向抵達(dá)下電極。這時(shí)光的偏振方光被關(guān)斷。由于上述光開關(guān)在沒(méi)有電場(chǎng)的狀況下讓光透過(guò)，加上電場(chǎng)的時(shí)候光被關(guān)斷，因此叫做常通型光開關(guān)，又叫做常白劑中形成的液晶。目前用于顯示屏件的都是熱致液晶，它的特性隨溫度圖2為光線垂直液晶面入射時(shí)本試驗(yàn)所用液晶相對(duì)透射率(以不加電場(chǎng)時(shí)的透射率為100%)與外加電壓的關(guān)系。由圖2可見(jiàn)，對(duì)于常白模式的液晶，其透射率隨外加電壓的升高而逐漸減少，在一定電壓下到達(dá)最低點(diǎn)，此后略有閾值電壓：透過(guò)率為90%時(shí)的驅(qū)動(dòng)電壓；關(guān)斷電壓：透過(guò)率為10%時(shí)的驅(qū)動(dòng)電壓。越多。TN型液晶最多容許16路驅(qū)動(dòng)，故常用于數(shù)碼顯示。在電腦，電視等需要高辨別率的顯示屏件中，常采用STN(超扭曲向列)型液晶，以改善電光特性曲線的陡度，增長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)路數(shù)。加上(或去掉)驅(qū)動(dòng)電壓能使液晶的開關(guān)狀態(tài)發(fā)生變化，是由于液晶的分子排序發(fā)生了變化，這種重新排序需要一定期間，反應(yīng)在時(shí)間響應(yīng)曲線上，用上升時(shí)間t和下降時(shí)間Ta描述。給液晶開關(guān)加上一種如圖3上圖所示的周期性變化的電壓，就可以得到液晶的時(shí)間響應(yīng)曲線，上升時(shí)間和下降時(shí)間。如圖3下圖所示。上升時(shí)間：透過(guò)率由10%升到90%所需時(shí)間；下降時(shí)間：透過(guò)率由90%降到10%所需時(shí)間。液晶光開關(guān)的視角特性表達(dá)對(duì)比度與視角的關(guān)系。對(duì)比度定義為光開關(guān)打開和關(guān)斷時(shí)透射光強(qiáng)度之比，對(duì)比度不小于5時(shí)，可以獲得滿意的圖像，對(duì)比度不不小于2,圖像就模糊不清了。圖4表達(dá)了某種液晶視角特性的理論計(jì)算成果。圖4中，用與原點(diǎn)的距離表達(dá)垂直視角(入射光線方向與液晶屏法線方向的夾角)的大小。圖中3個(gè)同心圓分別表達(dá)垂直視角為30,60和90度。90度同心圓外面標(biāo)注的數(shù)字表達(dá)水平視角(入射光線在液晶屏上的投影與0度方向之間的夾角)的大小。圖3中的閉合曲線為不一樣對(duì)比度時(shí)的等對(duì)比度曲線。由圖4可以看出，液晶的對(duì)比度與垂直與水平視角均有關(guān)，并且具有非對(duì)稱性。若我們把具有圖4所示視角特性的液晶開關(guān)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，以220度方向向下，并由多種顯示開關(guān)構(gòu)成液晶顯示屏。則該液晶顯示屏的左右視角特性對(duì)稱，在左，右和俯視3個(gè)方向，垂直視角靠近60度時(shí)對(duì)比度為5,觀看效果很好。在仰望方向?qū)Ρ榷劝殡S垂直視角的加大(CRT),等離子體顯示(PDP),電致發(fā)光顯示(ELD),發(fā)光二極管(LED)顯示，有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)顯示，真空熒光管顯示(VFD),場(chǎng)發(fā)射顯示(FED)。這些顯示屏由于要發(fā)光，因此要消耗大量的能量。正由于如此，液晶顯示屏在便攜式裝置的顯示方面，例如電子表、萬(wàn)用表、手機(jī)、傳呼機(jī)等具有不可替代地位。下面矩陣顯示方式，是把圖5(a)所示的橫條形狀的透明電極做在一塊玻璃片上，叫做行驅(qū)動(dòng)電極，簡(jiǎn)稱行電極(常用Xi表達(dá)),而把豎條形狀的電極制在另一塊玻璃片上，叫做列驅(qū)動(dòng)電極，簡(jiǎn)稱列電極(常用Si表達(dá))。把這兩塊玻璃片面對(duì)面組合起來(lái)，把液晶灌注在這兩片玻璃之間構(gòu)成液晶盒。為了畫面簡(jiǎn)潔，一般將橫條形狀和豎條形狀的ITO電極抽象為橫線和豎線，分別代表掃描電極和信號(hào)電極，如圖5(b)所示。欲顯示圖5(b)的那些有方塊的像素，首先在第A行加上高電平，其他行加上低電平，同步在列電極的對(duì)應(yīng)電極c、d上加上低電平，于是A行的那些帶有方塊的像素就被顯示出來(lái)了。然后第B行加上高電平，其他行加上低電平，同步在列電極的對(duì)應(yīng)電極b、e上加上低電平，因而B行的那些帶有方塊的像素被顯示出來(lái)了。然后是第C行、第D行……,余此類推，最終顯示出一整場(chǎng)的圖像。這種工作方式稱為掃描方式。將模式轉(zhuǎn)換開關(guān)置于靜態(tài)模式，將透過(guò)率顯示校準(zhǔn)為100%,變化電壓，使得電壓值從0V到6V變化，記錄對(duì)應(yīng)電壓0123由表1畫出電光特性曲線。圖1液晶的電光特性透過(guò)率透過(guò)率(%由曲線圖可以得出液晶的閾值電壓和關(guān)斷電壓。將模式轉(zhuǎn)換開關(guān)置于靜態(tài)模式，透過(guò)率顯示調(diào)到100%,然后將液晶供電電壓調(diào)到2.00V,在液晶靜態(tài)閃爍狀態(tài)下，用存儲(chǔ)示波器或用信號(hào)適配器接模擬示波器可以得出液晶的開關(guān)時(shí)間響應(yīng)曲線。信源選擇電壓測(cè)量時(shí)間測(cè)量全部測(cè)量打開一Du七出=49.0TUav白=18.1U射激光的角度，在每一角度下測(cè)量光強(qiáng)透過(guò)率最大值TMAx。然后將供電電壓設(shè)為2V,再次調(diào)整液晶屏角度，測(cè)量光強(qiáng)透過(guò)率最小值TMIN,將數(shù)據(jù)記入下表中，并計(jì)算其對(duì)比度。050533由上表數(shù)據(jù)可以找出比很好的水平視角顯示范圍。比很好的水平視角顯示范圍：-71度—68度抵達(dá)了20%將液晶板以垂直方向插入插槽，按照與測(cè)量水平方向視角特性相似的措施，測(cè)量垂直方向視角特性，并將數(shù)據(jù)記入下表中。05905由上表數(shù)據(jù)可以找出比很好的垂直視角顯示范圍。807570656055504540353025403530105051015202530354045505比很好的垂直視角顯示范圍：-8.0度—6.0度抵達(dá)了20%試驗(yàn)結(jié)論：1、由表1和所作電光特性曲線可以觀測(cè)透過(guò)率變化狀況和響應(yīng)曲線可以得出：透射率隨外加電壓的升高而逐漸減少，在一定電壓下到達(dá)最低點(diǎn)，此后略有變化。可以根據(jù)此電光特性曲線圖得出液晶的閾值電壓和關(guān)斷2、由表2和所作的開關(guān)時(shí)間響應(yīng)特性曲線可以得到液晶上升時(shí)間和下降時(shí)間。3、由表3和表4的對(duì)比可以觀測(cè)到液晶的視角特性可以得出：水平方向上全測(cè)量范圍內(nèi)均有良好的視覺(jué)效果既可【參照文獻(xiàn)】:ZKY-LCDEO-2液晶電光效應(yīng)綜合試驗(yàn)儀試驗(yàn)指導(dǎo)及操作闡明書等。Abstract:LiquidAbstract:Liquidcrystalisakindofpolymermaterial,becauseofitsspecialphysicalandspecialopticalproperties,aswellasbesensitivetoelectromagnetic,nowhasbeKeywords:liquidcrystal,electro-opticalproperties,responsetime,viewingangLiquidcrystalisbetweenliquidcrystalsandbetweenstatesofmathroughtheliquidcrystal,itwillproduceapolarizationrotationcontainingpolargroupsofpolarmolecules,undertheactionoftheelectricfield,dipolewillbedirectedbyelectricfielcausingthemoleculestotheoriginalarangementchanges,externalelectricfieldinducedliquidcrystmeasurementofliquidcrystalopticalswitchopticalcharacteristiccurve,gettheliquidcrystalthresholdvoltageandtheturn-ovoltage;Themeasurementofperiodicchangeswhenthedrivingvoltageofliquidcrystalopticalswitchtimeresponsecurve,gtheliquidcrystalthericrystaldisplaycharacteristics