最新液晶材料与TFT-LCD.幻灯片.ppt

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1、液晶材料与TFT-LCD.一、液晶发展史液晶最早是奥地利植物学家莱尼茨尔（F.Reinitzer）于1888年发现的，他在测定有机物的熔点时，发现某些有机物（胆甾醇的苯甲酸脂和醋酸脂）熔化后会经历一个不透明的呈白色浑浊液体状态，并发出多彩而美丽的珍珠光泽，只有继续加热到某一温度才会变成透明清亮的液体．§6.2液晶显示21889年，德国物理学家莱曼（O.Lehmann）使用他亲自设计，在当时作为最新式的附有加热装置的偏光显微镜对这些脂类化合物进行了观察。他发现，这类白而浑浊的液体外观上虽然属于液体，但却显示出各向异性晶体特有的双折射性．于是莱曼将其命名为“液态晶体”，这就是“液晶”名称的

2、由来。3由杆形分子形成的液晶（热致液晶），其液晶相共有三大类：近晶相液晶（Smecticliquidcrystals）、向列相液晶（Nematicliquidcrystals）、胆甾相液晶（Cholestericliquidcrystals）．7Smectic由希腊语而来，是肥皂状之意，因这种类型的液晶在浓肥皂水溶液中，都显示特有的偏光显微镜像，因而命名为皂相．分子分层排列，有同一方向，比较接近晶体，故译近晶相．Nematic也是由希腊语而来，是丝状之意，因这种液晶的薄层在偏光显微镜下观察时，呈现丝状型织构，故称之为丝相．分子位置杂乱，但方向大致一致，故译向列相．胆甾相液晶则是由于此种

3、液晶最早是从胆甾醇类物质中发现的，故称之为胆甾相．8作为显示技术应用的液晶都是热致液晶低于温度T1，就变成固体（晶体），称T1为液晶的熔点，高于温度T2就变成清澈透明各向同性的液态，称T2为液晶的清亮点。LCD能工作的极限温度范围基本上由T1和T2确定。9近晶相液晶(SmecticLiquidCrystals)分子呈二维有序性，分子排列成层，层内分子长轴相互平行，排列整齐，重心位于同一平面内，其方向可以垂直层面，或与层面成倾斜排列，层的厚度等于分子的长度，各层之间的距离可以变动，分子只能在层内做前后、左右滑动,但不能在上下层之间移动。近晶相液晶的粘度与表面张力都比较大，对外界电、磁、温

4、度等的变化不敏感。1011向列相液晶(NematicLiquidCrystals)分子只有一维有序，分子长轴互相平行，但不排列成层，它能上下、左右、前后滑动，只在分子长轴方向上保持相互平行或近于平行，分子间短程相互作用微弱，向列相液晶分子的排列和运动比较自由，对外界电、磁场、温度、应力都比较敏感，是目前显示器件的主要材料。1213胆甾相液晶（CholestericLiquidCrystals）这个名字的来源是因为大部份是由胆固醇的衍生物所生成的，但有些没有胆固醇结构的液晶也会具有此液晶相．如图所示，如果把这种液晶一层一层分开来看，很像线状液晶．但是在Z轴方向来看，会发现它的指向矢随着一

5、层一层的不同而像螺旋状一样分布，而当其指向矢旋转360度所需的分子层厚度就称为pitch．正因为它每一层跟线状液晶很像，所以也叫做Chiralnematicphase．以胆固醇液晶而言，与指向矢的垂直方向分布的液晶分子，由于其指向矢的不同，就会有不同的光学或是电学的差异，也因此造就了不同的特性．14一定强度的电场、磁场也可使胆甾相液晶转变为向列相液晶。胆甾相易受外力的影响，特别对温度敏感，温度能引起螺距改变，而它的反射光波长与螺距有关，因此，胆甾相液晶随冷热而改变颜色。15三、液晶的光电特性由于液晶分子的结构为异方性(Anisotropic)，所以引起的光电效应就会因为方向不同而有所差

6、异，也就是液晶分子在介电系数及折射系数等光电特性都具有异方性，因而可以利用这些性质来改变入射光的强度，以便形成灰阶，应用于显示器组件上。利用传统的晶体光学理论可以描述光在液晶中的传播。161、电场中液晶分子的取向液晶分子长轴排列平均取向的单位矢量n称为指向矢量，设和分别为当电场与指向矢平行和垂直时测得的液晶介电常数。定义介电各向异性△ε：△ε＞0的液晶称为P型液晶△ε＜0的液晶称为N型液晶17在外电场作用下——P型液晶分子长轴方向平行于外电场方向N型液晶分子长轴方向垂直于外电场方向目前的液晶显示器件主要使用P型液晶。182、线偏振光在向列液晶中的传播1920随着光线沿着z方向前进，偏振

7、光相继成为椭圆、圆和线偏振光，同时改变了线偏振方向。最后，这束光将以位相差所决定的偏振状态，进入空气中。213、线偏振光在扭曲向列相液晶中的传播把液晶盒的两个内表面作沿面排列处理并使盒表面上的向列相液晶分子方向互相垂直，液晶分子在两片玻璃之间呈90º扭曲，即构成扭曲向列液晶，光波波长λ<