Grundläggande kunskaper i LCM

1. Ursprunget till flytande kristall:

År 1888 upptäckte den österrikiska botanikern F. Reintzer flytande kristaller. Efter långsiktig forskning av forskare, 1968, upptäckte Radio Corporation of America (RCA) GH Heilmeiler nematisk flytande kristall.

Grumlighetsfenomenet (dvs. elektro-optisk effekt) för det transparenta tunna skiktet när det får energi, har &: s förståelse av strukturen, egenskaperna och tillämpningarna av flytande kristaller utvecklats med stormsteg. Nu har flytande kristaller använts i stor utsträckning inom många nya tekniska områden och blivit ett nytt område för fysiker, kemister, biologer och elektronikforskare.

2. Vad är LCD

Flytande kristaller är vanligtvis fasta och blir transparenta vätskor när temperaturen stiger till en klarningspunkt. Det är en kombination av flytande fluiditet och kristall dubbelbrytning i ett visst temperaturintervall. Flytande kristaller skiljer sig från de vanliga fasta, flytande och gasformiga tillstånden. Det kallas också flytande kristallfas, mesofas och mellanliggande fas. Engelska är flytande

kristaller. Kristallens dubbelbrytning avser skillnaden i den riktning genom vilken ljus passerar, och brytningsindexet är annorlunda.

3. Typer av LCD

Med den gradvisa förståelsen av flytande kristaller har det upptäckts att flytande kristallämnen i grunden är organiska föreningar, och var 200: e sorts befintliga organiska föreningar

En av dem har en flytande kristallfas. Ur sammansättningens perspektiv och de fysiska förhållandena för utseende av flytande kristallfas kan flytande kristaller delas in i två kategorier: termotropa flytande kristaller och lyotropa flytande kristaller. De flytande kristallerna som bildas av stavformade molekyler har tre typer av flytande kristallfaser: smektisk fas (Smektisk

Flytande kristaller avser lerliknande), nematisk fas (nematiska flytande kristaller avser filamentösa

Och kolesterisk fas (kolesteriska flytande kristaller refererar till kolesterol).

4. Vad är termotropisk flytande kristall

Den flytande kristallen som bildas genom uppvärmning och upplösning av vissa organiska ämnen och förstörning av det kristallina gallret genom uppvärmning kallas termotrop flytande kristall. Det är en flytande kristallfas som uppstår på grund av temperaturförändringar. De flytande kristallmaterialen som för närvarande används för displayer är i grunden termotropa flytande kristaller.

5. Vad är lyotropisk flytande kristall

Lägg några organiska ämnen i ett visst lösningsmedel, och den flytande kristallen som bildas genom att lösningsmedlet förstör kristallgitteret kallas lyotropisk flytande kristall. Det är en flytande kristallfas som uppstår på grund av förändringar i koncentrationen av lösningen, den vanligaste är tvålvatten och så vidare.

6. Egenskaper för smektiska flytande kristaller

Smektiska fas flytande kristaller består av stavformade eller remsformade molekyler. Molekylerna är ordnade i lager. De långa axlarna för molekylerna i skiktet är parallella med varandra, och riktningen kan vara vinkelrätt mot planet eller arrangerad snett mot planet. Eftersom molekylerna är ordnade snyggt är deras regelbundenhet nära kristallernas, och den har tvådimensionell ordning. Positionen för det molekylära masscentrumet är störd i skiktet och kan översättas fritt, så att det har fluiditet, men viskositetskoefficienten är mycket stor. Molekylen kan glida fram och tillbaka, vänster och höger, men kan inte röra sig mellan de övre och nedre skikten. På grund av sin höga ordningsgrad uppträder den smektiska fasen ofta i det lägre temperaturområdet.

7. Egenskaper hos nematisk flytande kristall

De stavformade molekylerna av nematiska flytande kristaller förblir också parallella med molekylaxelriktningen, men de har inte den skiktade strukturen hos smektiska flytande kristaller. Molekylernas masscentrum är kaotiskt och oregelbundet, men molekylernas (stavarnas) orientering är ungefär densamma, så att de optiska och elektriska egenskaperna för nematiska ämnen, nämligen brytningsindex och dielektrisk konstant, är olika längs och vinkelräta till denna ordnade arrangemangsriktning. Det är just för att de nematiska flytande kristallerna optiskt visar positiv dubbelbrytning, uniaxialitet och elektrisk dielektrisk konstant anisotropi, är det möjligt att använda elektricitet för att styra optisk prestanda eller flytande kristalldisplay. Jämfört med den smektiska fasen har den nematiska flytande kristallen låg viskositet och är rik på fluiditet. Anledningen till denna fluiditet beror främst på det faktum att varje molekyl i den nematiska flytande kristallen är lätt att röra sig fritt längs den långa axelriktningen. Arrangemanget och rörelsen av molekyler är relativt gratis, och de är ganska känsliga för yttre effekter, så de används i stor utsträckning. För närvarande är de flytande kristallmaterialen som används i flytande kristallskärmar, såsom TN, STN, etc. alla nematiska flytande kristallmaterial.

8. Karakteristika för kolesteriska flytande kristaller

Efter att ha förestrats eller ersatts med halogen presenterar kolesterol en flytande kristallfas, som kallas kolesterisk flytande kristall. Denna typ av flytande kristallmolekyler har en platt form, arrangerade i lager, och molekylerna i skiktet är parallella med varandra. Riktningen för den långa axeln för molekylerna i olika lager förändras något, och de är anordnade i en spiralstruktur längs lagrets normala riktning. När långa axeln för olika molekyler är ordnade längs spiralriktningen går den genom 360. Efter förändringen återgår den till den ursprungliga orienteringen. Kolesteriska flytande kristaller är mycket känsliga för temperatur. När temperaturen ändras visar de kolesteriska flytande kristallerna olika färger. I praktiken är principen för flytande kristalltemperaturvisning att använda en serie kolesteriska flytande kristaller.

9. Vad är en flytande kristallskärm

Presentera först definitionen av elektrooptisk effekt. Eftersom flytande kristallmolekyler har ett fixerat dipolmoment kan appliceringen av ett elektriskt fält få flytande kristallmolekylernas axel att röra sig, så arrangemanget av flytande kristallmolekylerna förändras. I ett visst visningsläge kan flytande kristallmolekylerna flöda instabilt, och detta instabila tillstånd ändras beroende på det elektriska fältets styrka. Som ett resultat kommer överföringsfunktionen för det polariserade ljuset inuti flytande kristallcellen att förändras, dubbelbrytningen förändras och fenomenet ljusspridning etc., det vill säga de optiska egenskaperna i flytande kristallcellen kommer att förändras. Detta fenomen kallas den elektrooptiska effekten av flytande kristall.

För användning av olika elektro-optiska effekter av flytande kristaller kan förändringarna i yttre förhållanden såsom elektriskt fält, magnetfält, ljus och temperatur i flytande kristall omvandlas till synliga signaler under vissa förhållanden för att göra en display. Detta är en flytande kristallskärm.

10. LCD -skärmar har gått igenom tre generationer

Den första generationen används i räknare och klockor; den andra generationen används i elektroniska översättningsmaskiner, spelkonsoler, hushållsapparater och testutrustning; den tredje generationen används i olika kontorsautomatiseringsutrustningar och ny informationsöverföringsutrustning i det avancerade informationssamhället, nämligen persondatorer, ordbehandlare, mobiltelefoner, bärbara färg -tv, etc.

11. Fördelar med LCD

Platt display, liten storlek, lätt, lätt att bära, låg strömförbrukning, låg drivspänning, till exempel är räknarens arbetsspänning 2 ~ 5V, strömförbrukningen är cirka 0,01mw, ett silveroxidbatteri kan användas i två till tre år; lång livslängd, Generellt mer än 50 000 timmar; den innehåller inte skadliga strålar, så den är ofarlig för människokroppen och orsakar inte lätt ögontrötthet; passiv display, inte lätt att tvättas av starkt ljus, och kan visas i en ljus miljö; enkel struktur, ingen komplicerad maskineri Del och så vidare.

12. Grundläggande struktur för flytande kristallskärm

Olika flytande kristallskärmar har olika strukturer, men deras grundläggande struktur är att injicera flytande kristall mellan två glasunderlag och försegla dem med tätningsmaterial för att bilda en flytande kristallcell. Celltjockleken hos flytande kristallcellen är i allmänhet några mikron (diametern på ett människohår). Tio mikrometer), det övre och nedre glaset klistras med polarisatorer, och ett tunt lager av organisk polyimidorientering täcks på insidan av glassubstratet i flytande kristallcellen och gnids i en viss riktning. Montera sedan kontakterna, integrerade kretsar, styr- och drivkretsar, kretskort, bakgrundsbelysningskällor och konstruktionsdelar tillsammans.

13. Principen för LCD -display

Ta TN

LCD -skärmen tas som ett exempel för att illustrera displayprincipen för flytande kristallskärmen. När polarisatorn klistras på de övre och nedre glasunderlagen i den flytande kristallcellen där flytande kristallen injiceras och de optiska axlarna för de övre och nedre polarisatorerna är ortogonala (kännetecknet för polarisatorn är att endast ljus som är tillåtet för att passera genom en viss aspekt), när ingen spänning appliceras, injiceras den i flytande kristallmolekylerna i flytande kristallcellen är anordnade längs friktionsspåren i det övre respektive nedre glas PI (polyimidfilm) vid gränssnittet, så att flytande kristallmolekylerna på ytan av de övre och nedre glasunderlagen i flytande kristallcellen är arrangerade i ett tillstånd att vridas med 90 grader såsom visas i figuren nedan. När ljuset från bakgrundsbelysningen passerar genom den övre polarisatorn kan endast ljus som vibrerar i en riktning passera. Därefter vrids flytande kristallmolekylerna 90 grader för att nå den nedre polarisatorn och passerar parallellt med axeln för den nedre polarisatorn, vilket är en" vit" stat. När en spänning appliceras påverkas inte flytande kristallmolekylerna av de små PI -spåren på de övre och nedre glasunderlagen, och de står upp i samma riktning längs det elektriska fältet och vrids 90 grader med polarisatorns riktning nedanför , och ljuset kan inte passera igenom och ljuset blockeras. För" svart" stat. Med eller utan en extern spänning kommer arrangemanget av flytande kristallmolekylerna i flytande kristallcellen att förändras. Om axelriktningen för de övre och nedre polarisatorerna är 90. Om ljuset som bara vibrerar i en riktning kan passera genom flytande kristallcellen beror på om det finns en yttre spänning. Huruvida den klarar avgör" vit" och" svart" ;, och bilden visas på LCD -skärmen. Naturligtvis är mellanfärgerna för" vit" och" svart" bestäms av den mellanliggande potentialen för den applicerade spänningen.

14. Vad är normalt vit LCD och normalt svart LCD

När axelriktningen för de övre och nedre polarisatorerna är 90. När det inte finns någon applicerad spänning kan det bestrålade ljuset passera igenom, och det är" vitt" ;. När det finns en applicerad spänning blockeras det bestrålade ljuset och det är" svart" ;. Denna typ av flytande kristallskärm kallas en normalt vit LCD -skärm. När den övre och nedre polarisatoraxeln

När det är i samma riktning och ingen applicerad spänning blockeras det lysande ljuset, och det är" svart" vid denna tidpunkt, och när det finns en applicerad spänning, kan det lysande ljuset passera igenom, och det är" vitt" just nu. Denna typ av LCD kallas normalt svart LCD.

Strukturen i vilken aktiva element såsom tunnfilmstransistorer eller dioder injiceras med flytande kristallmaterial kallas aktivt matris -LCD. Därför, när det gäller huruvida den innehåller aktiva komponenter, kan flytande kristallskärmar delas in i två kategorier, passiv matris LCD och aktiv matris LCD. Passiv matris LCD och aktiv matris LCD har olika körmetoder och olika användningsområden.

Sedan enligt displaymekanismen:

Passiv matris LCD och aktiv matris LCD kan delas in i många typer.

Vanliga flytande kristallskärmar gjorda av elektro-optisk effekt är ungefär följande: TN-LCD, STN-LCD, HTN-LCD, FSTN-LCD, TFT-LCD, etc.

16. Funktioner och tillämpningar av TN-LCD

TN-LCD är Twist Nematic Liquid Crystal

Förkortningen för Display, det vill säga twisted nematic liquid crystal display. Det som kännetecknar detta visningsläge är att flytande kristallmolekylerna är anordnade väsentligen parallellt med substratet, men de övre och nedre flytande kristallmolekylerna är inriktade i ett vridet arrangemang, och den totala vridningsvinkeln är 90 °. TN-LCD är den flytande kristallskärmen som människor upptäckte tidigare, och är också den mest använda, mest talrika och billigaste flytande kristallskärmen. Displayskärmarna för elektroniska klockor, miniräknare, spelkonsoler etc. som vi ser dagligen är mestadels TN-LCD.

17. Funktioner och tillämpningar av STN-LCD

STN-LCD är Super Twist Nematic

Flytande kristall

Förkortningen för Display, det vill säga super twisted nematic liquid crystal display. Det liknar strukturen som TN-LCD, förutom att vridningsvinkeln inte är 90 °, utan mellan 180 ° och 270 °. Även om endast vridningsvinkeln är annorlunda, är dess arbetsprincip helt annorlunda än TN-LCD: s. STN-LCD är för närvarande en mellanklassprodukt som tillverkas av LCD. Den har egenskaperna att visa mer information än TN-LCD. Det används främst i olika instrument, kinesiska displayer, bärbara datorer, bärbara datorer etc.

18. Funktioner och tillämpningar av HTN-LCD

HTN-LCD är High Twist Nematic Liquid Crystal

Display kort för hög-twist nematisk flytande kristall display. Det liknar strukturen TN-LCD och STN-LCD, förutom att vridningsvinkeln är mellan 100 ° och 120 °, vilket är mellan TN-LCD och STN-LCD. Det finns inte många HTN-LCD-skärmar för närvarande, och deras prestanda ligger mellan TN-LCD och STN-LCD.

19. Funktioner och tillämpningar av FSTN-LCD

STN-LCD är Film Super Twist Nematic Liquid Crystal

Förkortningen för Display, det vill säga kompensationsfilmen super twisted nematic liquid crystal display. Film avser kompensationsfilm eller retardationsfilm. Genom ett lager specialbehandlad kompensationsfilm kan den övervinna bristerna i STN-LCD, och den kan övervinna bakgrundsfärgen på STN-LCD för att bli svartvitt, så vissa kallar FSTN-LCD som STN-LCD i svart och vitt läge.

20. Funktioner och tillämpningar av TFT-LCD

TFT-LCD är tunnfilmstransistor flytande kristall

Displayen är en förkortning för tunn film transistor aktiv matris flytande kristall display. Varje pixel av den styrs av en (eller flera) tunnfilmstransistoromkopplare. Faktum är att varje pixel är en liten flytande kristallskärm av TN-typ. Bilden som visas med denna typ av bildskärm är tydlig, flimmerfri, bred betraktningsvinkel (0,5), snabb responshastighet och kan visa nästan vilken gråskala som helst och kan uppnå fullfärgsvisning efter att ett färgfilter har lagts till. Jämfört med andra skärmar som STN och ferroelektriska vätskekristaller är TFT-LCD fortfarande bäst när det gäller stor yta, flera displayinnehåll, färg och gråskala. Det har fördelarna med att använda transparenta substrat som glas, som kan överföras till visning, bra signalöverföringsprestanda, enhetlig visning av halvtoner och stor kapacitet. Bilden av högsta kvalitet kan erhållas i metrisen för aktiv matris. Det är för närvarande den mest avancerade produkten på LCD-marknaden. Den används främst i bärbara datorer, LCD-färg-TV-apparater etc. Tillverkningsprocessen för TFT-LCD är relativt komplicerad och priset är relativt högt.

21. Funktioner och tillämpningar av ECB-LCD

ECB-LCD är elektriskt kontrollerad dubbelbrytning flytande kristall

Displayen är en förkortning för elektroniskt styrd dubbelbrytande flytande kristallskärm. Denna typ av display tillför spänning till flytande kristallcellen. På grund av flytande kristallens dielektriska anisotropi ändras arrangemanget av flytande kristallmolekylerna, vilket resulterar i en förändring av dubbelbrytningen i flytande kristallcellen. Om flytande kristallcellen placeras i två polarisatorer manifesteras förändringen i brytningsindex som en förändring i ljustransmittans. Denna elektro-optiska effekt är att kontrollera dubbelbrytningen av flytande kristallcellen (ECB:

Elektriskt styrd

Dubbelbrytning), så det kallas ECB -effekten. ECB-effekten är mycket viktig som arbetsprincip för ett flerfärgat displayelement med flytande kristaller. Den är lämplig för storskärmsfärger med förstorad projektion.

22. Funktioner och tillämpningar av ferroelektriska flytande kristallskärmar

Den ferroelektriska flytande kristallskärmen som för närvarande är under utveckling antar ferroelektrisk smektisk flytande kristall, som kännetecknas av extremt snabb svarshastighet (mikrosekundnivå) och bildlagringsfunktion. Efter att den applicerade spänningssignalen har tagits bort, finns den ursprungliga visade bilden kvar Kan underhållas.

23. Grundläggande egenskaper hos displayer för flytande kristaller

Displayprestandan för flytande kristallskärmen anger olika föremål. De grundläggande egenskaperna är LCD -skärmens färgdisplay, antalet pixlar (dvs. upplösningen) och skärmstorleken, pixelhöjden, bildstorleken (displayintervall), bildförhållande, ljusstyrka, bländarförhållande, grå grad och färgnummer, kontrast, svarshastighet, normalt vitt, normalt svart, LCD -transmittans, LCD -glasunderlagsstorlek. Presentera dem separat.

24. LCD -färgdisplay

TFT LCD förverkligar färgdisplay genom att använda färgfilm för bestrålning och färg genom lysrör. När ljuset som passerar genom array -substratet passerar genom färgfilmen (CF) kommer det att färgas. TFT LCD

En pixel är indelad i RGB3 -primärfärger (röd, grön, blå), och var och en färgas av motsvarande RGB -färgfilm. Det är en additiv blandningsmetod som använder färgfilm för att blanda RGB -ljus för att få olika färger. Bakgrundsbelysningens ljus är uppdelat i 3 färger av RGB -färgfilmen. LCD -skärmen, som fungerar som en ljusventil, balanserar och justerar ljusmängden för de tre färgerna för att få önskad färg.

25. Pixlar och skärmstorlek

LCD -skärmen visar bilder genom att ordna många punkter (den minsta enheten för att visa text och bilder) för att bilda en skärm. Den minsta punktenhet kallas pixel. I färgdisplayen är pixlarna indelade i rött (R), grönt (G) och blått (B), och de tre färgerna kallas tillsammans pixlar, och att dela denna pixel i 1/3 av RBG -punkterna kallas sub -pixlar. Beroende på hur många pixlar som är arrangerade på en skärm, är namnet på LCD -skärmen också annorlunda.