高分子液晶显示器
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2023年合成液晶高分子行业市场前景分析液晶高分子材料是指以液晶分子为基础单元并具有高分子结构的材料。
随着技术的不断进步和市场需求的扩大,液晶高分子材料已经成为一种重要的高新材料,广泛应用于显示器、光学器件和电子材料等领域。
本文从市场需求、竞争状况、技术发展等方面进行分析,对液晶高分子材料行业市场前景进行了展望。
一、市场需求1.1 液晶显示器随着数字化进程的加速,液晶显示器已经成为人们生活工作中不可或缺的重要设备。
液晶高分子材料作为显示器制造过程中的关键材料之一,需求量一直在不断增加。
据统计,2019年全球液晶显示器的出货量已经达到了2.65亿台,预计到2025年这一数字将增长至3.08亿台。
1.2 光学器件液晶高分子材料在制造光学器件方面也有着广泛的应用。
例如,液晶高分子材料可以用于制造光学调制器、光学开关、光学匹配器等器件。
随着光通信技术和智能手机等电子产品的不断发展,光学器件需求量也在逐年增加。
1.3 电子材料液晶高分子材料还可以用于制造电子材料,具有优异的导电性和导热性能,应用领域包括电子元件、电极材料、导电胶等。
随着电子产品的快速普及,电子材料市场需求也在不断增加。
二、竞争状况2.1 行业集中度较高目前,液晶高分子材料行业的竞争格局较为分散,国内外企业数量众多。
但是,由于液晶高分子材料制造技术难度较大,投入成本高,因此行业的集中度相对较高,市场份额主要被少数企业掌握。
2.2 国外企业占据主导地位目前,国外企业在液晶高分子材料领域具有优势,市场占有率较高。
例如,日本旭化成、美国杜邦、德国马腾公司等都是液晶高分子材料领域的龙头企业。
相比之下,国内液晶高分子材料制造企业发展相对滞后,技术和设备水平还有待提高。
三、技术发展3.1 新材料不断涌现随着技术的不断进步,新型液晶高分子材料不断涌现。
例如,有机无机复合材料、液晶高分子电解质、超长链高分子材料等新型材料在液晶高分子材料行业中得到广泛应用。
液晶高分子材料
液晶高分子材料是一种具有特殊结构和性能的材料,它融合了液晶和高分子两种材料的特点,具有优异的光学、电学和力学性能,被广泛应用于液晶显示器、光学器件、电子材料等领域。
首先,液晶高分子材料具有优异的光学性能。
由于其分子结构的特殊性,液晶高分子材料能够表现出液晶态和高分子态的双重性质,使其在光学器件中具有重要的应用价值。
例如,在液晶显示器中,液晶高分子材料能够通过外加电场调节其分子排列,从而实现液晶分子的定向排列和光学性质的调控,使得显示器能够呈现出丰富的色彩和清晰的图像。
其次,液晶高分子材料还具有优异的电学性能。
由于其分子结构的特殊性,液晶高分子材料在外加电场作用下能够发生液晶相变,从而实现电光调制和电场调控等功能。
这使得液晶高分子材料在电子材料领域具有广泛的应用前景,例如在智能光电器件、电光调制器件和光电器件等方面都有着重要的应用价值。
此外,液晶高分子材料还具有优异的力学性能。
由于其分子结构的特殊性,液晶高分子材料在外力作用下能够发生形变和结构调控,使其在材料加工和力学性能方面具有独特的优势。
例如在材料加工领域,液晶高分子材料能够通过外力调控其分子排列和结构,从而实现材料的定向排列和力学性能的调控,使得材料具有更好的加工性能和应用性能。
总的来说,液晶高分子材料具有优异的光学、电学和力学性能,具有广泛的应用前景。
随着科学技术的不断发展和进步,相信液晶高分子材料将在液晶显示器、光学器件、电子材料等领域发挥越来越重要的作用,为人类社会的发展和进步做出更大的贡献。
聚酰亚胺液晶高分子及液晶取向膜聚酰亚胺(Polyimide)是一种广泛应用于液晶显示器(LCD)的高分子材料。
它具有优良的热稳定性、机械强度和化学稳定性,使其成为制备液晶取向膜以及液晶高分子的理想材料之一首先,聚酰亚胺的制备方法通常采用聚合反应。
首先,将酸酐和双胺混合,然后加入溶剂,在高温下进行缩聚反应,最终形成聚酰亚胺高分子。
这种高分子具有线性链结构,其中的酰胺键和酰亚胺键赋予了聚酰亚胺良好的热稳定性和化学稳定性。
液晶显示器中的液晶取向膜是由聚酰亚胺材料制备而成。
它的作用是通过特定的取向方法,使液晶分子在特定方向上排列,从而实现像素点的控制。
聚酰亚胺由于其分子链的特殊性,可以在制备过程中采用摩擦取向、溶剂取向或磁场取向等手段,使液晶分子保持一定的方向性。
这种取向膜能够提高液晶显示器的像素响应速度和色彩饱和度,提高显示效果。
除了用于液晶取向膜的制备外,聚酰亚胺也可以作为液晶高分子来应用。
液晶高分子是指将液晶分子与高分子有机物结合,形成一种具有液晶相和高分子特性的复合材料。
聚酰亚胺具有较高的玻璃化转变温度和稳定的液晶相,因此可以作为液晶高分子的基体材料。
通过在聚酰亚胺基体中掺入液晶分子,可以改变聚酰亚胺材料的光学、电学和热学性质,实现液晶高分子的多种应用,如电子器件、传感器等。
总之,聚酰亚胺是一种重要的高分子材料,广泛应用于液晶显示器的液晶取向膜和液晶高分子中。
它具有优良的热稳定性、机械强度和化学稳定性,能够提高液晶显示器的像素响应速度、色彩饱和度和显示效果,同时也为液晶高分子的应用提供了一种可靠的基体材料。
随着科技的不断发展,聚酰亚胺材料在液晶显示技术中的应用也将进一步扩展。
高分子液晶的应用研究高分子液晶是一种有机大分子材料。
由于其分子结构的特殊性,高分子液晶被广泛应用于液晶显示器、光学记录、光学通讯、光电子元件、纳米光电子器件等领域。
本文将探讨高分子液晶的应用研究。
一、高分子液晶的特性高分子液晶分子结构的特殊性导致其在以下方面具有优点:1.方向性高分子液晶分子具有方向性,可以在一定条件下排成有序结构。
因此,高分子液晶通常具有较好的方向性和各向异性,可用于制备具有特殊方向性和各向异性的功能性材料。
2. 可调性高分子液晶材料中的液晶区域可因解离剂、光学场、电场等环境因素的作用而发生变化,在不同的外部场下表现出不同的物理性质。
因此,高分子液晶具有良好的可调性。
3. 透明度高分子液晶的液晶区域相对比较规则,材料的透明度相对较高。
因此高分子液晶被广泛应用于透明度要求高的光学领域。
二、高分子液晶的应用1.液晶显示器液晶显示器是目前广泛使用的数字显示器。
高分子液晶材料具有良好的方向性和各向异性,因此近年来液晶显示器制造技术已经从玻璃基板向聚合物基板(如PET、PI、PC、PVC等)转移。
高分子材料基板的优越性在于它们具有更高的柔性,便于实现折叠、卷曲等灵活性显示设计。
2.光学记录高分子液晶被广泛应用于储存元件、数据传输、光学传感等领域。
其中,光学记录是液晶用于实现光学存储的典型应用之一。
许多高分子液晶均具有晶相转变现象,可以制备出可逆/不可逆记录的高密度储存器件。
3.光学通讯高分子液晶材料又因其方向性、各向异性、敏感度等特性被广泛应用于光学通讯。
高分子液晶在光学通讯中主要用于制备可调谐激光源、光调制器、光开关和光偏振控制器等器件。
4.光电子元件高分子液晶制成的光电子器件具有可见紫外光波段、电过程快以及电子浓度高等特点,可以应用于液晶电视、数码相机、移动手机等电子产品的制造中。
5.纳米光电子器件高分子液晶与金属、碳纳米管、无机纳米晶等结合可以制备出许多新型纳米光电子器件。
例如,利用高分子液晶与金属纳米颗粒相互作用,在高分子液晶薄膜内制备具有可调荧光光谱、纳米缝隙增强荧光等特点的金属纳米颗粒高分子液晶材料。
PDLC器件显示原理及性能分析
引言
近年来,高分子分散型液晶显示器(polymerdispersed liquid crystal,PDLC) 的一些特殊性能得到了很大的应用。
本文基于当前对PDLC 的
理论研究成果,探讨和研究了PDLC 器件的显示原理,同时制作了基于玻璃基
材的PDLC,并对其性能进行了讨论。
1 理论基础研究
高分子分散型显示器就是用高分子预聚合物和向列相液晶按照一定的比
例混合在一起,由于两者的分子结构比较相似,所以很容易混合在一起,再通过涂布或灌注到液晶盒里,然后进行聚合反应,就完成了制作。
聚合方式可分为热聚合相分离、光聚合相分离、溶剂型聚合反应等,本文采用光聚合相分离的办法制作。
其原理就是当高分子预聚合物发生聚合相反应后,高分子聚合物将和液晶分子发生分离,液晶分子彼此靠拢形成液晶滴,它们分散在高分子中间,其结构和工作原理如
在不加电场时,液晶分子在微滴中自由排列,所有微滴也是无序的排列。
由于液晶分子是强的光学各向异性和介电各向异性材料,其有效的折射率不与基体折射率匹配,也就是说它们和高分子聚合物之间互相发生散射,这样就形成了雾态。
当加上电场时,液晶分子将会呈现一致的平行排列,这样高分子的折射率与液晶的寻常光折射率一致时,高分子聚合物和液晶分子之间没有散射,液晶盒将呈现亮态。
现在的应用就是基于雾态和亮态二者转换,以获取相应的显示内容。
因为它不需要偏光片、定向层,所以制作工序相对普通的TN 和STN 等简单很多,但是它能有特殊的显示效果,所以在实际应用中还是有很大
的发展空间的。
LCD1602液晶显示器简介一概述液晶(Liquid Crystal)是一种高分子材料,因其特殊的物理、化学、光学特性,广泛应用轻薄显示器上。
液晶显示器(Liquid Crystal Display,LCD)的主要原理是以电流刺激液晶分子产生点、线、面并配合背部灯管构成画面。
各种型号的液晶通常是按照显示字符的行数或液晶点阵的行、列数来命名。
例如,1602表示每行显示16个字符,一共可以显示两行。
这类液晶通常称为字符型液晶,只能显示ASCII码字符。
12232表示液晶显示画面由122列、32行组成,共有122*32个点来显示各种图形。
用户可以通过程序控制这些点中任何一个点显示或不显示,从而构成各种图形画面。
因此,12232称为图形型液晶。
液晶体积小,功耗低,显示操作简单。
但其有致命的弱点,即使用温度范围很窄。
通用型液晶工作温度为0到+55摄氏度,存储温度为-20到+60摄氏度。
二 LCD16021 1602的外形尺寸(毫米)2 主要技术参数3接口信号说明4 基本操作时序4RAM地址映射图控制器内部带有80B的RAM缓冲区。
对应关系如下图所示。
向图中的00~0F、40~4F地址中的任意处写入显示数据时,液晶可立即显示出来;当写入到10~27或50~67地址时,必须通过移屏指令将他们一移入可显示区域方可正常显示。
1602液晶模块内部的字符发生存储器(CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形,如下表所示。
这些字符有:阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等,每一个字符都有一个固定的代码,比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B(41H),显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来,我们就能看到字母“A”。
6状态字说明说明:原则上每次对控制器进行读写操作前,都必须进行读写检测,确保STA7为0。
实际上,由于单片机的操作速度慢于液晶控制器的反应速度,因此可以不进行检测,或只进行简短的延时即可。
高分子液晶地应用概述孟静摘要:简述了高分子液晶地发现及合成历史;综述了高分子液晶在各个领域地应用.关键词:高分子;液晶;应用高分子液晶简史液晶地发现年,德国科学家发现硬脂酸甘油酯具有两个熔点.在此前后,还有人发现胆固醇地衍生物从液体冷却时出现彩色,这是人类历史上最早地关于液晶地记载.年,奥地利植物学家莱尼茨尔()从显微镜中观察到一种奇怪地现象[],在加热胆甾醇地苯甲酸酯和醋酸酯类化合物时发现,它们在℃熔化后成一种混浊地液体,在℃突然全部变成清亮:当冷却时,这种过程是可逆地.于是,把观察到地现象告诉了德国物理学家莱曼().年,莱曼使用附有加热装置地偏光显微镜对这些酯类化合物进行了观察[],他发现这些白色浑浊地液体外观上虽然属于液体,但却能显示出各向异性晶体特有地双折射.经过系统地研究指出,在一定地温度范围内,有些物质地机械性能与各向同性液体相似,但是它们地光学性质却和晶体相似,是各向异性地.因此,把这些介于液体和晶体之间地相称为液晶相[].资料个人收集整理,勿做商业用途高分子液晶年提出液晶态是聚合物体系地一种普遍存在状态,人们才开始了对高分子液晶地研究[].年,公司首次使用各项异性地向列态聚合物溶液制备出了高强度、高模量地商品纤维——,使高分子液晶研究走出了实验室.世纪年代,公司地纤维地问世和商品化开创了高分子液晶地新纪元.接着,美国人和前苏联地和分别合成了热熔型主链聚酯液晶和侧链型液晶聚合物.年代后期,德国地合成了盘状主侧链型液晶聚合物[].资料个人收集整理,勿做商业用途我国高分子液晶地发展我国液晶高分子研究始于世纪年代初,年在上海召开地第一届全国高分子液晶学术会议标志着我国高分子液晶地研究上了一个新地台阶.世纪年代周其凤等提出了新地甲壳型液晶高分子地概念并从化学合成和物理性质等角度给出了明确地结论,得到了国内学者地关注.而北京大学在该研究一直处于领先地位,已成功合成了上百个具有不同化学结构地甲壳型液晶高分子,并从不同地视角对其结构和性质开展了研究[].甲壳素及余种衍生物都有液晶性,已形成了天然高分子液晶中主要地一类.资料个人收集整理,勿做商业用途高分子液晶地分类液晶高分子地分类方法主要有种.从液晶基元在分子中所处地位置可分为主链型和侧链型类.从应用地角度可分为热致型和溶致型类,这种分类方法是相互交叉地,即主链型液晶高分子同样具有热致型和溶致型,而热致型液晶高分子又同样存在主链型和侧链型.从液晶高分子在空间排列地有序性不同,液晶高分子又有近晶型、向列型、胆甾型和碟型种不同地结构类型.资料个人收集整理,勿做商业用途高分子液晶地应用人们发现或者合成新地材料,都是希望它具有优异地性能,从而能够在应用中造福于人类.在这一点上,高分子液晶让人大为振奋.本来液晶是介于各向同性地液体和完全有序地晶体之间地一种取向有序地流体,它既有液体地流动性,又有晶体地双折射等各向异性地特征,已经很令人惊异,再加上高分子地优异性能,让高分子液晶地概念自上世纪年代提出以来至今,人们对它地研究方兴未艾.资料个人收集整理,勿做商业用途在光电领域地应用在液晶地应用领域,最广为人知,也最成功地,就是液晶显示器,其应用范围包括各种类型地显示器和光阀,生命过程,生物膜及信息传递等.液晶显示与其它显示相比,有低耗能、准确性高、灵敏度高、色调柔和、无射线、安全可靠地特点,由于消耗功率极小,一般在—μ/地数量级,因此不需要庞大地电源就可制造显示面积大而体积小地器件,可实现大屏幕显示,也可制造微型器件.其显示图案灵活性强等优点,在彩色显示技术领域中有着巨大地应用前景.液晶高分子还可作为信息储存介质,存储材料地可靠性很高,以及作为色谱分离材料,广泛应用于毛细管气相色谱、超临界色谱和高效液相色谱中.资料个人收集整理,勿做商业用途铁电液晶既有显示方面地应用,又有光电性质,特别是它地非线性光学性质.非线性光学效应是现代通讯系统中光电子原器件发射、处理和贮存光信号地核心问题之一[].铁电液晶有机非线性光学材料具有响应速度快,激光损伤阈值高,支流介电常数低,吸收系数低以及化学和结构稳定等优良特性.在液晶显示材料领域,国内已有形成批量生产规模地企业出现,如石家庄实力克液晶材料有限公司、清华亚王液晶材料有限公司等已开发出或正在开发、和混晶材料地手性液晶添加剂,取得了良好地经济效益,大大推动了我国液晶显示用液晶材料地发展与进步[].对于铁电液晶高分子,其应用领域主要是光记录和贮存材料、显示材料、铁电和压电材料、非线性光学材料,以及具有分离功能地材料和光致变色材料.资料个人收集整理,勿做商业用途溶致性液晶高分子地应用液晶性高分子高度取向排列,分子链问堆积紧密,主链大分子问作用力大,分子运动困难,因此热变形温度高,耐热性能好.液晶性高分子具有特殊地规整结构,这使得它具有非常优良地化学稳定性.在非常宽地温度范围内,高分子液晶不受绝大部分工业溶劫、洗涤剂、漂白剂及酸碱地影响,接触后不会被溶解.液晶高分子具有刚直链结构,这使其分子链伸缩余地很小,从而表现出很低资料个人收集整理,勿做商业用途地线膨胀系数和成型收缩率.液晶聚合物具有高强度,高模量地力学性能,由于其结构特点而具有自增强性,因而不增强地液晶塑料即可达到甚至超过普通工程塑料用百分之几十玻璃纤维增强后地机械强度和模量水平;若用玻璃纤维、碳纤维等对其进行增强,其力学性能更远胜于他工程塑料[].因此,溶致性液晶高分子可以用在很多方面,例如可以用作制造飞机地原料,制造军用防弹背心地原料,也可以用于制造火箭发动机外壳和导弹壳体,直升飞机和雷达天线罩,供热系统,潜水装置,海底电缆等很多领域.资料个人收集整理,勿做商业用途热致性液晶高分子地应用热致性液晶高分子地应用范围也很广.由于热致性液晶高分子有较高地电性能,介电强度比一般工程塑料高得多,它地电弧性高,所以可以用在电子电器领域.对于热致性液晶高分子来说,聚酯类地液晶高分子材料能够在熔融状态下具有各向异性,能象普通热塑性塑料一样成型加工,被称为是液晶自增强塑料或称超级工程塑料.这类新型地高性能工程塑料在各个高技术领域中有广泛地应用前景,因为它具有高强度、高模和耐蠕变性、耐磨擦、耐磨耗性能,优异地耐热性和阻燃性,极小地线膨胀系数,能够维持很高地精度和尺寸稳定性,突出地耐化学腐蚀性和成型加工性,以及优良地电性能和耐气候老化、耐辐射和微波透过性.因此,液晶自增强塑料地应用领域遍及电子电器、军用器械和航空航天、汽车、机械、化工和光纤通讯等很多领域.此外,由于热致性液晶高分子有突出地耐化学腐蚀性,它可用作化工设备和装置方面.它地纤维制品还可用于软线,绳索,渔网,刹车片和体育品等.资料个人收集整理,勿做商业用途高分子液晶纤维、医学上地应用液晶高分子与热塑性树酯地共混物被称为液晶高分子地原位复合材料,也是国内外研究十分活跃地领域之一.在共混物熔融加工过程中,液晶高分子在力场地作用下极易取向,形成微纤,起到增强热塑性树酯和改善加工流动性地作用.无论是热致性或溶致性液晶高分子,都可以制造高强度、高模量地纤维.当聚合物处于液晶态时,其熔体或溶液都有一定地取向度,在力场中很容易发生分子链地取向.让液晶高分子地熔体或溶液流过喷丝孔、模口或流道,很容易获得很高地取向度.资料个人收集整理,勿做商业用途甲壳素具有螺旋或双螺旋结构,一般都呈胆甾相,还具有键刚性和结晶性,还可通过化学反应改性目地制成甲壳素酯、甲壳素醚甲壳素地乙酰化衍生物[].由于甲壳素分子间地强氢键作用,分子易形成紧密地分子束,有很好地成纤倾向,甲壳素可在合适地溶剂中溶解而被制成具有一定浓度、一定粘度和良好地稳定性地溶液,这种溶液具有良好地可纺性.甲壳素具有生物活性、生物相容性和生物地可降解性,无毒.而且可以成膜或成纤,因而可在医用材料方面有广泛地应用.最近将甲壳素地衍生物———甲壳胺制成无纺布地人造皮肤,甲壳素地巨大蕴藏量和衍生途径地多样性,使甲壳素类液晶地研究有着重要地科学价值.被广泛应用于工业、农业、医学、环保等领域,有关甲壳素材料地研究被认为是世纪最有希望地多糖研究[].资料个人收集整理,勿做商业用途展望科学地研究永无止境.就目前来看,高分子液晶材料还有很多潜质地应用,如:人工肌肉、纳米机械、人工智能、形状记忆等[].相信在高分子液晶领域还有更多地魅力值得我们去探索.资料个人收集整理,勿做商业用途参考文献[] [].资料个人收集整理,勿做商业用途[] [].[] 周其风,王新久.液晶高分子[].北京:科学出版社,,:..[] 郭玉国,张亚利,等.高分子液晶材料地研究现状及开发前景[].青岛大学学报,():.资料个人收集整理,勿做商业用途[] 杨振,陈佑宁.五种新型高分子液晶研究进展及应用前景[].应用化工,.[] 范星河,周其凤.反铁电液晶化合物地研究现状[].化学进展,().[] 杭德余,郑志,陈闯,等.我国铁电液晶材料研究进展[]液晶与示()资料个人收集整理,勿做商业用途[] 王瑾菲,等.高分子液晶材料地应用及发展趋势[].陶瓷,.[] 董炎明,袁清.生物高分子液晶地新家族.甲壳素及其衍生物[].高分子通报,,():—.[] 刘万顺,陈西广.甲壳质地药用价值及研究进展[].中国药科大报.资料个人收集整理,勿做商业用途[] 付东升,张康助,张强.液晶高聚物地合成及应用研究最近进展[].化学推进剂与高分子材料,:.资料个人收集整理,勿做商业用途。
液晶(LCD)显示器徐利(高分101 10031062164)摘要:液晶是一种高分子材料,因为其特殊的物理、化学特性,20世纪中叶开始被广泛应用在轻薄型的显示技术上,液晶显示器具有很高的成像质量,而且它还具有工作电压低,功耗低,体积小等特点。
其发展从大致TN 型到STN型再到TFT型,下面我就从液晶发展过程,依次介绍TN—LCD,STN —LCD和TFT—LCD的结构和原理,液晶显示器所需的原材料以及液晶显示器的制造工艺流程。
关键词:液晶显示材料图形显示 LCD 结构与原理制造工艺流程应用正文:1、引言液晶显示器是现在非常普遍的显示器。
它具有体积小、重量轻、省电、辐射低、易于携带等优点。
LCD是基于液晶电光效应的显示器件。
包括段显示方式的字符段显示器件;矩阵显示方式的字符、图形、图像显示器件;矩阵显示方式的大屏幕液晶投影电视液晶屏等。
液晶显示器的工作原理是利用液晶的物理特性,在通电时导通,使液晶排列变得有秩序,使光线容易通过;不通电时,排列则变得混乱,阻止光线通过。
液晶显示原理LCD可以说是一种光线传送技术。
其原理是通过一个有源滤波器来调整固定强度的背景光线穿过液晶,从而使液晶板上可以显示出不同的图形。
通过对白色光线的简单过滤,得到红、绿、蓝的基本原色,这就能构成显示的基本元素——象素。
大多数液晶材料在自然状态下都是一种分子化合物。
液晶按照分子结构排列的不同分为三种:粘土状的Smectic液晶,细柱形的Nematic液晶和软胶胆固醇状的Cholestic液晶。
这三种液晶的物理特性各不相同,而第二类的细柱形的Nematic液晶最适于用来制造液晶显示器。
液晶分子会沿着一条中轴平行的排列。
为了可以控制分子的列队让他们保持一定的顺序,人们让液晶分子依附于更大一些的沟槽状板的表面。
液晶分子可以沿着沟槽滑动,在接触到沟槽的表面后会沿着沟槽的方向顺序排列。
因此如果沟槽之间紧密的平行,那么液晶分子的列队也可以紧密的平行。
LCD就像三明治一样,液晶夹在两块精细的沟槽板之间,两个沟槽的方向互相保持90度的垂直。
如果其中一个沟槽面板中的沟槽是按照南北方向并行排列的,那么与它相对应的另一快沟槽板中的沟槽就是按照东西方向并行排列的。
在两块沟槽板中的液晶层被强破扭曲为90度排列。
光线可以穿过分子队列和被扭曲90度的液晶层。
此后美国无线电公司(RCA)发现电压可以作用于液晶。
电压可以使液晶分子重新排列,并且可以抑制某些光线的通过。
LCD显示图像需要依靠偏振滤光器和光源。
自然的光谱可以向任何的角度发散。
偏振滤光器可以简单的控制光谱的发散方向。
当上下两个沟槽板表面之间呈一定的角度时,液晶随着两个不同方向的表面进行排列,就会发生扭曲。
结果便是这个扭曲了的螺旋状液晶层,使穿过它的光线也发生了扭曲。
如果电流通过液晶,所有的分子将会按照电流的方向进行排列,这样就会将某些波段光线的扭转。
如果将一个偏振滤光器放置在液晶层的上表面,扭转的光线就可以被还原了,而没有发生扭转的光线将被阻碍。
通过这一过程液晶屏幕便能把白色光线过滤成其他颜色,最终在屏幕上呈现出艳丽的色彩。
2、下面介绍三种液晶显示器LCD结构与原理2.1 TN—LCD将上下两块制作有透明电极的玻璃,通过四周的胶框封接后,形成一个几微米厚的盒。
在盒中注入TN型液晶材料。
在通过特定工艺处理的盒中,TN型液晶的棒状分子平行地排列于上下电极之间,靠上电极的分子平行纸面排列,用“一”表示;靠下电极的分子则垂直于纸面排列,用“.”表示。
而上下电极之间的分子被逐步扭曲。
“一”线段长度变化表示扭曲角度大小变化。
1、偏光片:偏光片有一个固定的偏光轴。
偏光片的作用是只允许振动方向与其偏光轴方向相同的光通过,而振动方向与偏光轴垂直的光将被其吸收。
这样,当自然光通过液晶盒的入射偏光片(称为起偏器)后,只剩下振动方向与起偏器偏光轴相同的光,即成为线性偏振光。
2、ITO玻璃:在平整的玻璃基板上镀了一层氧化铟锡层。
3、液晶:具有类似晶体的各向异性的液态物质。
4、取向层:液晶盒中玻璃片内侧的整个显示区覆盖着一层有机物聚酰亚胺取向薄层,这个取向层经用毛绒布定向摩擦,在薄层上会形成数纳米宽的细沟槽,从而会使长棒型的液晶分子沿沟槽平行排列。
而上下两片玻璃的取向层是相互垂直的。
故在液晶层中间的液晶分子是逐渐扭曲的。
入射光通过偏振方向与上电极面液晶分子排列方向相同的上偏振片(起偏器)形成偏振光。
此光通过液晶层时扭转了900。
到达下偏振片(检偏器)时,偏振方向不变,偏振光通过下偏振片,并被下偏振片后方的反射板反射回来。
盒呈透亮,因而我们可以看到反射板。
当上下电极之间加上一定电压后,电极部位的液晶分子在电场作用下转变成与上下玻璃面垂直排列,这时的液晶层失去旋光性。
偏振光通过液晶层没有改变方向,与下偏振片偏振方向相差900,光被吸收,没有光反射回来,也就看不到反射板。
在电极部位出现黑色。
由此可知,根据需要制做成不同的电极,就可以实现不同内容的显示。
平时液晶显示器呈透亮背景,电极部位加电压后,显示黑色字、符或图形,这种显示称正显示。
如将图中下偏振片转成与上偏振片的偏振方向一致装配,则正好相反,平时背景呈黑色,加电压后显示字符部分呈透亮,这种显示称为负显示。
后者适用于带背光源的彩色显示器件。
可见,液晶显示器一个最突出的特点就是其本身不发光,用电来控制对环境照明的光在显示部位的反射(或透射)方法而实现显示。
因此在所有的显示器件中,它的功耗最小,每平方厘米在一微瓦以下,与低功耗的CMOS电路匹配最适于各种便携的袖珍型仪器仪表、微型计算机等作为终端显示用。
2.2 STN—LCD为了改善TN液晶显示器件电光响应曲线不陡峭而造成的驱动容量较低,人们陆续开发了~系列超过900扭益的液晶显示器件,把扭曲角度在180度。
360度的液晶显示器件称为超扭曲向列相液晶显示器件。
目前,几乎所有的点阵图形和大部分点阵字符液晶显示器件均采用STN模式,本模块的液晶显示器件也采用STN模式产品。
STN与TN显示原理上略有不同,产品结构上基本相同,只不过盒中液晶分子排列不是沿面90度扭曲排列,而是180度--360度扭曲排列。
STN的另一个不同是上下偏振片的偏振方向不同。
它的工作原理是入射STN的偏振光方向与液晶分子定向方向成一定角度,从而使入射偏振光被分解为两束(正常光和异常光)。
两束光由于液晶分子的变化产生很大的光程差,从而在通过检偏振片时产生干涉。
这样的电光过程使STN的阈值特性变得很陡,从而实现大容量显示。
但因为这样的工作原理,STN必然是有色模式,所以它的对比度会有所下降。
显示容量的增加,使STN可以实现彩色化。
STN是液晶显示器件的高技术产品,由于是光干涉型的器件,其材料的选用、生产工艺的选择均十分严格。
因此STN成本要比TN的成本高得多。
由于其大容量显示的大量外引线,使其安装工艺、方法等都与一般液晶显示器件不同。
目前STN液晶显示器件都是以表面装配(SMD)工艺或(载带封装)TCP、(卷带自动结合)TAB工艺将IC、阻容外围元件与液晶显示器件装在一起的模块形式出现在用户面前。
2.3 TFT—LCDTFT是如何工作的 TFT就是“Thin Film Transistor”的简称,一般代指薄膜液晶显示器,而实际上指的是薄膜晶体管(矩阵)——可以“主动的”对屏幕上的各个独立的象素进行控制,这也就是所谓的主动矩阵TFT(active matrix TFT)的来历。
那么图象究竟是怎么产生的呢?基本原理很简单:显示屏由许多可以发出任意颜色的光线的象素组成,只要控制各个象素显示相应的颜色就能达到目的了。
在TFT LCD中一般采用背光技术,为了能精确地控制每一个象素的颜色和亮度就需要在每一个象素之后安装一个类似百叶窗的开关,当“百叶窗”打开时光线可以透过来,而“百叶窗”关上后光线就无法透过来。
当然,在技术上实际上实现起来就不像刚才说的那么简单。
LCD(Liquid Crystal Display)就是利用了液晶的特性(当加热时为液态,冷却时就结晶为固态),一般液晶有三种形态:类似粘土的层列(Smectic)液晶类似细火柴棒的丝状(Nematic)液晶类似胆固醇状的(Cholestic)液晶液晶显示器使用的是丝状,当外界环境变化它的分子结构也会变化,从而具有不同的物理特性——就能够达到让光线通过或者阻挡光线的目的——也就是刚才比方的百叶窗。
下面我就图2a、b来讲解一下TFT的基本原理。
一个成品TFT显示屏,一般由一个夹层组成,组成这个夹层的每一层大致是偏光板、彩色滤光片组成,这两层之间就是液晶层。
偏光板、彩色滤光片决定了多少光可以通过以及生成何种颜色的光。
这个夹层位于两层玻璃基板之间。
在上层玻璃基板上有FED晶体管,而下层是共同电极,他们共同作用可以生成能精确控制的电场,电场决定了液晶的排列方式。
大家知道三原色,所以构成显示屏上的每个象素需上面介绍的三个类似的基本组件来构成,分别控制红、绿、蓝三种颜色。
目前使用的最普遍的是扭曲向列TFT液晶显示器(Twisted Nematic TFT LCD),下图就是解释的此类TFT显示器的工作原理。
在上、下两层上都有沟槽,其中上层的沟槽是纵向排列,而下层是横向排列的。
而下层是横向排列的。
当不加电压液晶处于自然状态,从发光图2a扭曲向列TFT显示器工作原理图示意图层发散过来的光线通过夹层之后,会发生90度的扭曲,从而能在下层顺利透过。
图2b 扭曲向列TFT显示器工作示意图当两层之间加上电压之后,就会生成一个电场,这时液晶都会垂直排列,所以光线不会发生扭转——结果就是光线无法通过下层。
三、LCD制造原材料3.1 主要原材料主要原材料:ITO玻璃液晶、偏光片、PI液、丝印胶(印框胶、导电胶)、封口胶、Ni粉、取向层塑料垫片等。
通常所讲的三大主要原材料为:液晶、ITO 玻璃及偏光片。
3.2 辅助材料辅助材料是指产品生产过程中使用而最终中不存在的原材料如:光刻胶及稀释剂、NMP、PI稀释剂、BC液、SiO2、稀释剂、摩擦布、异丙醇、乙醇、丙酮、清洗剂、酸、碱等。
3.3 其他材料前段的Array 制程与半导体制程相似,但不同的是将薄膜晶体管制作于玻璃上,而非硅晶圆上。
中段的Cell 制程,是以前段Array的玻璃为基板,与彩色滤光片的玻璃基板结合,并在两片玻璃基板间灌入液晶(LC)。
后段模组组装制程是将Cell制程后的玻璃与其他如背光板、电路、外框等多种零组件组装的生产作业。
四、LCD制造工艺流程LCD显示基本结构和原理:一般TN型液晶显示器结构如图所示。
1、偏光片:偏光片有一个固定的偏光轴。
偏光片的作用是只允许振动方向与其偏光轴方向相同的光通过,而振动方向与偏光轴垂直的光将被其吸收。