ch3第三章液晶显示器件l.ppt

§3 液晶显示器件（LCD）
§3 液晶显示器件（LCD）
什么是液晶？
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液晶的发现
液晶的发现可追溯到19世纪末，1888年奥地利的植物学家F·Reinitzer在作加热胆甾醇的苯甲酸脂实验时发现，当加热使温散射（DS-LCD）型液晶显示器件（1968年～1972年）
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在不通电的情况下，液晶盒呈透明状态。
当通过低频交流电时，当电压超过阈值电压Uth时，在液晶层内形成一种因离子运动而产生的“威廉畴（Williams）”，继续增加电压，最终会使液晶层内形成紊流和扰动，并对光产生强烈的散射。
DS液晶显示器件是无偏振片结构，电流较大，一般在背面衬以黑色衬底。.
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、扭曲向列液晶显示器件（TN-LCD）（1971年～1984年）
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属第二代液晶显示器件。它是最常见的一种液晶显示器件。
将两块涂有导电透明电极氧化锢锡In2O3-SnO2（简称ITO）薄膜的玻璃板中间夹有介电各向异性为正的向列相液晶，厚度约为数微米。
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玻璃基板表面做平行取向处理，即涂敷一层聚酰亚***聚合物薄膜，用摩擦的方法在表面开成方向一致的微细沟糟。在保证两块基板上沟糟方向正交的前提下，形成一个间隙为几个微米的液晶盒。
由于内表面涂有定向层膜，在盒内液晶分子沿玻璃表面平行排列。但由于两片玻璃内表面定向层定向处理的方向互相垂直，液晶分子在两片玻璃之间呈90°扭曲，这就是扭曲向列液晶器件名称的由来。
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当入射光通过偏振片后成为线偏振光，在外电场作用时，由线偏光经过扭曲向列液晶的旋光特性决定，在出射处，检偏片与起偏片相互垂直，旋转了90°的偏振光可以通过。因此呈透光态。
在有电场作用时，当电场大于阈值场强后，液晶盒内液晶分子长轴都将沿电场方向排列，即与表面呈垂直排列，此时入射的线偏振光不能得到旋转，因而在出射处不能通过检偏片，呈暗态。
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这种黑色的显示称正显示。同样如果将偏振片平行放置，则可得到负显示。扭曲效应的阈值电压为
式中， 为弯曲弹性常数； 为扭曲弹性常数； 为展面弹性常为； 为上下玻璃基板平行处理后的扭曲角。由式可知 越大， 越小，有几种 很大的液晶，可使 。
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TN-LCD工作原理
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用TN-LCD制作的常用液晶显示器件
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1971年瑞士人发明了扭曲向列型(TN)液晶显示器,日本厂家使TN-LCD技术逐步成熟，又因制造成本和价格低廉，使其在七八十年代得以大量生产，从而成为主流产品。在1979 年～1984年间，其产量年均增长38%,成本年递减18%，销售额年增长12%，这使LCD在显示器件领域的地位仅次于CRT。LCD的高速发展引起了世界电子业界的极大关注,对LCD技术研究投入的力量和资金与日俱增。
TN-LCD的信息容量小，只能用于笔段式数字显示及低路数（16线以下）驱动的简单字符显示。
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、超扭曲向列液晶显示器件（STN-LCD）（1985～1990年）
第三代液晶显示器件。顾名思义，“超扭曲”即扭曲角大于90°。
TN型液晶显示器件缺点：
电光响应前沿不够陡峭，
反应速度慢，
阈值效应不明显。
使得大量显示和视频显示等受到了限制。
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TN-LCD响应速度
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80年代初，人们经过理论分析和实验发现，只要将分子的扭曲角增加到180°~270°时，就可大大提高电光特性的响应速度。
随着扭曲角的增大，曲线的斜率增加，当扭角达到270°时，斜率达到无究大。
曲线斜率的提高可以允许多路驱动，且可获得敏锐的锐度和宽的视角。
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STN-LCD中中间层分子的倾斜角与约化电压的关系
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1985年～1990年,LCD销售额年均增长率达32%。此阶段发展最快的是STN-LCD,它从发明到批量生产仅用了五年时间。
由于STN-LCD具有扫描线多、视角较宽、对比度好等特点 ,很快在大信息容量显示的膝上型、笔记本型、掌上型微机及中英文打字机、图形处理机、电子翻译机及其它办公和通信设备（手机）中获得广泛应用,并成为该时代的主流产品。
1990年销售额15亿美元,占整个LCD市场的83%。
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、有源矩阵液晶显示器件（AM-LCD）
属于第4代液晶显示器。
普通简单矩阵液晶显示器TN型及STN型的电光特性，对多路、视频运动图像的显示很难满足要求。
有所谓的“交叉效应”。由于每个像素相当于一个电容，必产生串扰。当一个像素被先通时，相邻行，列像素将处于半选通状态。
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人们在第一