tftlcd液晶顯示器的工作原理-文庫吧
2025-04-28 22:11 本頁面
【正文】 .而其結(jié)構(gòu)中的一層一層液晶分子,除了每一層的液晶分子都具有傾斜角度之外,一層一層之間的傾斜角度還會形成像螺旋的結(jié)構(gòu).(Nematic): Nematic這個字是希臘字,代表的意思與英文的thread是一樣的.主要是因為用肉眼觀察這種液晶時,看起來會有像絲線一般的圖樣.這種液晶分子在空間上具有一維的規(guī)則性排列,所有棒狀液晶分子長軸會選擇某一特定方向(也就是指向矢)作為主軸并相互平行排列.而且不像層狀液晶一樣具有分層結(jié)構(gòu).與層列型液晶比較其排列比較無秩序,也就是其秩序參數(shù)S較層狀型液晶較小.另外其黏度較小,所以較易流動(它的流動性主要來自對于分子長軸方向較易自由運動)。線狀液晶就是現(xiàn)在的TFT液晶顯示器常用的TN(Twistednematic)型液晶. (cholesteric): 這個名字的來源,是因為它們大部份是由膽固醇的衍生物所生成的.但有些沒有膽固醇結(jié)構(gòu)的液晶也會具有此液晶相.這種液晶如圖5所示,如果把它的一層一層分開來看,會很像線狀液晶.但是在Z軸方向來看,會發(fā)現(xiàn)它的指向矢會隨著一層一層的不同而像螺旋狀一樣分布,而當(dāng)其指向矢旋轉(zhuǎn)360度所需的分子層厚度就稱為pitch.正因為它每一層跟線狀液晶很像,所以也叫做Chiralnematicphase.以膽固醇液晶而言,與指向矢的垂直方向分布的液晶分子,由于其指向矢的不同,就會有不同的光學(xué)或是電學(xué)的差異,也因此造就了不同的特性.(disk): 也稱為柱狀液晶,以一個個的液晶來說,它是長的像碟狀(disk),但是其排列就像是柱狀(discoid). 如果我們是依分子量的高低來分的話則可以分成高分子液晶(polymerliquidcrystal,聚合許多液晶分子而成)與低分子液晶兩種.就此種分類來說TFT液晶顯示器是屬于低分子液晶的應(yīng)用.倘若就液晶態(tài)的形成原因,則可以分成因為溫度形成液晶態(tài)的熱致型液晶(thermotropic),與因為濃度而形成液晶態(tài)的溶致型液晶(lyotropic).以之前所提過的分類來說,層狀液晶與線狀液晶一般多為熱致型的液晶,是隨著溫度變化而形成液晶態(tài).而對于溶致型的液晶,需要考慮分子溶于溶劑中的情形.當(dāng)濃度很低時,分子便雜亂的分布于溶劑中而形成等方性的溶液,不過當(dāng)濃度升高大于某一臨界濃度時,由于分子已沒有足夠的空間來形成雜亂的分布,部份分子開始聚集形成較規(guī)則的排列,以減少空間的阻礙.因此形成異方性(anisotropic)之溶液.所以溶致型液晶的產(chǎn)生就是液晶分子在適當(dāng)溶劑中達到某一臨界濃度時,便會形成液晶態(tài).溶致型的液晶有一個最好的例子,就是肥皂.當(dāng)肥皂泡在水中并不會立刻便成液態(tài),而其在水中泡久了之后,所形成的乳白狀物質(zhì),就是它的液晶態(tài). 液晶的光電特性 由于液晶分子的結(jié)構(gòu)為異方性(Anisotropic)，所以所引起的光電效應(yīng)就會因為方向不同而有所差異，簡單的說也就是液晶分子在介電系數(shù)及折射系數(shù)等等光電特性都具有異方性，因而我們可以利用這些性質(zhì)來改變?nèi)肷涔獾膹姸?以便形成灰階,來應(yīng)用于顯示器組件上.以下我們要討論的,是液晶屬于光學(xué)跟電學(xué)相關(guān)的特性,大約有以下幾項: (dielectricpermittivity): 我們可以將介電系數(shù)分開成兩個方向的分量,分別是ε//(與指向矢平行的分量)與ε⊥(與指向矢垂直的分量).當(dāng)ε//ε⊥便稱之為介電系數(shù)異方性為正型的液晶,可以用在平行配位.而ε//ε⊥則稱之為介電系數(shù)異方性為負(fù)型的液晶,只可用在垂直配位才能有所需要的光電效應(yīng).當(dāng)有外加電場時，液晶分子會因介電系數(shù)異方性為正或是負(fù)值，來決定液晶分子的轉(zhuǎn)向是平行或是垂直于電場,來決定光的穿透與否?，F(xiàn)在TFTLCD上常用的TN型液晶大多是屬于介電系數(shù)正型的液晶.當(dāng)介電系數(shù)異方性Δε(=ε//ε⊥)越大的時候,則液晶的臨界電壓(thresholdvoltage)就會越小.這樣一來液晶便可以在較低的電壓操作. (refractiveindex): 由于液晶分子大多由棒狀或是碟狀分子所形成，因此跟分子長軸平行或垂直方向上的物理特性會有一些差異，所以液晶分子也被稱做是異方性晶體。與介電系數(shù)一樣,折射系數(shù)也依照跟指向矢垂直與平行的方向,分成兩個方向的向量.分別為n//與n⊥. 此外對單光軸(uniaxial)的晶體來說,原本就有兩個不同折射系數(shù)的定義.一個為no,它是指對于ordinaryray的折射系數(shù),所以才簡寫成no.而ordinaryray是指其光波的電場分量是垂直于光軸的稱之.另一個則是ne,它是指對于extraordinaryray的折射系數(shù),而extraordinaryray是指其光波的電場分量是平行于光軸的.同時也定義了雙折射率(birefrigence)Δn=neno為上述的兩個折射率的差值. 依照上面所述,對層狀液晶、線狀液晶及膽固醇液晶而言，由
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