液晶概述
液晶(LiquidCrystal)是一種高分子材料,因為其特殊的物理、化學、光學特性,20世紀中葉開始被廣泛套用在輕薄型的顯示技術上。人們熟悉的物質狀態(又稱相)為氣、液、固,較為生疏的是電漿和液晶(LiquidCrystal,簡稱LC)。液晶相要具有特殊形狀分子組合始會產生,它們可以流動,又擁有結晶的光學性質。液晶的定義,現在以放寬而囊括了在某一溫度範圍可以是現液晶相,在較低溫度為正常結晶之物質。而液晶的組成物質是一種有機化合物,也就是以碳為中心所構成的化合物。同時具有兩種物質的液晶,是以分子間力量組合的,它們的特殊光學性質,又對電磁場敏感,極有實用價值。
1888年,澳大利亞叫萊尼茨爾的科學家,合成了一種奇怪的有機化合物,它有兩個熔點。把它的固態晶體加熱到145℃時,便熔成液體,只不過是渾濁的,而一切純淨物質熔化時卻是透明的。如果繼續加熱到175℃時,它似乎再次熔化,變成清澈透明的液體。後來,德國物理學家列曼把處於“中間地帶”的渾濁液體叫做晶體。它好比是既不象馬,又不象驢的騾子,所以有人稱它為有機界的騾子.液晶自被發現後,人們並不知道它有何用途,直到1968年,人們才把它作為電子工業上的的材料.
液晶顯示材料最常見的用途是電子表和計算器的顯示板,為什麼會顯示數字呢?原來這種液態光電顯示材料,利用液晶的電光效應把電信號轉換成字元、圖像等可見信號。液晶在正常情況下,其分子排列很有秩序,顯得清澈透明,一旦加上直流電場後,分子的排列被打亂,一部分液晶變得不透明,顏色加深,因而能顯示數字和圖象。
液晶的電光效應是指它的干涉、散射、衍射、旋光、吸收等受電場調製的光學現象。
一些有機化合物和高分子聚合物,在一定溫度或濃度的溶液中,既具有液體的流動性,又具有晶體的各向異性,這就是液晶。液晶光電效應受溫度條件控制的液晶稱為熱致液晶;溶致液晶則受控於濃度條件。顯示用液晶一般是低分子熱致液晶。
根據液晶會變色的特點,人們利用它來指示溫度、報警毒氣等。例如,液晶能隨著溫度的變化,使顏色從紅變綠、藍。這樣可以指示出某個實驗中的溫度。液晶遇上氯化氫、氫氰酸之類的有毒氣體,也會變色。在化工廠,人們把液晶片掛在牆上,一旦有微量毒氣逸出,液晶變色了,就提醒人們趕緊去檢查、補漏。
液晶種類很多,通常按液晶分子的中心橋鍵和環的特徵進行分類。目前已合成了1萬多種液晶材料,其中常用的液晶顯示材料有上千種,主要有聯苯液晶、苯基環己烷液晶及酯類液晶等。液晶顯示材料具有明顯的優點:驅動電壓低、功耗微小、可靠性高、顯示信息量大、彩色顯示、無閃爍、對人體無危害、生產過程自動化、成本低廉、可以製成各種規格和類型的液晶顯示器,便於攜帶等。由於這些優點。用液晶材料製成的計算機終端和電視可以大幅度減小體積等。液晶顯示技術對顯示顯像產品結構產生了深刻影響,促進了微電子技術和光電信息技術的發展。
液晶顯示器
液晶顯示器,或稱LCD(LiquidCrystalDisplay),為平面超薄的顯示設備,它由一定數量的彩色或黑白畫素組成,放置於光源或者反射面前方。液晶顯示器功耗很低,因此倍受工程師青睞,適用於使用電池的電子設備。每個畫素由以下幾個部分構成:懸浮於兩個透明電極(氧化銦錫)間的一列液晶分子,兩個偏振方向互相垂直的偏振過濾片,如果沒有電極間的液晶,光通過其中一個過濾片勢必被另一個阻擋,通過一個過濾片的光線偏振方向被液晶旋轉,從而能夠通過另一個。
液晶分子本身帶有電荷,將少量的電荷加到每個畫素或者子畫素的透明電極,則液晶的分子將被靜電力旋轉,通過的光線同時也被旋轉,改變一定的角度,從而能夠通過偏振過濾片。
在將電荷加到透明電極之前,液晶分子處於無約束狀態,分子上的電荷使得這些分子組成了螺旋形或者環形(晶體狀),在有些LCD中,電極的化學物質表面可作為晶體的晶種,因此分子按照需要的角度結晶,通過一個過濾片的光線在通過液晶片後偏振防線發生旋轉,從而使光線能夠通過另一個偏振片,一小部分光線被偏振片吸收,但其餘的設備都是透明的。
將電荷加到透明電極上後,液晶分子將順著電場方向排列,因此限制了透過光線偏振方向的旋轉,假如液晶分子被完全打散,通過的光線其偏振方向將和第二個偏振片完全垂直,因此被光線完全阻擋了,此時畫素不發光,通過控制每個畫素中液晶的旋轉方向,我們可以控制照亮畫素的光線,可多可少。
許多LCD在交流電作用下變黑,交流電破壞了液晶的螺旋效應,而關閉電流後,LCD會變亮或者透明。
為了省電,LCD顯示採用復用的方法,在復用模式下,一端的電極分組連線在一起,每一組電極連線到一個電源,另一端的電極也分組連線,每一組連線到電源另一端,分組設計保證每個畫素由一個獨立的電源控制,電子設備或者驅動電子設備的軟體通過控制電源的開/關序列,從而控制畫素的顯示。
檢驗LCD顯示器的指標包括以下幾個重要方面:顯示大小,反應時間(同步速率),陣列類型(主動和被動),視角,所支持的顏色,亮度和對比度,解析度和螢幕高寬比,以及輸入接口(例如視覺接口和視頻顯示陣列)。