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液晶

脂肪族、芳香族、硬脂酸等有机物。液晶也存在于生物结构中,日常适当浓度的肥皂水溶液就是一种液晶。由有机物合成的液晶材料已有几千种之多。由于生成的环境条件不同,液晶可分为两大类:只存在于某一温度范围内的液晶相称为热致液晶;某些化合物溶解于水或有机溶剂后而呈现的液晶相称为溶致液晶。溶致液晶和生物组织有关,研究液晶和活细胞的关系,是现今生物物理研究的内容之一。

生产过程自动化、成本低廉、可以制成各种规格和类型的液晶显示器,便于携带等。由于这些优点,用液晶材料制成的计算机终端和电视可以大幅度减小体积等。液晶显示技术对显示显像产品结构产生了深刻影响,促进了微电子技术和光电信息技术的发展。

用途

电子表和计算器的显示板,为什么会显示数字呢?原来这种液态光电显示材料,利用液晶的电光效应电信号转换成字符、图像等可见信号。液晶在正常情况下,其分子排列很有秩序,显得清澈透明,一旦加上直流电场后,分子的排列被打乱,一部分液晶变得不透明,颜色加深,因而能显示数字和图象。

液晶的电光效应是指它的干涉、散射、衍射、旋光、吸收等受电场调制的光学现象。

根据液晶会变色的特点,人们利用它来指示温度、报警毒气等。例如,液晶能随着温度的变化,使颜色从红变绿、蓝。这样可以指示出某个实验中的温度。液晶遇上氯化氢氢氰酸之类的有毒气体,也会变色。

脂肪族、芳香族、硬脂酸等有机物。液晶也存在于生物结构中,日常适当浓度的肥皂水溶液就是一种液晶。由有机物合成的液晶材料已有几千种之多。由于生成的环境条件不同,液晶可分为两大类:只存在于某一温度范围内的液晶相称为热致液晶;某些化合物溶解于水或有机溶剂后而呈现的液晶相称为溶致液晶。溶致液晶和生物组织有关,研究液晶和活细胞的关系,是现今生物物理研究的内容之一。

生产过程自动化、成本低廉、可以制成各种规格和类型的液晶显示器,便于携带等。由于这些优点,用液晶材料制成的计算机终端和电视可以大幅度减小体积等。液晶显示技术对显示显像产品结构产生了深刻影响,促进了微电子技术和光电信息技术的发展。

用途

电子表和计算器的显示板,为什么会显示数字呢?原来这种液态光电显示材料,利用液晶的电光效应电信号转换成字符、图像等可见信号。液晶在正常情况下,其分子排列很有秩序,显得清澈透明,一旦加上直流电场后,分子的排列被打乱,一部分液晶变得不透明,颜色加深,因而能显示数字和图象。

液晶的电光效应是指它的干涉、散射、衍射、旋光、吸收等受电场调制的光学现象。

根据液晶会变色的特点,人们利用它来指示温度、报警毒气等。例如,液晶能随着温度的变化,使颜色从红变绿、蓝。这样可以指示出某个实验中的温度。液晶遇上氯化氢氢氰酸之类的有毒气体,也会变色。

双折射现象,在带有控温热台的偏光显微镜下,可以观察液晶物质的织构,测定转变温度。所谓织构,一般指液晶薄膜(厚度约10-100微米)在光学显微镜,特别是正交偏光显微镜下用平行光系统所观察到的图像,包括消光点或者其他形式的消光结构乃至颜色的差异等。

热分析

热分析研究液晶态的原来在于用DSC或者DTA直接测定液晶相变时的热效应及其转变温度。缺点是不能直接观察液晶形态,并且少量杂质也会出现吸热峰或者放热峰,影响液晶态的准确判断。  除此之外还有,X射线衍射电子衍射,核磁共振,电子自旋共振流变学和流变光学等手段。,人们把液晶片挂在墙上,一旦有微量毒气逸出,液晶变色了,就提醒人们赶紧去检查、补漏。

物理特性

当通电时导通,排列变得有秩序,使光线容易通过;不通电时排列混乱,阻止光线通过。让液晶如闸门般地阻隔或让光线穿透。从技术上简单地说,液晶面板包含了两片相当精致的无钠玻璃素材,称为Substrates,中间夹着一层液晶。当光束通过这层液晶时,液晶本身会排排站立或扭转呈不规则状,因而阻隔或使光束顺利通过。大多数液晶都属于有机复合物,由长棒状的分子构成。在自然状态下,这些棒状分子的长轴大致平行。将液晶倒入一个经精良加工的开槽平面,液晶分子会顺着槽排列,所以假如那些槽非常平行,则各分子也是完全平行的。液晶是一种介于晶体状态和液态状态之间的中间物质。它兼有液体和晶体的某些特点,表现出一些独特的性质。

鲁道夫菲尔绍(Rudolf Virchow)等人就发现神经纤维的萃取物中含有一种不寻常的物质。1877年,德国物理学家奥托雷曼(Otto Lehmann)运用偏光显微镜首次观察到了液晶化的现象,但他对此一现象的成因并不了解。植物生理学家斐德烈莱尼泽(Friedrich Reinitzer)在加热安息香酸胆固醇脂(Cholesteryl Benzoate)研究胆固醇在植物内之角色,于1883年3月14日观察到胆固醇苯甲酸酯在热熔时的异常表现。它在145.5℃时熔化,产生了带有光彩的混浊物,温度升到178.5℃后,光彩消失,液体透明。此澄清液体稍微冷却,混浊又复出现,瞬间呈现蓝色,又在结晶开始的前一刻,颜色是蓝紫的。

  莱尼泽反复确定他的发现后,向德国物理学家雷曼请教。当时雷曼建造了一座具有加热功能的显微镜去探讨液晶降温结晶之过程,后来更加上了偏光镜,正是深入研究莱涅泽的化合物之最仪器。而从那时开始,雷曼的精力完全集中在该物类物质。他初时之为软晶体,然后改称晶态流体,最后深信偏振光性质是结晶特有,流动晶体(Fliessende kristalle)的名字才算正确。此名与液晶(Flussige kristalle)的差别就只有一步之遥了。莱尼泽和雷曼后来被誉为液晶之父。

  由嘉德曼(L. gattermann)、利区克(A Ristschke)合成的氧偶氮醚,也是被雷曼鉴定为液晶的。但在20世纪,有名的科学家如坦曼(G. tammann)都以为雷曼等的观察,只是极微细晶体悬浮在意体形成胶体之现象。涅斯特(W. Nernst)则认为液晶只是化合物的互变异构物之混合物。不过,化学家伏兰德(D. Vorlander)的努力由聚集经验使他能预测哪一类的化合物最可能呈现液晶特性,然后合成取得该等化合物质,理论于是被证明。详细研究历史如下:

1850年普鲁士医生鲁道夫菲尔绍(Rudolf Virchow)等人就发现神经纤维的萃取物中含有一种不寻常的物质。

1877年德国物理学家奥托雷曼(Otto Lehmann)运用偏光显微镜首次观察到了液晶化的现象。

1883年3月14日植物生理学家斐德烈莱尼泽(Friedrich Reinitzer)观察到胆固醇苯甲酸酯在热熔时有两个熔点。

1888年莱尼泽反复确定他的发现后,向德国物理学家雷曼请教。当时雷曼建造了一座具有加热功能的显微镜去探讨液晶降温结晶之过程,而从那时开始,雷曼的精力完全集中在该类物质。

1888年出版《分子物理学》,这是对这段时间他在材料物理领域知识的总结,特别值得一提的是,他在书中首次提出了显微镜学研究方法,通过对晶体显微镜和用它所作的观察。

20世纪化学家伏兰德(D. Vorlander)的努力由聚集经验使他能预测哪一类的化合物最可能呈现液晶特性,然后合成取得该等化合物质,于是雷曼关于液晶的理论被证明。

1922年法国人弗里德(G. Friedel)仔细分析当时已知的液晶,把他们分为三类:向列型(nematic)、层列型(smectic)、胆固醇(cholesteric)。n型半导体和传导电洞p型半导体构成pn介面(pnjunction),发明了二极管和晶体管。在此之前,在电路中为实现从交流到直流的整流功能,要采用二极管,而要实现放大功能,要采用电子管。这些大而笨重的元件完全可以由半导体二极管和晶体管代替,不需要向真空中发射电子,仅在固体特别是极薄的膜层中,即可实现整流、放大功能,从而使电子回路实现了小型化。  接着,藉由光加工技术实现了包括二极管、晶体管在内的电子回路图形的薄膜化、超微细化。这种技术简称为微影(photolithography)。20世纪60年代,随着半导体集成电路(integrated circuit)技术的发展,电子设备实现了进一步的小型化。上述技术的进步,对于在液晶显示装置(display)中的应用是必不可少的,随着材料科学和材料加工技术的进一步发展,以及新型显示模式和驱动技术的开发,液晶显示技术获得了快速发展。

20世纪60年代随着半导体集成电路(integrated circuit)技术的发展,电子设备实现了进一步的小型化。

1968年任职美国RCA公司的G.H.Heilmeier发表采用DS(dynamic scattering,动态散射)模式的液晶显示装置。在此之后,美国企业最早开始了数字式液晶手表实用化的尝试。

1971年一家瑞士公司制造出了第一台液晶显示器

平板电视吗?

RCA公司对他们的研究极为重视,一直将其列为企业的重大机密项目,直到1968年,才在一项最新科技成果的广播报导中向世界报导。这一报导立刻引起了日本科技界、工业界的重视。日本将当时正在兴起的大规模集成电路与液晶相结合,以"个人电子化"市场为导向,很快开发了一系列商品化产品,打开了液晶显示实用化的局面,掌握了主动,致使这一发展势头促成了日本微电子业的惊人发展。而在美国,RCA公司中一些生产间部门的领导人一方面局限于传统的半导体产品,一方面又过分强调了初出茅庐的液晶显示器件的缺点,以市场还未开拓为借口,极力抵毁液晶显示的产业化。为此,液晶小组成员开始外流,液晶显示的专利也被卖出。据说,当70年代中期,液晶显示已经形成一个产业的时候,RCA公司在一次董事会上沉痛地总结,在RCA百年发展历史上液晶显示技术的流失是巨大的一次失误。

1972年Gruen Teletime,第一支使用液晶显示器的手表。

1973年Sharp EL-805,第一台使用液晶显示器的计算器。1973年日本的声宝公司首次将液晶它运用于制作电子计算器的数字显示。液晶是笔记本电脑和掌上计算机的主要显示设备,在投影机中,它也扮演着非常重要的角色。

1981年EPSON HX-20,第一台使用液晶显示器的便携式计算机。

1989年NEC UltraLite,第一台笔记本计算机。

电光效应

液晶的电光效应是指它的干涉、散射、衍射、旋光、吸收等受电场调制的光学现象。液晶光电效应受温度条件控制的液晶称为热致液晶;溶致液晶则受控于浓度条件。显示用液晶一般是低分子热致液晶。

液晶的物理特性

当通电时导通,排列变的有秩序,使光线容易通过;不通电时排列混乱,阻止光线通过。让液晶如闸门般地阻隔或让光线穿透。从技术上简单地说,液晶面板包含了两片相当精致的无钠玻璃素材,称为Substrates,中间夹着一层液晶。当光束通过这层液晶时,液晶本身会排排站立或扭转呈不规则状,因而阻隔或使光束顺利通过。大多数液晶都属于有机复合物,由长棒状的分子构成。在自然状态下,这些棒状分子的长轴大致平行。将液晶倒入一个经精良加工的开槽平面,液晶分子会顺着槽排列,所以假如那些槽非常平行,则各分子也是完全平行的。

液晶种类很多,通常按液晶分子的中心桥键和环的特征进行分类。目前已合成了1万多种液晶材料,其中常用的液晶显示材料有上千种,主要有联苯液晶、苯基环己烷液晶及酯类液晶等。

互相平行,而且垂直于层面。分子质心在层内的位置无一定规律。这种排列称为取向有序,位置无序。近晶相液晶分子间的侧向相互作用强于层间相互作用,所以分子只能在本层内活动,而各层之间可以相互滑动。

2. 胆甾相液晶

胆甾相液晶是一种乳白色粘稠状液体,是最早发现的一种液晶,其分子也是分层排列,逐层叠合。每层中分子长轴彼此平行,而且与层面平行。不同层中分子长轴方向不同,分子的长轴方向逐层依次向右或向左旋转过一个角度。从整体看,分子取向形成螺旋状,其螺距用p表示,约为0.3mm。

3. 向列相液晶

向列相液晶中,分子长轴互相平行,但不分层,而且分子质心位置是无规则的。

弗里德(G. Friedel)仔细分析当时已知的液晶,把他们分为三类:向列型(nematic)、层列型(smectic)、胆固醇型(cholesteric)。名字的来源,前两者分别取自希腊文线状和清洁剂(肥皂);胆固醇型的名字有历史意义,如以近代分类法,它们属于向列型。其实弗里德对液晶一词不赞同,他认为「中间相」才是最合适的表达。

向列相(nematic)是最简单的液晶相,此类液晶的棒状分子之间只是互相平等排列。但它们的重心排列是无序的,在外力作用下发生流动,很容易沿流动方向取向,并且互相穿越。因此,此类型液晶具有相当大的流动性。向列相液晶又分为单轴向列相液晶和双轴向列相液晶。

电场与磁场对液晶有巨大的影响力,向列型液晶相的介电性行为是各类光电应用的基础(用液晶材料制造以外加电场超作之显示器,在1970年代以后发展很快。因为它们有小容积、微量耗电、低操作电压、易设计多色面版等多项优点。不过因为它们不是发光型显示器,在暗处的清晰度、视角和环境温度限制,都不理想。无论如何,电视和电脑的屏幕以液晶材质制造,十分有利。大型屏幕在以往受制于高电压的需求,变压器的体积与重量不可言喻。其实,彩色投影电视系统,亦可利用手性向列型液晶去制造如偏光面版、滤片、光电调整器。

例如:油酸铵CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COONH4

近晶相(smectic)

近晶型结构是所有液晶中具有最接近结晶结构的一类。这类液晶中,棒状分子依靠所含官能团提供的垂直于分子的长轴方向的强有力的相互作用,互相平等排列成层状结构,分子的长轴垂直于层片平面。在层内,分子排列保持着大量二给固体有序性,但是这些层片又不是严格刚性的,分子可以在本层内活动,但不能来往于各层之间,结果这类柔性的二维分子薄片之间可以相互滑动,而垂直于层片方向的流动则要困难。因此,近晶型液晶一般在各个方向都是非常粘滞的。例如:对氧化偶氮苯甲醚:CH3OC6H4(NO)=NC6H4OCH3

胆甾相(cholesteric)在这类液晶中,长形分子是扁平的,依靠端基的相互作用,彼此平等排列成层状,但是他们的长轴是在层片平面上的,层内分子与向列型相似,而相邻两层间,分子长轴的取向,由于伸出层片平面外的光学活性基团的作用,依次规则地扭转一定角度,层层累加而形成螺旋面结构。

例如:苯甲酸胆甾酶酯:C6H5COOC27H45

溶致型液晶

溶致液晶是由两种或两种以上的组分形成的液晶,其中一种是水或其它的极性溶剂。这是将一种溶质溶于一种溶剂而形成的液晶态物质。典型的溶质部分是由一个具有一端为亲水基团,另一端为疏水基团的双亲分子构成的。如十二烷基磺酸钠或脂肪酸钠肥皂等碱金属脂肪盐类等。它的溶剂是水,当这些溶质溶于水后,在不同的浓度下,由于双亲分子亲水、疏水基团的作用会形成不同的核心相(middle)和层相(lamella),核心相为球形或柱形。层相则由与近晶相相似的层式排布构成。

溶致液晶中的长棒状溶质分子一般要比构成热致液晶的长棒状分子大得多,分子轴比约在15左右。最常见的有肥皂水,洗衣粉溶液,表面活化剂溶液等。溶质与溶质之间的相互作用是次要的。

由于分子的有序排布必然给这种溶液带来某种晶体的特性。例如光学的异向性,电学的异向性,以至于亲合力的异向性。例如肥皂泡表面的彩虹及洗涤作用就是这种异向性的体现。

溶致液晶不同于热致液晶。它们广泛存在于大自然界、生物体内,并被不知不觉应用于人类生活的各个领域。如肥皂洗涤剂等。生物物理学,生物化学、仿生学领域都深受注目。这是因为很多生物膜、生物体,如神经、血液、生物膜等生命物质与生命过程中的新陈代谢、消化吸收、知觉、信息传递等生命现象都与溶致液晶态物质及性能有关。因此在生物工程、生命、医疗卫生和人工生命研究领域,溶致液晶科学的研究都倍受重视。

溶致性液晶生成的例子,是肥皂水。在高浓度时,肥皂分子呈层列性,层间是水分子。浓度稍低,组合又不同。

比电阻、低的粘度、正的铁电率异方向性、高的化学和光化学安定性,符合这些特性的材料以氟系化合物为主。液晶化合物之分子长轴方向的氟数增加时,则其非子长轴方向的双极子动量变低。液晶铁电异方向性的增加,可经由核心部结构内之极性基的导入结合,以达到其粘度将降低的,但是当逆向导入时则其液晶的铁电异方向性变小。

液晶分子的排列,后果之一是呈现有选择性的光散射。因排列可以受外力影响,液晶材料制造器件潜力很大。范围于两片玻璃板之间的手性向列型液晶,经过一定手续处理,就可形成不同的纹理。

距列型材料(Smectic)

铁电性液晶和反铁电性液晶

铁电性液晶(FLC)是由Meyer於1974年发现的,然後於1979年发表表面安定化铁电性液晶平面显示器,铁电性液晶是以简单矩阵式驱动的并期待具有高响应、高解析度和大画面的应用。Meyer认为要获得铁电性液晶的条件,有分子长轴和垂直方向应有永久偶极矩、无消旋体、具有向列型液晶C相。铁电性液晶在电场施加时,其响应时间与铁电性液晶的自发极化成反比,与粘性系数成正比。要获得较高的响应速度,自发极化要大、粘性系数要小。自发行极化的改善对策,是在对掌性或光学活性结构中心倒入大的永久双偶极矩、对掌性中心置於核心结构附近,以及复数的对掌性中心导入等设计理念,大的自发极化值之达成,可经由非对称性碳原子和永久偶极矩(Permant Dipole Moment)。

反铁电性液晶(AFLC)是在电场的驱动下,由反铁电性液晶转换成铁电性液晶的一种物理现像。并与非对称性*在低分子液晶的AFLC中,核心构造的笨环和共轭之笨基结合碳原子邻接者,在非对称性中心将CH3基结合的状况,要比将CF3基结合来的有安定的反铁电性,另外在高分子液晶得AFLC中,核心构造的部份连接奇数的探碳链,也可以获得反铁电性的配列。

胆固醇液晶(Cholesteric)

不具有液晶性,但是当其氢氧基被卤素取代成卤素化合物,以及和碳酸或脂肪酸产生酯化反应之胆固醇衍生。胆固醇液晶材料具有特殊螺旋结构,而引发选择性光散射、旋光性和圆偏光双色性,可以利用胆固醇型液晶材料的外加电压、气体吸附和温度等因素而引发色彩的变化。

类固醇型液晶,因螺旋结构而对光有选择性反射,利用白光中的圆偏光,最简单的是根据变色原理制成的温度计(鱼缸中常看到的温度计)。在医疗上,皮肤癌和乳癌之侦测也可在可疑部位涂上类固醇液晶,然后与正常皮肤显色比对(因为癌细胞代谢速度比一般细胞快,所以温度会比一般细胞高些)。

碟型液晶(discotic)

碟型液晶发现1970年代,是具有高对称性原状分子重叠组成之向列型或柱行系统。

极性基团时,偶极相互作用成为重要吸引力。

  液晶在使用前要充分搅拌后才能灌注使用,添加固体手性剂的液晶,要加热到清亮点温度,再快速冷却到室温并充分搅拌。而且在使用过程中不能静置时间过长。特别是低阀值电压液晶,由于低阈值电压液晶具有这些不同的特性,因此在使用这些液晶时应该注意以下方面:

  液晶在使用前应充分搅拌,调配好的液晶应立即投入生产使用,尽量缩短静置存放时间,避免层析现象产生。

  调配好的液晶要加盖遮光存入,并且尽量在一个班次(八小时)内使用完,用不完的液晶需要回收搅拌后重测电压再用。一般随着时间延长,驱动电压会增加。

漏电流

  灌低阈值电压的液晶显示片空盒最好是从PI固烤到灌液晶工序间,流存生产时间在二十四小时之内的空盒,灌液作业时一般使用比较低的灌注速度。

  低阈值电压液晶在封口时一定要加盖合适的遮光罩,并且在整个灌液晶期间除了封口胶固化期间外,要尽量远离紫外线源。否则会在靠近紫外线的地方出现错向和阀值电压增大的现象。

  液晶是有机高分子物质,很容易在各种溶剂中溶解或与其它化学品产生反应,液晶本身也是一种很好的溶剂,所以在使用和存放过程中要尽量远离其它化学品。

  1922年,法国人弗里德(G. Friedel)仔细分析当时已知的液晶,把他们分为三类:向列型(nematic)、层列型(smectic)、胆固醇型(cholesteric)。名字的来源,前两者分别取自希腊文线状和清洁剂(肥皂);胆固醇型的名字有历史意义,如以近代分类法,它们属于手向列型。其实弗里德对液晶一词不赞同,他认为「中间相」才是最合适的表达。

  1970年代才发现的碟型(discotic)液晶,是具有高对称性原状分子重叠组成之向列型或柱行系统。除了型态分类外,液晶因产生之条件(状况)不同而被分为热致液晶(thermotropic LC)和溶致液晶(lypotropic LC),分别由加热、加入溶剂形成液晶热相致液晶相产生两种情形。

  溶致性液晶生成的例子,是肥皂水。在高浓度时,肥皂分子呈层列性,层间是水分子。浓度稍低,组合又不同。

  其实一种物质可以具有多种液晶相。又有人发现,把两种液晶混合物加热,得到等向性液体后再冷却,可以观察到次第为向列型、层列型液晶。这种相变化的物质,称为重现性液晶(recentrant LC)。 液晶分子结构。

  稳定液晶相是分子间的凡得瓦力。因分子集结密度高,斥力异向性影响较大,但吸引利则是维持高密度,使集体达到液晶状态之力量,听力和吸引力相互制衡十分重要。又如分子有极性基团时,偶极相互作用成为重要吸引力。

  液晶分子的排列,后果之一是呈现有选择性的光散射。因排列可以受外力影响,液晶材料制造器件潜力很大。范围于两片玻璃板之间的手性向列型液晶,经过一定手续处理,就可形成不同的纹理。

螺旋结构而对光有选择性反射,利用白光中的圆偏光,最简单的是根据变色原理制成的温度计(鱼缸中常看到的温度计)。在医疗上,皮肤癌和乳癌之侦测也可在可疑部位涂上类固醇液晶,然后与正常皮肤显色比对(因为癌细胞代谢速度比一般细胞快,所以温度会比一般细胞高些)。

  电场与磁场对液晶有巨大的影响力,向列型液晶相的介电性行为是各类光电应用的基础(用液晶材料制造以外加电场超作之显示器,在1970年代以后发展很快。因为它们有小容积、微量耗电、低操作电压、易设计多色面版等多项优点。不过因为它们不是发光型显示器,在暗处的清晰度、视角和环境温度限制,都不理想。无论如何,电视和电脑的屏幕以液晶材质制造,十分有利。大型屏幕在以往受制于高电压的需求,变压器的体积与重量不可言喻。其实,彩色投影电式系统,亦可利用手性向列型液晶去制造如偏光面版、滤片、光电调整器。

  液晶面板与液晶显示器有相当密切的关系,液晶面板的产量、优劣等多种因素都连系着液晶显示器自身的质量、价格和市场走向。其中液晶面板关系着玩家最看重的响应时间、色彩、可视角度、对比度等参数。从液晶面板可以看出这款液晶显示器的性能、质量如何?小林在网上找了一下液晶面板的资料,只要是针对目前主流的液晶面板,让大家在购买液晶显示器时心里有一个底。8bit面板)和大可视角度是它最为明显的技术特点,目前VA型面板分为两种:MVA、PVA。

  MVA型:全称为(Multi-domain Vertical Alignment),是一种多象限垂直配向技术。它是利用突出物使液晶静止时并非传统的直立式,而是偏向某一个角度静止;当施加电压让液晶分子改变成水平以让背光通过则更为快速,这样便可以大幅度缩短显示时间,也因为突出物改变液晶分子配向,让视野角度更为宽广。在视角的增加上可达160度以上,反应时间缩短至20ms以内。

  PVA型:是三星推出的一种面板类型,是一种图像垂直调整技术,该技术直接改变液晶单元结构,让显示效能大幅提升可以获得优于MVA的亮度输出和对比度。此外在这两种类型基础上又延出改进型S-PVA和P-MVA两种面板类型,在技术发展上更趋向上,可视角度可达170度,响应时间被控制在20毫秒以内(采用Overdrive加速达到8ms GTG),而对比度可轻易超过700:1的高水准,三星自产品牌的大部份产品都为PVA液晶面板。

  IPS型:IPS型液晶面板具有可视角度大、颜色细腻等优点,看上去比较通透,这也是鉴别IPS型液晶面板的一个方法,PHILIPS不少液晶显示器使用的都是IPS型的面板。而S-IPS则为第二代IPS技术,它又引入了一些新的技术,以改善IPS模式在某些特定角度的灰阶逆转现象。 LG和飞利浦自主的面板制造商也是以IPS为技术特点推出的液晶面板。

  TN型:这种类型的液晶面板应用于入门级和中端的产品中,价格实惠、低廉,被众多厂商选用。在技术上,与前两种类型的液晶面板相比在技术性能上略为逊色,它不能表现出16.7M艳丽色彩,只能达到16.7M色彩(6bit面板)但响应时间容易提高。可视角度也受到了一定的限制,可视角度不会超过160度。现在市场上一般在8ms响应时间以内的产品大多都采用的是TN液晶面板。

非晶态。在晶态固体中分子具有取向有序性和位置有序性,即所谓的长程有序。当然这些分子在平衡位置会发生少许振动,但平均说来,它们一直保持这种高度有序的排列状态。这样使得单个分子间的作用力叠加在一起,需要很大的外力才能破坏固体的这种有序结构,所以固体是坚硬的,具有一定的形状.很难形变。当一品态固体被加热时,一般说来,在熔点处它将转变成各向同性的液体。这各向同性的液体不具有分子排列的长程有序。也就是说,分子不占据确定的位置,也不以特殊方式取向。液体没有固定形状,通常取容器的形状,具有流动性。但是分子间的相互作用力还相当强.使得分子彼此间保持有一个特定的距离,所以液体具有恒定的密度,难于压缩。在更高的温度下,物质通常呈现气态。这时分子排列的有序性更小于液态。分子间作用更小,分子取杂乱无章的运动,使它们最终扩散到整个容器。所以气体没有一定形状,没有恒定密度,易于压缩。

显示器

  液晶显示器,或称LCD(Liquid Crystal Display),为平面超薄的显示设备,它由一定数量的彩色或黑白画素组成,放置于光源或者反射面前方。液晶显示器功耗很低,因此倍受工程师青睐,适用于使用电池的电子设备。

  每个画素由以下几个部分构成:悬浮于两个透明电极(氧化铟锡)间的一列液晶分子,两个偏振方向互相垂直的偏振过滤片,如果没有电极间的液晶,光通过其中一个过滤片势必被另一个阻挡,通过一个过滤片的光线偏振方向被液晶旋转,从而能够通过另一个。

  液晶分子本身带有电荷,将少量的电荷加到每个画素或者子画素的透明电极,则液晶的分子将被静电力旋转,通过的光线同时也被旋转,改变一定的角度,从而能够通过偏振过滤片。

  在将电荷加到透明电极之前,液晶分子处于无约束状态,分子上的电荷使得这些分子组成了螺旋形或者环形(晶体状), 在有些LCD中,电极的化学物质表面可作为晶体的晶种,因此分子按照需要的角度结晶,通过一个过滤片的光线在通过液芯片后偏振防线发生旋转,从而使光线能够通过另一个偏振片,一小部分光线被偏振片吸收,但其余的设备都是透明的。

  将电荷加到透明电极上后,液晶分子将顺着电场方向排列,因此限制了透过光线偏振方向的旋转,假如液晶分子被完全打散,通过的光线其偏振方向将和第二个偏振片完全垂直,因此被光线完全阻挡了,此时画素不发光,通过控制每个画素中液晶的旋转方向,我们可以控制照亮画素的光线,可多可少。

  许多LCD在交流电作用下变黑,交流电破坏了液晶的螺旋效应,而关闭电流后,LCD会变亮或者透明。

  为了省电,LCD显示采用复用的方法,在复用模式下,一端的电极分组连接在一起,每一组电极连接到一个电源,另一端的电极也分组连接,每一组连接到电源另一端,分组设计保证每个画素由一个独立的电源控制,电子设备或者驱动电子设备的软件通过控制电源的开/关序列,从而控制画素的显示。

  检验LCD显示器的指标包括以下几个重要方面:显示大小,反应时间(同步速率),阵列类型(主动和被动),视角,所支持的颜色,亮度和对比度,分辨率和屏幕高宽比,以及输入接口(例如视觉接口和视频显示阵列)。

  简史

  第一台可操作的LCD基于动态散射模式(Dynamic Scattering Mode,DSM),RCA公司乔治海尔曼带领的小组开发了这种LCD。海尔曼创建了奥普泰公司,这个公司开发了一系列基于这种技术的的LCD。 1970年12月,液晶的旋转向列场效应在瑞士被仙特和赫尔弗里希霍夫曼-勒罗克中央实验室注册为专利。 1969年,詹姆士福格森在美国俄亥俄州肯特州立大学(Ohio University)发现了液晶的旋转向列场效应并于1971年2月在美国注册了相同的专利。1971年他的公司(ILIXCO)生产了第一台基于这种特性的LCD,很快取代了性能较差的DSM型LCD。

  显示原理

阈值电压后,除电极表面的液晶分子外,所有液晶盒内两电极之间的液晶分子都变成沿电场方向的再排列,这时90°旋光的功能消失,在正交片振片间失去了旋光作用,使器件不能透光。如果使用平行偏振片则相反。

  正是这样利用给液晶盒通电或断电的办法使光改变其透-遮住状态,从而实现显示。上下偏振片为正交或平行方向时显示表现为常白或常黑模式。

  透射和反射显示

  LCD可透射显示,也可反射显示,决定于它的光源放哪里。透射型LCD由一个屏幕背后的光源照亮,而观看则在屏幕另一边(前面)。这种类型的LCD多用在需高亮度显示的应用中,例如电脑显示器、PDA和手机中。用于照亮LCD的照明设备的功耗往往高于LCD本身。

  反射型LCD,常见于电子钟表和计算机中,(有时候)由后面的散射的反射面将外部的光反射回来照亮屏幕。这种类型的LCD具有较高的对比度,因为光线要经过液晶两次,所以被削减了两次。不使用照明设备明显降低了功耗,因此使用电池的设备电池使用更久。因为小型的反射型LCD功耗非常低,以至于光电池就足以给它供电,因此常用于袖珍型计算器。

  半穿透反射式LCD既可以当作透射型使用,也可当作反射型使用。当外部光线很足的时候,该LCD按照反射型工作,而当外部光线不足的时候,它又能当作透射型使用。

  彩色显示

  彩色LCD中,每个画素分成三个单元,或称子画素,附加的滤光片分别标记红色,绿色和蓝色。三个子画素可独立进行控制,对应的画素便产生了成千上万甚至上百万种颜色。老式的CRT采用同样的方法显示颜色。根据需要,颜色组件按照不同的画素几何原理进行排列。

  常见的液晶显示器点距

  常见液晶显示器点距表:

  12.1英寸 (800×600) - 0.308 毫米

  12.1英寸 (1024×768) - 0.240 毫米

  14.1英寸 (1024×768) - 0.279 毫米

  14.1英寸 (1400×1050) - 0.204 毫米

  15英寸 (1024×768) - 0.297 毫米

  15英寸 (1400×1050) - 0.218 毫米

  15英寸 (1600×1200) - 0.190 毫米

  16英寸 (1280×1024) - 0.248 毫米

  17英寸 (1280×1024) - 0.264 毫米

  17英寸宽屏 (1280×768) - 0.2895 毫米

  17.4英寸 (1280×1024) - 0.27 毫米

  18英寸 (1280×1024) - 0.281 毫米

  19英寸 (1280×1024) - 0.294 毫米

  19英寸 (1600×1200) - 0.242 毫米

  19英寸宽屏 (1440×900) - 0.283 毫米

  19英寸宽屏 (1680×1050) - 0.243 毫米

  20英寸宽屏 (1680×1050) - 0.258 毫米

  20.1英寸 (1200×1024) - 0.312 毫米

  20.1英寸 (1600×1200) - 0.255 毫米

  20.1英寸 (2560×2048) - 0.156 毫米

  20.8英寸 (2048×1536) - 0.207 毫米

  21.3英寸 (1600×1200) - 0.27 毫米

  21.3英寸 (2048×1536) - 0.21 毫米

  22英寸宽屏 (1600×1024) - 0.294 毫米

  22.2英寸 (3840×2400) - 0.1245 毫米

  23英寸宽屏 (1920×1200) - 0.258 毫米

  23.1英寸 (1600×1200) - 0.294 毫米

  24英寸宽屏 (1920×1200) - 0.27 毫米

  26英寸宽屏 (1920×1200) - 0.287 毫米

  不光是20寸普屏液晶,17寸、23寸宽屏、24寸宽屏的液晶显示器基本都有文字过小的毛病。合适上网和文字处理的显示器包括15寸、19寸、19寸宽屏、22寸宽屏和26寸宽屏这五种规格,他们的点距都较大,文字显示大小合适。

屏幕的优点

  液晶屏幕的辐射可以少到忽略不计,就相当于一个几瓦的电灯泡。对人体的辐射很小。画面效果好,耗电低,可视范围广,易于彩色化。 像素高,画面清,辐射小.

第一招:检查显卡是否过度超频。若显卡过度超频使用,一般会出现不规则、间断的横纹。这时,应该适当降低超频幅度。注意,首先要降低显存频率。

  第二招:检查显示器与显卡的连线是否松动。接触不良会导致出现“杂波”、“杂点”状的花屏是最常见的现象。

  第三招:检查显示器的分辨率或刷新率是否设置过高。液晶显示器的分辨率一般低于CRT显示器,若超过厂家推荐的最佳分辨率,则有可能出现花屏的现象。 

  第四招:检查显卡的质量。若是更换显卡后出现花屏的问题,且在使用第一、二招未能奏效后,则应检查显卡的抗电磁干扰和电磁屏蔽质量是否过关。具体办法是:将一些可能产生电磁干扰的部件尽量远离显卡安装(如硬盘),再看花屏是否消失。若确定是显卡的电磁屏蔽功能不过关,则应更换显卡,或自制屏蔽罩

  第五招:若使用以上五招后,仍然不能解决问题,则有可能是显示器的质量问题。此时,请更换其他显示器进行测试。

  第六招:检查是否安装了不兼容的显卡驱动程序。这种情况

一般容易被忽视,因为显卡驱动程序的更新速度越来越快(尤其是NVIDIA显卡),有些用户总是迫不及待地安装最新版本的驱动。事实上,有些最新驱动程序要么是测试版本、要么是针对某一专门显卡或游戏进行优化的版本,使用这类驱动有时可能导致花屏的出现。所以,推荐大家尽量使用经过微软认证的驱动程序,最好使用显卡厂家提供的驱动。

液晶显示器的保养

电源变压器和其它线圈受潮后也易产生漏电,甚至有可能造成连线短路,而显示器的高压部位则极易产生放电现象。机内元器件容易生锈、腐蚀,严重时会使电路板发生短路。因此LCD显示器必须注意防潮,长时间不用的显示器可以定期通电工作一段时间让显示器工作时产生的热量将机内的潮气驱赶出去。 还有,不要让任何具有湿气性质的东西进入LCD。发现有雾气要用软布将其轻轻地擦去,然后才能打开电源。如果湿份已经进入LCD了就必须将LCD放置到较温暖的地方以便让其中的水分和有机化物蒸发掉。对含有湿度的LCD加电能够导致液晶电极腐蚀进而造成永久性损坏。

正确地清洁显示屏表面: 如果发现显示屏表面有污迹,可用沾有少许水的软布轻轻地将其擦去,不要将水直接洒到显示屏表面上,水进入LCD将导致屏幕短路。

避免冲击: LCD屏幕十分脆弱,所以要避免强烈的冲击和振动。LCD中含有很多玻璃的和灵敏的电气元件,掉落到地板上或者其他类似的强列打击会导致LCD屏幕以及其它一些单元的损坏。还要注意不要对LCD显示表面施加压力。

请勿私自动手:有一个规则就是永远也不要拆卸LCD,即使在关闭了很长时间以后。背景照明组件中的CFL换流器依旧可能带有大约1000V的高压,这种高压能够导致严重的人身伤害。所以永远也不要企图拆卸或者更改LCD显示屏以免遭遇高压。未经许可的维修和变更会导致显示屏暂时甚至永久不能工作。所以在你手脚实在闲不住的时候千万别动娇贵而危险的LCD。

注意事项

液晶在使用前要充分搅拌后才能灌注使用,添加固体手性剂的液晶,要加热到摄氏六十度,再快速冷却到室温并充分搅拌。而且在使用过程中不能静置时间过长。特别是低阀值电压液晶,由于低阈值电压液晶具有这些不同的特性,因此在使用这些液晶时应该注意以下方面:

液晶在使用前应充分搅拌,调配好的液晶应立即投入生产使用,尽量缩短静置存放时间,避免层析现象产生。

液晶显示屏

调配好的液晶要加盖遮光存入,并且尽量在一个班次(八小时)内使用完,用不完的液晶需要回收搅拌后重测电压再用。一般随着时间延长,驱动电压会增加。

液晶从原厂瓶取用后,原厂瓶要及时封盖遮光保存,减少敞开暴露在空气中的时间一般暴露在空气中的时间过长,会增大液晶的漏电流

灌低阈值电压的液晶显示片空盒最好是从PI固烤到灌液晶工序间,流存生产时间在二十四小时之内的空盒,灌液作业时一般使用比较低的灌注速度。

低阈值电压液晶在封口时一定要加盖合适的遮光罩,并且在整个灌液晶期间除了封口胶固化期间外,要尽量远离紫外线源。否则会在靠近紫外线的地方出现错向和阀值电压增大的现象。

液晶是有机高分子物质,很容易在各种溶剂中溶解或与其它化学品产生反应,液晶本身也是一种很好的溶剂,所以在使用和存放过程中要尽量远离其它化学品。


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