5、平板显示器.ppt

显示器件是各种仪器信息系统的终端,是视频技术、通信技术必不可少的组成部分,是人类生活中信息展示的视窗。
第五章平板显示器
传统的显示器件阴极射线管(CRT)具有高亮度、高效率、色彩丰富、响应速度快、视角大、图像质量优异、性价比高、制作工艺成熟等优点,因而CRT是少数有100多年历史而至今仍有很强生命力的电子器件之一,在彩色电视、计算机终端中仍占主导地位。
然而CRT存在体积大、笨重、工作电压高、耗电多等缺点,不适于大屏幕、便携式方面的需要。
随着信息时代的进展,新型显示器件的研制极其活跃,各种显示器已是光电子行业中的重要产业。本章介绍几种重要的平板显示器件。
平板显示器件是显示技术中主要的发展方向。平板显示在国际上尚没有严格的定义,一般是指显示器的厚度小于显示屏幕对角线尺寸四分之一的显示技术。
一些有机化合物存在固态和液态之间的中间态,既具有液态的流动性,又具有晶体的各向异性,称为液晶。
液晶分子的形状呈棒状,长为数纳米,长为宽的4~8倍。它有较强的电偶极矩和容易极化的化学团,分子间作用力比固体弱。微小的电磁场等就能实现各分子状态间的转变,从而引起液晶的光、电、磁的物理性质发生变化。实用中是用30多种单质液晶组成的混合液晶。
§ 液晶显示器(LCD)
LCD特点如下:
①由于LCD器件厚度仅数毫米,所以非常适于便携式电子装置的显示。
②工作电压低,仅几伏,用CMOS电路可直接驱动,电子线路小型化。
③功耗低,显示板功耗几十μW/cm2,采用的背光源是10 mW/cm2左右,可用电池长时间供电。
④采用彩色滤色器,易实现彩色显示。
LCD已成为应用最广泛的平板显示器之一。应用于钟表、计算器、仪器仪表、手机等显示,还有计算机液晶显示器、液晶彩电、液晶投影机等显示,市场十分广阔。
液晶分子排列有三种类型:近晶相、向列相、胆甾相。
近晶相分子排列整齐,分子能在层内滑动,但不能在上下层之间移动。材料表现出粘度和表面张力都比较大,对外界电、磁、温度等的变化不敏感。
胆甾相液晶的分子排列成层,层内分子长轴相互平行。相邻两层分子长轴有一微小扭角(约15分),多层扭转呈螺旋形,旋转360°的层间距离称螺距,螺距大致与可见光波长相当。
胆甾相实际上是向列相的一种畸变状态,特别对温度敏感,会随冷热而改变颜色。通过左、右旋胆甾相的适当混合或在一定的电场、磁场作用下,易转变为向列相液晶。
一、扭曲向列型液晶器件(TN-LCD)
在两块带有氧化铟锡(ITO)透明导电电极的玻璃基板上涂有称为取向层的聚酰亚胺聚合物薄膜,用摩擦方法在薄膜上形成平行微细沟槽。
在保证两基板沟槽正交的条件下,将其密封成间隙数微米的盒内,用真空压注法灌入液晶并密封。液晶分子从上到下扭曲90°。偏振片使透光方向与该基片上沟槽一致。
TN-LCD的工作原理如图:
入射光经过上偏振片变为线偏振光,液晶盒未加电时,光偏振面将顺着液晶分子扭曲方向旋转。90°的扭曲导致了90°的旋光。入射光就透过下偏振片,呈现亮场。
当在ITO电极上加电压,当电场大于某阈值时,液晶分子长轴就沿电场方向垂直排列,丧失了旋光能力。入射的线偏振光不能通过下偏振片,呈现黑色。
采用光刻技术使得ITO玻璃上的显示电极可以是:①段式电极,用于显示数字和字母;②固定图形电极,用于显示固定符号、图形;③矩阵型电极,可任意显示。加电压到相应电极上,文字、图形以黑色显示叫正显示,若要黑底白字为负显示。以上透射式,若在下偏振片贴一反光片,就成为反射式显示器。