LCD液晶屏
马吕斯发现光的偏振
1808年,马吕斯在试验中发现了光的偏振现象。在进一步研究光的简单折射中的偏振时,他发现光在折射时是部分偏振的。因为惠更斯曾提出过光是一种纵波,而纵波不可能发生这样的偏振,这一发现成为了反对波动说的有利证据。
光的干涉和衍射现象说明了光具有波动性。光的偏振和光学各向异性晶体中的双折射现象进一步证实了光的横波性。振动方向对于传播方向的不对称性叫做偏振,它是横波区别于纵波的一个最明显的标志,只有横波才有偏振现象。
干涉和衍射是各种波动都具有的现象,无论是纵波还是横波,都会产生干涉和衍射。因此,我们常常根据干涉或衍射是否能发生来鉴别某种物质或某种运动形式是否具有波动性质。但是,由衍射和干涉的现象无法鉴别某种波动是纵波是横波。纵波和横波的区别表现在另一类现象上,即偏振现象。
将一根长绳子的一端固定,另一端用手拉紧水平的绳子上下振动,产生横波。波的振动方向和波的传播方向垂直,并且振动方向始终保持在一个平面内。假如我们让绳子穿过一个栅栏,波的传播就会受到栅栏的限制。如果栅栏缝隙的方向与振动方向一致,波能顺利通过栅栏。如果缝隙方向与振动方向垂直,波就被阻挡而不能继续向前传播。
纵波与此不同。纵波的振动沿着波的传播方向,栅栏或类似的障碍无论在哪一个方向,都不会阻止波的传播。
就这方面的性质来看,纵波的振动对于波的传播方向是轴对称的,横波的振动对于波的传播方向不是轴对称的。横波的上述特点就是它的偏振性。
光波是电磁波。光波中含有电振动矢量E和磁振动矢量H,E和H都与传播速度u垂直,因此光波是横波。
实验表明,产生感光作用和生理作用的是光波中的电矢量E,所以讨论光的作用时,只需考虑电矢量E的振动。E叫做光矢量,E的振动叫做光振动。
弗里德发明了液晶
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)、胆甾型(cholesteric)。
某些物质在熔融状态或被溶剂溶解之后,尽管失去固态物质的刚性,却获得了液体的易流动性,并保留着部分晶态物质分子的各向异性有序排列,形成一种兼有晶体和液体的部分性质的中间态, [1] 这种由固态向液态转化过程中存在的取向有序流体称为液晶。定义放宽,囊括了在某一温度范围可以是显液晶相,在较低温度为正常结晶的物质。例如,液晶可以像液体一样流动(流动性),但它的分子却是像道路一样取向有序的(各向异性)。有许多不同类型的液晶相,这可以通过其不同的光学性质(如双折射现象)来区分。当使用偏振光光源,在显微镜下观察时,不同的液晶相将出现具有不同的纹理。在纹理对比区域不同的纹理对应于不同的液晶分子。然而,所述分子是具有较好的取向有序的。而液晶材料可能不总是在液晶相(正如水可变成冰或水蒸汽)。
液晶可分为热致液晶、溶致液晶。热致液晶是指由单一化合物或由少数化合物的均匀混合物形成的液晶。通常在一定温度范围内才显现液晶相的物质。典型的长棒形热致液晶的分子量一般在200~500g/mol左右。溶致液晶:是一种包含溶剂化合物在内的两种或多种化合物形成的液晶。是在溶液中溶质分子浓度处于一定范围内时出现液晶相。它的溶剂主要是水或其它极性分子液剂。这种液晶中引起分子排列长程有序的主要原因是溶质与溶剂分子之间的相互作用,而溶质分子之间的相互作用是次要的。溶致液晶是一种包含溶剂化合物在内的两种或多种化合物形成的液晶。
海尔迈耶发明了LCD
1968年,在曼哈顿洛克菲勒中心举行的一场发布会上,海尔迈耶所领导的美国广播公司(Radio Corp. of America)团队展示了最新液晶显示屏技术,并预计这一低成本显示技术将取代体积庞大、昂贵的阴极射线管(CRT)。液晶显示屏随后被用于电视和其它众多设备。海尔迈耶最为人熟知的成就就是发明了液晶显屏,该技术最先在手表和计算器上被大范围使用。
1991年,美国总统布什授予海尔迈耶国家科学奖章。
Heilmeier于1958年加入新泽西州普林斯顿的RCA实验室,从事参数放大,隧道二极管下变频器,毫米波产生,铁电薄膜器件,有机半导体以及分子和液晶的电光效应工作。1964年,他在液晶中发现了几种新的电光效应,从而基于他所谓的动态散射模式(DSM)导致了首个工作的液晶显示器。
James Fergason发明了液晶扭转原理
1969年James Fergason发明了扭转数组(twisted nematic;TN)的原理。这是一个划时代的发现,因为我们现在所熟知的所有LCD液晶显示器都是根据这种偏光平面的扭转原理制成的,所以 James Fergason也被誉为现代液晶显示器之父。
液晶的物理特性
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,液晶盒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。
液晶屏为什么会有视角?
造成这种原因的出现是由于,我们所看到液晶显示器的所显示出来的图像都是,首先由背光源发出一个白色的光源,该光源通过偏极片、液晶和取向层之后,输出的光线便具有了方向性,其原理很像百叶窗帘。也就是说大多数光都是从屏幕中垂直射出来的,所以从某一个较大的角度观看液晶显示器时,便不能看到原本的颜色,甚至只能看到全白或全黑。而对于传统的CRT显示器而言,屏幕上的荧光粉是受电子轰击而发光,光线均匀地射向各个方向,所以CRT显示器的亮度和色彩随视角的变化并不显.
液晶视角大小的定义
液晶视角对观察很重要般定义为最大观察方向与法线的夹角它包括最大视角和最佳视角向.TN段码屏,STN、 FSTN等段码屏液晶显示由于液晶分子排列方向和使用了偏光片视角大小和最佳视角方向都不好.
TN(扭曲的向列相)扭曲向列型显示原理是利用液晶对偏振光的扭曲作用判断的基本依据是液晶分子的扭曲角度是90°正常可视角度主视角为法线往主视角方向30度左右副视角法线往副视角15度左右.
HTN(高扭曲向列相),高扭曲向列型显示原理同上不过液晶分子的扭曲角度不是90°而是大于90°所以叫做高扭曲向列通常的液晶分子扭曲角度取100-120液晶分子的扭角度--般是110°HTN通常是总氮产品无法满足对比度及视角范围要求时采用正常可视角度主视角为法线往主视角方向40度左右副视角法线往副视角20度左右.
STN(超扭曲向列相),超扭曲向列型显示原理上液晶分子扭曲角度比HTN更大通常是180-270°所以叫估超扭曲向列型液晶分子的扭曲角度般是240通常是对比度视角范围要求高时采用除了对比度及视角范围的要求外TNHTNSTN分别对应于不同的驱动条件驱动路数足够高时TN无法满足对比度的要求只有采用STN了正常可视角度主视角为法线往主视角方向60度左右副视角法线往副视角30度左右.
FSTN(FilimSTN)现阶段段式液晶屏中视角最大的一种,同时称为补偿膜STN属于STN的一个分支。由于STN的扭曲角度大液晶分子长短轴方向光的传播存在延迟现象,从而使STN带有颜色,对比度下降,如果贴上具有延迟补偿作用的偏光片可以消除STN的颜色达到接近黑白显示的效果,可提高对比度。正常可视角度主视角为法线往主视角方向75度左右,副视角法线往副视角45度左右。
液晶显示器的可视角度左右对称,而上下则不对称。举个例子,当背光源的入射光通过偏光板、液晶取向膜后,输出光便具备了特定的方向特性,也就是说,大多数从屏幕射出的光具备了垂直方向。假如从一个非常斜的角度观看画面,我们可能会看到失真。一般来说,上下角度要小于或等于左右角度。如果可视角度为左右80度表示在始干屏慕法线80度的位置时可以清楚地看见屏慕图像。但是,由于人的视力范围不同,如果没有站在最佳的可视角度内,所看到的颜色和亮度将会有误差。
液晶显示器的可视角度左右对称,而上下则不对称。举个例子,当背光源的入射光通过偏光板、液晶取向膜后,输出光便具备了特定的方向特性,也就是说,大多数从屏幕射出的光具备了垂直方向。假如从一个非常斜的角度观看画面,我们可能会看到失真。一般来说,上下角度要小于或等于左右角度。如果可视角度为左右80度表示在始干屏慕法线80度的位置时可以清楚地看见屏慕图像。但是,由于人的视力范围不同,如果没有站在最佳的可视角度内,所看到的颜色和亮度将会有误差。
综合所述:
液晶屏的主要工作原理是靠液晶分子的扭曲和光线的折射(就像一扇窗,我们只能开一小半,不能全部打开,那看到窗外的风景就是有限的),主动不发光,液晶分子的扭曲和光线的折射角度是有限的,所以没有全视角的说法,只能保证正常范围的可视。如果客户现阶段产品是从12点角度看显示,那么液晶屏主视角应改为12点视角,同时就算液晶屏主视角改为12点,液晶分子的扭曲和光线折射角度有限,极限角度视角也不能保证可视效果。