Connaissances de base en LCM

1. L'origine des cristaux liquides :

En 1888, le botaniste autrichien F. Reintzer découvre les cristaux liquides. Après des recherches à long terme menées par des scientifiques, en 1968, Radio Corporation of America (RCA) GH Heilmeiler a découvert les cristaux liquides nématiques.

Le phénomène de turbidité (c'est-à-dire l'effet électro-optique) de la couche mince transparente lorsqu'elle est sous tension, la compréhension des gens's de la structure, des caractéristiques et des applications des cristaux liquides a été développée à pas de géant. Maintenant, les cristaux liquides ont été largement utilisés dans de nombreux nouveaux domaines techniques, devenant un nouveau domaine pour les physiciens, les chimistes, les biologistes et les scientifiques en électronique.

2. Qu'est-ce que l'écran LCD

Les cristaux liquides sont généralement solides et deviennent des liquides transparents lorsque la température atteint un point d'éclaircissement. C'est une combinaison de fluidité liquide et de biréfringence cristalline dans une certaine plage de température. Les cristaux liquides sont différents des états solide, liquide et gazeux habituels. Elle est également appelée phase cristalline liquide, mésophase et phase intermédiaire. L'anglais est liquide

cristaux. La biréfringence du cristal fait référence à la différence de direction dans laquelle passe la lumière et l'indice de réfraction est différent.

3. Types d'écrans LCD

Avec la compréhension progressive des cristaux liquides, il a été découvert que les substances à cristaux liquides sont essentiellement des composés organiques, et tous les 200 types de composés organiques existants

L'un d'eux a une phase cristal liquide. Du point de vue de la composition et des conditions physiques d'apparition de la phase cristal liquide, les cristaux liquides peuvent être divisés en deux catégories : les cristaux liquides thermotropes et les cristaux liquides lyotropes. Les cristaux liquides formés par des molécules en forme de bâtonnets ont trois types de phases de cristaux liquides : phase smectique (Smectic

Les cristaux liquides se réfèrent à la phase argileuse), nématique (les cristaux liquides nématiques se réfèrent aux filaments

Et la phase cholestérique (les cristaux liquides cholestériques font référence au cholestérol).

4. Qu'est-ce qu'un cristal liquide thermotrope

Le cristal liquide formé en chauffant et en dissolvant certaines substances organiques et en détruisant le réseau cristallin par chauffage est appelé cristal liquide thermotrope. C'est une phase cristalline liquide qui apparaît en raison des changements de température. Les matériaux à cristaux liquides actuellement utilisés pour les affichages sont essentiellement des cristaux liquides thermotropes.

5. Qu'est-ce qu'un cristal liquide lyotrope

Mettez des matières organiques dans un certain solvant et le cristal liquide formé par le solvant détruisant le réseau cristallin est appelé cristal liquide lyotrope. C'est une phase cristalline liquide qui apparaît en raison des changements de concentration de la solution, la plus courante étant l'eau savonneuse et ainsi de suite.

6. Caractéristiques des cristaux liquides smectiques

Les cristaux liquides en phase smectique sont composés de molécules en forme de bâtonnets ou de bandes. Les molécules sont disposées en couches. Les grands axes des molécules de la couche sont parallèles les uns aux autres et la direction peut être perpendiculaire au plan ou disposée obliquement par rapport au plan. Parce que les molécules sont soigneusement disposées, leur régularité est proche de celle des cristaux et leur ordre est bidimensionnel. La position du centre de masse moléculaire est désordonnée dans la couche et peut se translater librement, de sorte qu'elle présente de la fluidité, mais le coefficient de viscosité est très grand. La molécule peut glisser d'avant en arrière, de gauche à droite, mais ne peut pas se déplacer entre les couches supérieure et inférieure. En raison de son degré d'ordre élevé, la phase smectique apparaît souvent dans la plage de température inférieure.

7. Caractéristiques des cristaux liquides nématiques

Les molécules en forme de bâtonnets de cristaux liquides nématiques restent également alignées parallèlement à la direction de l'axe moléculaire, mais elles n'ont pas la structure en couches des cristaux liquides smectiques. Le centre de masse des molécules est chaotique et désordonné, mais l'orientation des molécules (tiges) est à peu près la même, de sorte que les propriétés optiques et électriques des substances nématiques, à savoir l'indice de réfraction et la constante diélectrique, sont différentes le long et perpendiculairement à cette direction d'arrangement ordonné. C'est précisément parce que les cristaux liquides nématiques affichent optiquement une biréfringence positive, une uniaxialité et une anisotropie de constante diélectrique électrique, qu'il est possible d'utiliser l'électricité pour contrôler les performances optiques ou l'affichage à cristaux liquides. Par rapport à la phase smectique, le cristal liquide nématique a une faible viscosité et est riche en fluidité. La raison de cette fluidité est principalement due au fait que chaque molécule du cristal liquide nématique est facile à déplacer librement le long de la direction du grand axe. L'arrangement et le mouvement des molécules sont relativement libres, et ils sont assez sensibles aux effets externes, ils sont donc largement utilisés. Actuellement, les matériaux à cristaux liquides utilisés dans les affichages à cristaux liquides, tels que TN, STN, etc., sont tous des matériaux à cristaux liquides nématiques.

8. Les caractéristiques des cristaux liquides cholestériques

Après avoir été estérifié ou substitué par un halogène, le cholestérol présente une phase cristal liquide, appelée cristal liquide cholestérique. Ce type de molécules de cristaux liquides a une forme plate, disposée en couches, et les molécules de la couche sont parallèles les unes aux autres. La direction du grand axe des molécules des différentes couches change légèrement et elles sont disposées en une structure en spirale le long de la direction normale de la couche. Lorsque le grand axe de différentes molécules est disposé le long de la direction de la spirale, il passe par 360. Après le changement, il revient à l'orientation d'origine. Les cristaux liquides cholestériques sont très sensibles à la température. Lorsque la température change, les cristaux liquides cholestériques présentent des couleurs différentes. En pratique, le principe de l'affichage de la température à cristaux liquides consiste à utiliser une série de cristaux liquides cholestériques.

9. Qu'est-ce qu'un écran à cristaux liquides

Présentez d'abord la définition de l'effet électro-optique. Étant donné que les molécules de cristaux liquides ont un moment dipolaire fixe, l'application d'un champ électrique peut provoquer le déplacement de l'axe des molécules de cristaux liquides, de sorte que la disposition des molécules de cristaux liquides change. Dans un certain mode d'affichage, les molécules de cristaux liquides peuvent s'écouler de manière instable, et cet état instable change en fonction de l'intensité du champ électrique. En conséquence, la fonction de transmission de la lumière polarisée à l'intérieur de la cellule à cristaux liquides changera, la biréfringence changera et le phénomène de diffusion de la lumière, etc., c'est-à-dire que les propriétés optiques dans la cellule à cristaux liquides changeront. Ce phénomène est appelé effet électro-optique du cristal liquide.

Pour l'utilisation de divers effets électro-optiques des cristaux liquides, les changements de conditions externes telles que le champ électrique, le champ magnétique, la lumière et la température des cristaux liquides peuvent être convertis en signaux visibles dans certaines conditions pour faire un affichage. Il s'agit d'un écran à cristaux liquides.

10. Les moniteurs LCD ont traversé trois générations

La première génération est utilisée dans les calculatrices et les montres ; la deuxième génération est utilisée dans les machines de traduction électroniques, les consoles de jeux, les appareils électroménagers et les équipements de test ; la troisième génération est utilisée dans divers équipements bureautiques et nouveaux équipements de transmission d'informations dans la société de l'information avancée, à savoir les ordinateurs personnels, les traitements de texte, les téléphones portables, les téléviseurs couleur portables, etc.

11. Avantages de l'écran LCD

Écran plat, petite taille, poids léger, facile à transporter, faible consommation d'énergie, faible tension de conduite, par exemple, la tension de fonctionnement de la calculatrice est de 2 à 5 V, la consommation d'énergie est d'environ 0,01 mw, une batterie à l'oxyde d'argent peut être utilisée pendant deux à trois ans; longue durée de vie, généralement plus de 50 000 heures; il ne contient pas de rayons nocifs, il est donc inoffensif pour le corps humain et ne provoque pas facilement de fatigue oculaire; affichage passif, pas facile à laver par une forte lumière, et peut être affiché dans un environnement lumineux; structure simple, aucune partie de machine compliquée et ainsi de suite.

12. Structure de base de l'affichage à cristaux liquides

Différents écrans à cristaux liquides ont des structures différentes, mais leur structure de base consiste à injecter des cristaux liquides entre deux substrats en verre et à les sceller avec des matériaux d'étanchéité pour former une cellule à cristaux liquides. L'épaisseur de cellule de la cellule à cristaux liquides est généralement de quelques microns (le diamètre d'un cheveu humain). Des dizaines de micromètres), les verres supérieur et inférieur sont collés avec des polariseurs et une fine couche d'orientation de polyimide organique est recouverte à l'intérieur du substrat de verre dans la cellule à cristaux liquides et frottée dans une certaine direction. Assemblez ensuite les connecteurs, les circuits intégrés, les circuits de commande et de pilotage, les cartes de circuits imprimés, les sources de rétroéclairage et les pièces structurelles ensemble.

13. Le principe de l'écran LCD

Prendre TN

L'écran LCD est pris comme exemple pour illustrer le principe d'affichage de l'écran à cristaux liquides. Lorsque le polariseur est collé sur les substrats de verre supérieur et inférieur de la cellule à cristaux liquides dans laquelle le cristal liquide est injecté, et que les axes optiques des polariseurs supérieur et inférieur sont orthogonaux (la caractéristique du polariseur est que seule la lumière qui est autorisée passer par un certain aspect), lorsqu'aucune tension n'est appliquée, elle est injectée dans Les molécules de cristaux liquides de la cellule à cristaux liquides sont disposées le long des rainures de friction des verres supérieur et inférieur PI (film polyimide) respectivement à l'interface, donc que les molécules de cristaux liquides à la surface des substrats de verre supérieur et inférieur de la cellule à cristaux liquides sont disposées dans un état de torsion de 90 degrés, comme le montre la figure ci-dessous. Lorsque la lumière émise par le rétroéclairage traverse le polariseur supérieur, seule la lumière qui vibre dans une direction peut passer. Ensuite, les molécules de cristaux liquides sont tordues à 90 degrés pour atteindre le polariseur inférieur, et passent parallèlement à l'axe du polariseur inférieur, qui est un"blanc" Etat. Lorsqu'une tension est appliquée, les molécules de cristaux liquides ne sont pas affectées par les petites rainures PI sur les substrats de verre supérieur et inférieur, et elles se dressent dans la même direction le long du champ électrique et sont tordues à 90 degrés avec la direction du polariseur ci-dessous , et la lumière ne peut pas passer, et la lumière est bloquée. Pour le"noir" Etat. Avec ou sans tension externe, la disposition des molécules de cristaux liquides dans la cellule à cristaux liquides va changer. Si la direction de l'axe des polariseurs supérieur et inférieur est de 90. Le passage de la lumière qui ne vibre que dans une direction à travers la cellule à cristaux liquides dépend de la présence ou non d'une tension externe. Le fait qu'il réussisse détermine le"blanc" et"noir", et l'image s'affiche sur l'écran LCD. Bien entendu, les couleurs intermédiaires de"blanc" et"noir" sont déterminés par le potentiel intermédiaire de la tension appliquée.

14. Qu'est-ce qu'un écran LCD normalement blanc et un écran LCD normalement noir

Lorsque la direction de l'axe des polariseurs supérieur et inférieur est de 90. Lorsqu'il n'y a pas de tension appliquée, la lumière irradiée peut passer, et elle est"blanc". Lorsqu'il y a une tension appliquée, la lumière irradiée est bloquée et elle est"noir". Ce type d'écran à cristaux liquides est appelé écran LCD normalement blanc. Lorsque l'axe supérieur et inférieur du polariseur

Lorsqu'il est dans le même sens et qu'il n'y a pas de tension appliquée, la lumière d'éclairage est bloquée, et c'est"noir" à ce moment, et lorsqu'il y a une tension appliquée, la lumière d'éclairage peut passer, et elle est"blanc" en ce moment. Ce type d'écran LCD est appelé LCD normalement noir.

La structure dans laquelle des éléments actifs tels que des transistors à couche mince ou des diodes sont injectés de matériau à cristaux liquides est appelée LCD à matrice active. Par conséquent, en ce qui concerne le fait qu'ils contiennent ou non des composants actifs, les écrans à cristaux liquides peuvent être divisés en deux catégories, les écrans LCD à matrice passive et les écrans LCD à matrice active. L'écran LCD à matrice passive et l'écran LCD à matrice active ont des méthodes de conduite différentes et des utilisations différentes.

Ensuite selon le mécanisme d'affichage :

L'écran LCD à matrice passive et l'écran LCD à matrice active peuvent être divisés en plusieurs types.

Les écrans à cristaux liquides couramment utilisés fabriqués par effet électro-optique sont à peu près les suivants : TN-LCD, STN-LCD, HTN-LCD, FSTN-LCD, TFT-LCD, etc.

16. Caractéristiques et applications du TN-LCD

TN-LCD est un cristal liquide nématique Twist

L'abréviation de Display, c'est-à-dire affichage à cristaux liquides nématiques torsadés. La caractéristique de ce mode d'affichage est que les molécules de cristal liquide sont disposées sensiblement parallèlement au substrat, mais les molécules de cristal liquide supérieure et inférieure sont alignées selon un agencement torsadé, et l'angle de torsion global est de 90°. Le TN-LCD est l'écran à cristaux liquides que les gens ont découvert plus tôt, et c'est également l'écran à cristaux liquides le plus largement utilisé, le plus nombreux et le moins cher. Les écrans d'affichage des montres électroniques, calculatrices, consoles de jeux, etc. que l'on voit quotidiennement sont majoritairement des TN-LCD.

17. Caractéristiques et applications du STN-LCD

STN-LCD est Super Twist Nematic

Liquide Crystal

L'abréviation de Display, c'est-à-dire un affichage à cristaux liquides nématiques super torsadés. Sa structure est similaire au TN-LCD, sauf que l'angle de torsion n'est pas de 90°, mais entre 180° et 270°. Bien que seul l'angle de torsion soit différent, son principe de fonctionnement est complètement différent de celui du TN-LCD. STN-LCD est actuellement un produit de milieu de gamme produit par LCD. Il a la particularité d'afficher plus d'informations que le TN-LCD. Il est principalement utilisé dans divers instruments, écrans chinois, ordinateurs portables, ordinateurs portables, etc.

18. Caractéristiques et applications de HTN-LCD

HTN-LCD est un cristal liquide nématique à haute torsion

Affichage court pour affichage à cristaux liquides nématiques à haute torsion. Sa structure est similaire à celle du TN-LCD et du STN-LCD, sauf que l'angle de torsion est compris entre 100° et 120°, qui se situe entre le TN-LCD et le STN-LCD. Il n'y a pas beaucoup de HTN-LCD à l'heure actuelle, et leurs performances se situent entre TN-LCD et STN-LCD.

19. Caractéristiques et applications du FSTN-LCD

STN-LCD est un film à cristaux liquides nématiques Super Twist

L'abréviation de Display, c'est-à-dire l'affichage à cristaux liquides nématiques super tordu à film de compensation. Le film fait référence au film de compensation ou au film de retard. Grâce à une couche de film de compensation spécialement traité, il peut surmonter les défauts du STN-LCD, et il peut surmonter la couleur de fond du STN-LCD pour devenir noir et blanc, donc certaines personnes appellent FSTN-LCD comme STN-LCD en noir et mode blanc.

20. Caractéristiques et applications du TFT-LCD

TFT-LCD est un cristal liquide à transistor à couche mince

L'affichage est l'abréviation de l'affichage à cristaux liquides à matrice active à transistors à couches minces. Chaque pixel de celui-ci est contrôlé par un (ou plusieurs) commutateurs à transistors à couches minces. En fait, chaque pixel est un petit écran à cristaux liquides de type TN. L'image affichée par ce type d'affichage est claire, sans scintillement, avec un grand angle de vision (0,5), une vitesse de réponse rapide et peut afficher presque toutes les échelles de gris, et peut obtenir un affichage en couleur après avoir ajouté un filtre de couleur. Comparé à d'autres écrans tels que le STN et les cristaux liquides ferroélectriques, le TFT-LCD est toujours le meilleur en termes de grande surface, de contenu d'affichage multiple, de couleur et d'échelle de gris. Il présente les avantages d'utiliser des substrats transparents tels que le verre, capables d'un affichage transmissif, de bonnes performances de transmission de signal, un affichage uniforme des demi-teintes et un affichage de grande capacité. L'image de la plus haute qualité peut être obtenue dans la méthode de la matrice active. C'est actuellement le produit le plus haut de gamme du marché LCD. Il est principalement utilisé dans les ordinateurs portables, les téléviseurs couleur LCD, etc. Le processus de fabrication du TFT-LCD est relativement compliqué et son prix est relativement élevé.

21. Caractéristiques et applications de l'ECB-LCD

ECB-LCD est un cristal liquide à biréfringence à commande électrique

L'affichage est l'abréviation de l'affichage à cristaux liquides biréfringent à commande électronique. Ce type d'affichage applique une tension à la cellule à cristaux liquides. En raison de l'anisotropie diélectrique du cristal liquide, la disposition des molécules de cristal liquide change, entraînant un changement de la biréfringence dans la cellule de cristal liquide. Si la cellule à cristaux liquides est placée dans deux polariseurs, le changement d'indice de réfraction se manifeste par un changement de transmittance lumineuse. Cet effet électro-optique est de contrôler la biréfringence de la cellule à cristaux liquides (ECB :

Contrôlé électriquement

Biréfringence), c'est ce qu'on appelle l'effet BCE. L'effet ECB est très important en tant que principe de fonctionnement d'un élément d'affichage à cristaux liquides multicolore. Il convient à l'affichage multicolore sur grand écran avec projection agrandie.

22. Caractéristiques et applications des écrans à cristaux liquides ferroélectriques

L'affichage à cristaux liquides ferroélectriques actuellement en cours de développement adopte des cristaux liquides smectiques ferroélectriques, qui se caractérisent par une vitesse de réponse extrêmement rapide (niveau de la microseconde) et une fonction de stockage d'images. Une fois le signal de tension appliqué supprimé, l'image affichée d'origine reste Peut être conservée.

23. Caractéristiques de base des dispositifs d'affichage à cristaux liquides

Les performances d'affichage de l'affichage à cristaux liquides stipulent divers éléments. Les caractéristiques de base sont l'affichage couleur de l'écran LCD, le nombre de pixels (c. contraste, vitesse de réponse, normalement blanc, normalement noir, transmittance LCD, taille du substrat en verre LCD. Présentez-les séparément.

24. Écran couleur LCD

TFT LCD réalise un affichage couleur en utilisant un film couleur pour irradier et colorer par une lampe fluorescente. Lorsque la lumière traversant le substrat de la matrice traverse le film couleur (CF), elle sera colorée. LCD TFT

Un pixel est divisé en couleurs primaires RVB3 (rouge, vert, bleu) et chacune est colorée par le film couleur RVB correspondant. Il s'agit d'une méthode de mélange additif qui utilise un film de couleur pour mélanger la lumière RVB afin d'obtenir différentes couleurs. La lumière du rétroéclairage est divisée en 3 couleurs par le film couleur RVB. L'écran LCD, qui agit comme un modulateur de lumière, équilibre et ajuste la quantité de lumière des 3 couleurs pour obtenir la couleur désirée.

25. Pixels et taille de l'écran

L'écran LCD affiche les images en disposant de nombreux points (la plus petite unité pour afficher du texte et des images) pour former un écran. La plus petite unité de point est appelée pixel. Dans l'affichage couleur, les pixels sont divisés en rouge (R), vert (G) et bleu (B), et les trois couleurs ensemble sont appelées pixels, et la division de ce pixel en 1/3 des points RBG est appelée sous -pixels. Selon le nombre de pixels disposés sur un écran, le nom de l'écran LCD est également différent.