液晶是一种有机物,又称为液态晶体。它是某些有机物质在必定温度规模内所出现的中心状况。在这种状况,既具有液体的流动性和连续性,又出现某些晶体的光学性质,例如:光学各向异性、双折射、圆双向色散等,这种物质在电场和温度的效果下能产生各种特别的电光效应和热光效应,运用这些效应到达显现意图。
必定的温度规模是每种液晶物质自己特有的参数,称为该液晶的液晶相。假如温度高于液晶相的上限(称为通明点),液晶就变成一般的通明晶体,失掉上述光学性质,称为各向同性液;假如温度不高于液晶相的下限(称为溶点),液晶就变成一般晶体,失掉流动性。
液晶有三种类型:近晶型、向列型和胆留型。它们各有特色和不同用处,现在用于数字显亦的多为向列型液晶。
液晶数字显现器是一种被动式显现元件,它本身不发光,而仅仅调制环境光,相似于印刷在纸上那样的显现。因而,与其他显现器材比较有以下首要作业特色:
①低电压(36V),微功耗(0.3100μW)。相同的显现面积,其功耗比一般数码管小几十倍至几百倍,适合与C-MOS电路直接般配。可用在一切自动化检测设备数字显现,特别用于电池供电的携带式数字仪器较为抱负。在使用领域中,特别显得有发展前途的是全电子数字手表和袖珍计算器。
②不怕亮光冲刷,可在室表里亮堂环境下运用,其显现明晰度不会随环境亮度添加而削弱,在太阳光下也能明晰地显现。
③体积小、外形薄,为平板型显现。例如手表用数字显现器厚度一般为1.21.6mm,计算器显现器厚度为1.62.2mm,仪器仪表屏厚度为2.2-5mm,引出线可用斑马形导电橡胶引出,运用方便。
④显现面积、字形巨细和位数,在一些规模内不受约束。液晶数字显现器的缺点是:
在内外表刻有电极的两块平板玻璃中心注人约10μm厚的液晶薄层,即构成液晶显现器。字形显现选用7片段显现。
液晶数字显现器按所用的电光效应可分为动态散射效应和歪曲-向列效应二种,按采光方法可分为透射式和反射式。
①动态散射型显现器作业原理:电极未加电压时,液晶分子作有序摆放,显现器呈通明状。当两块对应电极施加电压超越液晶阈值电压时,液晶中离子团(来自添加剂)的推进足以打乱液晶分子摆放,使液晶折射率产生了改变,构成散射中心,从而使入射光产生激烈散射。所以本来通明电极部位就显现出乳白色(相似磨砂玻璃),到达了显现的意图,这便是动态散射效应。当电极电压取消后,液晶分子即康复本来的摆放从头变为通明。若显现器的前后电极均为通明,则称为动态散射型透射式显现器,它须加一恰当后光源,以加强显现的亮度和明晰度,后光源越强显现效果越好。后光源应安放在器材的斜后方,并加一黑色布景以增强对比度,这样显现效果较好。
假如把后电极改为金属膜反射电极,前电极仍为通明电极,这称为动态散射型反射式显现器。它不需求后光源,但有必要充沛的运用环境光,并在整机恰当方位(器材的前上方)加一遮光罩,以形成黑色布景提髙对比度。
②歪曲-向列效应。这种效应归于电场效应,是运用电场的开关来操控线性偏振光的偏振面旋转与否,所以有必要装备检偏振器,现在运用的偏振器得到的是是非对比度。
选用外表摆放技能,把刻有通明电极的玻璃进行外表处理,使液晶分子在液晶盒内的摆放方向出现90°歪曲。当线性偏振光进人歪曲液晶盒后,偏振面旋转了90°,加上电场后,因为正介电各向异性,液晶分子的取向具有和电场方向摆放共同的性质。这时歪曲结构消失,它的旋光效果也就消失,使得线性偏振光能够直接经过液晶盒;去掉电场后,液晶分子摆放康复歪曲结构,又使线°。这种效应叫做歪曲效应,其电光曲线如下图所示。
将歪曲液晶盒置于起、检偏振器之间,改变起、检偏振器的相对方位(正交或平行)就可得到白底黑字(称之正常敞开式)或黑底白字(称之为正常封闭式)的晶示方式。
这种效应仅由分子的介电力矩形成,因而所需电压极低,一般只要3V,电流极微,一般小于1μA或几个μA,这就使歪曲型器材功耗极微小。运用歪曲效应制造的显现器材是现在最优胜、最有发展前途和用得最广的液晶数字显现器材。国外大量生产的液晶手表和袖珍计算器液晶显现器便是选用这种歪曲效应制造的,致使其他小型显现器无法竞赛。
歪曲透射式器材如用后光源应放在器材的正后方,并在光源前面加一个散射膜以扩展视角,室外用的透射式器材应规划安放在整机的恰当方位,以便充沛选用自然光作后光源。
歪曲型显现器与动态散射型显现器比较的缺点是视角较大,只要45°左右,且视角巨细随作业电压与温度下降相应减小。动态散射型尽管视角较大,但作业电源高(1520V),功耗较大,加上因为液晶资料联系,器材寿数较短,因而动态散射型器材现在较少使用。
呼应时刻τr为脉冲电压开端加上算起,到光透过率到达饱满值90%处所需的时刻;
余辉τd为脉冲电压开端去掉,到光透过率削减到光透过值10%处所需的时刻;
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