L12-光電顯示材料(2)

1、112 光電顯示材料光電顯示材料(2)(2) 12.1 12.1 受光顯示材料受光顯示材料12.2 12.2 光電顯示材料的發(fā)展前景光電顯示材料的發(fā)展前景212 12 光電顯示材料光電顯示材料(2) 12.1 12.1 受光顯示材料受光顯示材料1*. 液晶顯示材料液晶顯示材料I. 微功率微功率液晶顯示器件液晶顯示器件(LCD: Liquid Crystal Display)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)液晶液晶: 介于晶體和液體之間的中間態(tài)介于晶體和液體之間的中間態(tài)II. 驅(qū)動(dòng)電壓低驅(qū)動(dòng)電壓低III. 易與易與CMOS電路匹配電路匹配IV. 色調(diào)柔和無閃爍色調(diào)柔和無閃爍V. 無軟無軟X射線射線VI. 易于集成易于集

2、成3生活中的液晶顯示材料生活中的液晶顯示材料12 12 光電顯示材料光電顯示材料(2) 12.1 12.1 受光顯示材料受光顯示材料4(1). 液晶分子結(jié)構(gòu)和分類液晶分子結(jié)構(gòu)和分類按形成條件分類：按形成條件分類：A. 熱致液晶熱致液晶 B. 溶致液晶溶致液晶液晶是有機(jī)化合物，是從晶體的熔融狀態(tài)變化液晶是有機(jī)化合物，是從晶體的熔融狀態(tài)變化為各向同性的液體的一種為各向同性的液體的一種中間狀態(tài)中間狀態(tài)，它不具有，它不具有平移有序特性，但是取向有序的。平移有序特性，但是取向有序的。液晶相液晶相I. 向列相向列相II. 膽甾相膽甾相II. 近晶相近晶相按形狀分類：按形狀分類：A. 棒狀棒狀 B. 板狀板

3、狀 C. 碗狀碗狀12 12 光電顯示材料光電顯示材料(2) 12.1 12.1 受光顯示材料受光顯示材料5 向列型：向列型：分子傾向于沿特定分子傾向于沿特定的方向排列，存在長(zhǎng)的方向排列，存在長(zhǎng)程的方向序。分子的程的方向序。分子的質(zhì)心位置分布卻是雜質(zhì)心位置分布卻是雜亂無章的，不存在長(zhǎng)亂無章的，不存在長(zhǎng)程的位置序。表現(xiàn)出程的位置序。表現(xiàn)出液體的特征，具有液體的特征，具有流流動(dòng)性動(dòng)性。12 12 光電顯示材料光電顯示材料(2) 12.1 12.1 受光顯示材料受光顯示材料6 膽甾型：膽甾型：在膽甾相中，長(zhǎng)型分在膽甾相中，長(zhǎng)型分子是扁平的，依靠端基子是扁平的，依靠端基的相互作用，依次平行的相互作用，

4、依次平行排列成層狀。它們的長(zhǎng)排列成層狀。它們的長(zhǎng)軸在平面上，相鄰兩層軸在平面上，相鄰兩層間分子長(zhǎng)軸的取向規(guī)則間分子長(zhǎng)軸的取向規(guī)則地扭轉(zhuǎn)在一起，角度的地扭轉(zhuǎn)在一起，角度的變化呈變化呈螺旋型。螺旋型。12 12 光電顯示材料光電顯示材料(2) 12.1 12.1 受光顯示材料受光顯示材料7 近晶型：近晶型：棒狀分子相互平行棒狀分子相互平行地排列成地排列成層狀結(jié)構(gòu)層狀結(jié)構(gòu)，分子的長(zhǎng)軸垂直于層分子的長(zhǎng)軸垂直于層面。在層內(nèi)，分子的面。在層內(nèi)，分子的排列具有二維有序性，排列具有二維有序性，分子的質(zhì)心位置排列分子的質(zhì)心位置排列則是無序的，分子只則是無序的，分子只能在本層內(nèi)活動(dòng)。在能在本層內(nèi)活動(dòng)。在層間具有一

5、維平移序，層間具有一維平移序，層間可以相互滑移。層間可以相互滑移。12 12 光電顯示材料光電顯示材料(2) 12.1 12.1 受光顯示材料受光顯示材料8 偏振片透光原理：偏振片透光原理：偏振片只允許偏振方向與它的偏振化方向平行偏振片只允許偏振方向與它的偏振化方向平行的光透過，的光透過，如果讓兩個(gè)偏振片的偏振化方向相互如果讓兩個(gè)偏振片的偏振化方向相互垂直，由于第一次出射光的偏振方向與第二個(gè)偏垂直，由于第一次出射光的偏振方向與第二個(gè)偏振片的偏振化方向垂直，光不能通過第二個(gè)偏振振片的偏振化方向垂直，光不能通過第二個(gè)偏振片片(2). 液晶調(diào)制和開關(guān)的工作原理液晶調(diào)制和開關(guān)的工作原理12 12 光電

6、顯示材料光電顯示材料(2) 12.1 12.1 受光顯示材料受光顯示材料9 把液晶放在兩個(gè)偏振片之間，在向列型液晶把液晶放在兩個(gè)偏振片之間，在向列型液晶中，棒狀分子的排列是彼此平行的如果中，棒狀分子的排列是彼此平行的如果上下兩玻璃棒定向是彼此垂直的，液晶分上下兩玻璃棒定向是彼此垂直的，液晶分子將采取子將采取逐漸過渡的方式逐漸過渡的方式被扭轉(zhuǎn)成螺旋被扭轉(zhuǎn)成螺旋狀狀12 12 光電顯示材料光電顯示材料(2) 12.1 12.1 受光顯示材料受光顯示材料10 液晶顯示器就是利用液晶顯示器就是利用這一特性，在上下這一特性，在上下兩片柵欄相互垂直兩片柵欄相互垂直的偏光板之間充滿的偏光板之間充滿液晶，利用

7、電場(chǎng)控液晶，利用電場(chǎng)控制液晶的轉(zhuǎn)動(dòng)制液晶的轉(zhuǎn)動(dòng)不不同的電場(chǎng)大小就會(huì)同的電場(chǎng)大小就會(huì)形成不同的灰階亮形成不同的灰階亮度度12 12 光電顯示材料光電顯示材料(2) 12.1 12.1 受光顯示材料受光顯示材料11液晶顯示器結(jié)構(gòu)液晶顯示器結(jié)構(gòu) 液晶顯示器是一個(gè)由上下兩片導(dǎo)電玻制液晶顯示器是一個(gè)由上下兩片導(dǎo)電玻制成的液晶盒，盒內(nèi)充有液晶，四周用密成的液晶盒，盒內(nèi)充有液晶，四周用密封材料封材料膠框密封，盒的兩個(gè)外側(cè)貼膠框密封，盒的兩個(gè)外側(cè)貼有偏光片。有偏光片。 12 12 光電顯示材料光電顯示材料(2) 12.1 12.1 受光顯示材料受光顯示材料12常見的三種液晶顯示器常見的三種液晶顯示器 (1)

8、TN-LCD(扭曲向列型扭曲向列型液晶顯示器）：液晶顯示器）： Twisted Nematic-LCD 常用于電子手表，計(jì)算器常用于電子手表，計(jì)算器12 12 光電顯示材料光電顯示材料(2) 12.1 12.1 受光顯示材料受光顯示材料13常見的三種液晶顯示器常見的三種液晶顯示器 (2) STN-LCD (超扭曲向列型超扭曲向列型液晶顯示器）液晶顯示器） Super Twisted Nematic-LCD 常用于游戲機(jī)屏常用于游戲機(jī)屏, 手機(jī)顯示屏手機(jī)顯示屏12 12 光電顯示材料光電顯示材料(2) 12.1 12.1 受光顯示材料受光顯示材料14常見的三種液晶顯示器常見的三種液晶顯示器 (3

9、) TFT-LCD (薄膜晶體管型薄膜晶體管型液晶顯示器）：液晶顯示器）： Thin Film Transistor-LCD 常用于液晶顯示屏，數(shù)碼照相機(jī)常用于液晶顯示屏，數(shù)碼照相機(jī)12 12 光電顯示材料光電顯示材料(2) 12.1 12.1 受光顯示材料受光顯示材料15TN型液晶型液晶 向列型液晶夾在兩片玻璃中間，這種向列型液晶夾在兩片玻璃中間，這種玻璃的表面上先鍍有一層透明導(dǎo)電薄玻璃的表面上先鍍有一層透明導(dǎo)電薄膜膜ITO(氧化銦錫氧化銦錫)以作電極之用，然后以作電極之用，然后在有薄膜電極的玻璃上涂在有薄膜電極的玻璃上涂取向?qū)尤∠驅(qū)覲I(聚聚酰亞胺酰亞胺)，以使液晶順著一個(gè)特定且平，以使液

10、晶順著一個(gè)特定且平行于玻璃表面的方向排列。液晶的自行于玻璃表面的方向排列。液晶的自然狀態(tài)具有然狀態(tài)具有90度的扭曲，液晶的雙折度的扭曲，液晶的雙折射率隨液晶的方向而改變，射率隨液晶的方向而改變，結(jié)果偏振結(jié)果偏振光經(jīng)過光經(jīng)過TN型液晶后偏振方向發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。型液晶后偏振方向發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。12 12 光電顯示材料光電顯示材料(2) 12.1 12.1 受光顯示材料受光顯示材料16TN型液晶型液晶 只要選擇適當(dāng)?shù)暮穸仁怪灰x擇適當(dāng)?shù)暮穸仁蛊窆獾钠穹较騽偤闷窆獾钠穹较騽偤酶淖兏淖?0度，就可利用兩度，就可利用兩個(gè)不平行偏光片使得光個(gè)不平行偏光片使得光能夠通過。而足夠大的能夠通過。而足夠大的電壓又可以使

11、得液晶方電壓又可以使得液晶方向與電場(chǎng)方向平行，這向與電場(chǎng)方向平行，這樣光的偏振方向就不會(huì)樣光的偏振方向就不會(huì)改變，光不能通過第二改變，光不能通過第二個(gè)偏光片。個(gè)偏光片。12 12 光電顯示材料光電顯示材料(2) 12.1 12.1 受光顯示材料受光顯示材料17STN型液晶型液晶 STN型的顯示原理型的顯示原理與與TN相類似，不同相類似，不同的是的是TN扭轉(zhuǎn)式向列扭轉(zhuǎn)式向列場(chǎng)效應(yīng)的液晶分子場(chǎng)效應(yīng)的液晶分子是將入射光旋轉(zhuǎn)是將入射光旋轉(zhuǎn)90度，而度，而STN超扭轉(zhuǎn)超扭轉(zhuǎn)式向列場(chǎng)效應(yīng)是將式向列場(chǎng)效應(yīng)是將入射光旋轉(zhuǎn)入射光旋轉(zhuǎn)180270 度。度。12 12 光電顯示材料光電顯示材料(2) 12.1 12

12、.1 受光顯示材料受光顯示材料18STN型液晶型液晶 單純的單純的TN液晶顯示器本身只有黑白兩種情液晶顯示器本身只有黑白兩種情形，而形，而STN液晶顯示器牽涉液晶材料的關(guān)液晶顯示器牽涉液晶材料的關(guān)系，以及光線的干涉現(xiàn)象，因此顯示的色系，以及光線的干涉現(xiàn)象，因此顯示的色調(diào)都以調(diào)都以淡綠色淡綠色與與橘色橘色為主。如果在單色為主。如果在單色STN液晶顯示器加上一彩色濾光片，并將液晶顯示器加上一彩色濾光片，并將單色顯示像素分成三個(gè)子像素，分別通過單色顯示像素分成三個(gè)子像素，分別通過彩色濾光片顯示彩色濾光片顯示紅紅、綠綠、藍(lán)藍(lán)三原色，再經(jīng)三原色，再經(jīng)由三原色比例之調(diào)和，也可以顯示出全彩由三原色比例之調(diào)和

13、，也可以顯示出全彩模式的色彩。模式的色彩。12 12 光電顯示材料光電顯示材料(2) 12.1 12.1 受光顯示材料受光顯示材料192. 電致變色顯示材料電致變色顯示材料電致變色是指再外加電場(chǎng)或電流的作用下物質(zhì)電致變色是指再外加電場(chǎng)或電流的作用下物質(zhì)的光學(xué)性能的光學(xué)性能 (透過率、反射率和吸收率透過率、反射率和吸收率)在可見在可見光范圍內(nèi)產(chǎn)生穩(wěn)定可逆變化的現(xiàn)象光范圍內(nèi)產(chǎn)生穩(wěn)定可逆變化的現(xiàn)象(1). 無機(jī)電致變色材料無機(jī)電致變色材料(2). 電致變色機(jī)理電致變色機(jī)理12 12 光電顯示材料光電顯示材料(2) 12.1 12.1 受光顯示材料受光顯示材料20主要材料有過渡金屬氧化物如主要材料有過

14、渡金屬氧化物如 WO3、MoO3、V2O5、MnO2等等(1). 無機(jī)電致變色材料無機(jī)電致變色材料主要化學(xué)反應(yīng)：主要化學(xué)反應(yīng)：33xxMxeWOM WO著色漂白33xMoOxHxeH MoO(無色無色) (藍(lán)色藍(lán)色)(無色無色) (普魯士藍(lán)普魯士藍(lán))0 x112 12 光電顯示材料光電顯示材料(2) 12.1 12.1 受光顯示材料受光顯示材料21(2). 電致變色機(jī)理電致變色機(jī)理肖特基缺陷肖特基缺陷：一對(duì)帶相反電荷的離子移：一對(duì)帶相反電荷的離子移動(dòng)到晶面而形成一對(duì)空位，但不存在間動(dòng)到晶面而形成一對(duì)空位，但不存在間隙物隙物弗侖克爾缺陷弗侖克爾缺陷：一個(gè)離子：一個(gè)離子(正或負(fù)離子正或負(fù)離子)從其

15、正常位置移動(dòng)到非正常位置從其正常位置移動(dòng)到非正常位置(即間隙即間隙位置位置)，結(jié)果出現(xiàn)空位與間隙原子這一對(duì)，結(jié)果出現(xiàn)空位與間隙原子這一對(duì)缺陷缺陷12 12 光電顯示材料光電顯示材料(2) 12.1 12.1 受光顯示材料受光顯示材料2212 12 光電顯示材料光電顯示材料(2) 12.1 12.1 受光顯示材料受光顯示材料231) 色心模型色心模型F色心色心：由一個(gè)負(fù)離子空位和一個(gè)被束縛：由一個(gè)負(fù)離子空位和一個(gè)被束縛在空位靜電場(chǎng)中的電子所形成。電子和該在空位靜電場(chǎng)中的電子所形成。電子和該空位的結(jié)合形成類似配合物中的能級(jí)，這空位的結(jié)合形成類似配合物中的能級(jí)，這些能級(jí)間的光吸收躍遷顯示出色心的顏色

16、些能級(jí)間的光吸收躍遷顯示出色心的顏色V色心色心：由一個(gè)正離子空位和一個(gè)被束縛：由一個(gè)正離子空位和一個(gè)被束縛在空位上的空穴所構(gòu)成，即從其正常位在空位上的空穴所構(gòu)成，即從其正常位置失去離子后產(chǎn)生吸收光的中心。置失去離子后產(chǎn)生吸收光的中心。12 12 光電顯示材料光電顯示材料(2) 12.1 12.1 受光顯示材料受光顯示材料2412 12 光電顯示材料光電顯示材料(2) 12.1 12.1 受光顯示材料受光顯示材料252) 電荷轉(zhuǎn)移模型電荷轉(zhuǎn)移模型顏色變化過程中起作用的是不同原子價(jià)之顏色變化過程中起作用的是不同原子價(jià)之間發(fā)生的電荷轉(zhuǎn)移，即通過光的吸收，電間發(fā)生的電荷轉(zhuǎn)移，即通過光的吸收，電子從一種

17、過渡金屬離子轉(zhuǎn)移到另一種離子子從一種過渡金屬離子轉(zhuǎn)移到另一種離子而引起兩種離子之間的價(jià)態(tài)變化，從而導(dǎo)而引起兩種離子之間的價(jià)態(tài)變化，從而導(dǎo)致顏色變化。致顏色變化。以普魯士藍(lán)以普魯士藍(lán)Fe4Fe(CN)63 14H2O為例為例2332hvABABFeFeFeFe 12 12 光電顯示材料光電顯示材料(2) 12.1 12.1 受光顯示材料受光顯示材料26電致變色材料的應(yīng)用電致變色材料的應(yīng)用I. 顯示器輕、薄顯示器輕、薄II. 面積大面積大III. 多色顯示多色顯示IV. 視角大視角大V. 非發(fā)射顯示非發(fā)射顯示VI. 容易調(diào)節(jié)灰度容易調(diào)節(jié)灰度缺點(diǎn)：響應(yīng)速度慢缺點(diǎn)：響應(yīng)速度慢12 12 光電顯示材料光電顯示材料(2) 12.1 12.1 受光顯示材料受光顯示材料273. 電泳著色顯示材料電泳著色顯示材料是指懸浮在液體中的微細(xì)粒子在外加直流電場(chǎng)是指懸浮在液體中的微細(xì)粒子在外加直流電場(chǎng)的作用下，按庫(kù)倫力向一側(cè)電極遷移，并附著的作用下，按庫(kù)倫力向一側(cè)電極遷移，并附著于電極表面，顯示面因粒子的顏色而著色。于電極表面，顯示面因粒子的顏色而著色。特點(diǎn)：特點(diǎn)：I. 著色對(duì)比度高著色對(duì)比度高II. 響應(yīng)速度在毫秒量級(jí)響應(yīng)速度在毫秒量級(jí)III. 壽命在達(dá)壽命在達(dá)