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Breve introduzione di cristalli liquidi
Jun 29, 2018

Breve introduzione di cristalli liquidi


Materiali per display a cristalli liquidi e cristalli liquidi

Il principio del materiale a cristalli liquidi e del display a cristalli liquidi

La scoperta di cristalli liquidi
Classificazione dei cristalli liquidi
Effetto fotoelettrico di cristalli liquidi
Il principio di base del display a cristalli liquidi

La scoperta di cristalli liquidi

  Nel 1888, Leni FM, un botanico austriaco, scoprì che al momento del riscaldamento della cristallizzazione del benzoato di colesterolo, si scoprì che a 145,5 gradi centigradi, il cristallo si condensava in un liquido torbido e viscoso e formava un liquido trasparente quando riscaldato a 178,5 gradi centigradi.

Quando Lehmann, un fisico tedesco, osservò la birifrangenza del materiale con un microscopio polarizzatore, chiarì il fenomeno e propose il linguaggio del "cristallo liquido".

Materiale a cristalli liquidi

La scoperta di cristalli liquidi ha una storia di oltre 100 anni, ma si è sviluppata rapidamente negli ultimi 20 anni. Questo perché l'effetto fotoelettrico dei materiali a cristalli liquidi viene scoperto. Quindi è applicato a componenti di bassa tensione e luce e cortocircuiti.

Allo stato attuale, i materiali a cristalli liquidi sono stati ampiamente utilizzati in schermi di computer, orologi elettronici, telefoni cellulari, calcolatrici e altri prodotti elettronici. È diventato un materiale indispensabile per l'esposizione dell'industria.

Materiali di esposizione a cristalli liquidi nella vita

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Il metodo di classificazione del cristallo liquido

  1. classificazione in base alle condizioni di formazione del cristallo liquido

  2. secondo la forma della disposizione molecolare e la classificazione di orde

Classificazione in base alle condizioni di formazione dei cristalli liquidi

Cristallo liquido termotropico Il metodo di raffreddamento viene utilizzato per raffreddare il liquido fuso. Quando la temperatura scende in una certa misura, viene ordinato l'orientamento delle molecole e si ottiene lo stato dei cristalli liquidi.

Cristalli liquidi sciolti Le molecole organiche vengono sciolte in solventi, che aumentano la concentrazione di soluto in soluzione, riducono la concentrazione di solventi e organizzano l'ordine delle molecole organiche per ottenere cristalli liquidi.

Unità strutturali che formano lo stato cristallino liquido

1. asta
2. discoid
3. polimero a catena lunga flessibile composto da molecole a catena lunga o discoide.
4. una membrana formata da autoassemblaggio di una molecola madre

Tre tipi di strutture di cristalli liquidi

nematic:
Le molecole tendono ad essere disposte in una direzione particolare e hanno un lungo intervallo di ordine quadrato. La distribuzione della posizione del centroide della molecola è disordinata e non esiste un ordine di posizione a lungo raggio. Mostra le caratteristiche del liquido ed è fluidità.

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Tre tipi di strutture di cristalli liquidi

  Tipo di steroidi:
Nel colesterico, le molecole lunghe sono piatte e dipendono dall'interazione dei gruppi terminali. L'asse del loro asse lungo viene regolarmente intrecciato nel piano e la direzione dell'asse lungo dei due strati adiacenti è a spirale.

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Tre tipi di strutture di cristalli liquidi:

   Vicino al tipo di cristallo:
Le molecole simili a bastoncelli sono disposte in una struttura a strati parallele l'una all'altra e l'asse lungo della molecola è perpendicolare allo strato. Nello strato, la disposizione delle molecole ha ordine bidimensionale, la posizione della posizione del centroide della molecola è disordinata e le molecole possono muoversi solo in questo strato.

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Effetto fotoelettrico di molecole di cristalli liquidi
Importanti quantità fisiche che descrivono l'effetto fotoelettrico delle molecole di cristalli liquidi:
1. coefficiente dielettrico
2. indice di rifrazione

Le proprietà fotoelettriche delle molecole di cristalli liquidi

La maggior parte delle molecole di cristalli liquidi sono formate da molecole simili a bastoncelli o piatti, quindi le caratteristiche fisiche della direzione parallela o verticale dell'asse molecolare lungo sono diverse, che è il diverso quadrato della struttura molecolare del cristallo liquido.
A causa della struttura anisotropa delle molecole di cristalli liquidi, le molecole di cristalli liquidi hanno proprietà eteroschedastiche in termini di costante dielettrica e coefficiente fotoelettrico.

I fondamenti del display a cristalli liquidi (LCD) a cristalli liquidi

1. Principio di trasmissione luminosa del polarizzatore
2. L'effetto di modulazione del cristallo liquido sulla luce
3. Tre comuni display a cristalli liquidi

Il principio di base del display a cristalli liquidi

Principio di trasmissione della luce del polarizzatore:
Il polarizzatore consente solo alla direzione di polarizzazione di passare attraverso la direzione di polarizzazione parallela alla sua direzione di polarizzazione. Se la direzione di polarizzazione dei due polarizzatori è perpendicolare l'una all'altra, la luce non può passare attraverso le seconde polarizzazioni perché la direzione di polarizzazione della prima luce emessa è perpendicolare alla direzione della polarizzazione dei secondi polarizzatori.

 

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Il principio di base del display a cristalli liquidi

Il cristallo liquido è posto tra due polarizzatori. Nel cristallo liquido nematico, la disposizione delle molecole simili a bastoncelli è parallela l'una all'altra. Se le due bacchette di vetro superiori e inferiori sono perpendicolari l'una all'altra, le molecole di cristalli liquidi verranno trasformate in una spirale in una transizione graduale.

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Il principio di base del display a cristalli liquidi

Se la luce entra e passa attraverso il primo polarizzatore, le molecole di cristalli liquidi cambieranno gradualmente la direzione della polarizzazione. Mentre la luce viaggia lungo la direzione della disposizione molecolare, alla fine la luce verrà emessa dall'altra parte.

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Se viene aggiunta tensione tra le due lastre di vetro, la direzione dell'allineamento molecolare sarà parallela alla direzione del campo elettrico. La luce non passerà attraverso le seconde piastre perché non può essere invertita.

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Il principio di base del display a cristalli liquidi

Il display a cristalli liquidi è l'uso di questa funzione, che è riempita con cristalli liquidi tra le due piastre polarizzanti verticali superiori e inferiori, e utilizza il campo elettrico per controllare la rotazione del cristallo liquido. Diverse dimensioni del campo elettrico formeranno una diversa luminanza in scala di grigi.

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Struttura del display a cristalli liquidi

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Il display a cristalli liquidi è una scatola a cristalli liquidi composta da due vetri elettricamente conduttivi. La scatola è piena di cristalli liquidi. La scatola è sigillata con un materiale sigillante attorno alla scatola, e i due lati esterni della scatola sono attaccati alla polaroid.

Tre comuni display a cristalli liquidi

  TN-LCD (schermo a cristalli liquidi contorti nematici):
TwistedNematic-LCD Viene spesso utilizzato negli orologi elettronici, calcolatrici.

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Tre comuni display a cristalli liquidi.

  STN-LCD (display a cristalli liquidi nematici ultra twistato)
Super TwistedNematic-LCD
Utilizzato nel display del telefono cellulare, schermo di gioco

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Tre comuni display a cristalli liquidi

  TFT-LCD (display a cristalli liquidi di tipo pellicola):
LCD a transistor a pellicola sottile
Utilizzato nel display a cristalli liquidi, fotocamera digitale

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La struttura di TN e STN

I due lati esterni della lastra di vetro nella scatola di cristalli liquidi hanno pezzi polarizzanti, e gli assi polarizzanti dei due polarizzatori sono paralleli l'uno all'altro (caratteri bianchi neri in basso spesso neri) o ortogonali (il Chang Baixing di parole nere in basso bianche) , parallelo o perpendicolare alla direzione di orientamento della superficie della scatola di cristalli liquidi. Il film polarizzante è solitamente costituito da film plastico polimerico in determinate condizioni tecnologiche.

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TN tipo di cristallo liquido

    Il cristallo liquido nematico è inserito a sandwich nel mezzo dei due vetri. La superficie del vetro è rivestita con un film conduttivo trasparente ITO (indio stagno ossido) per l'elettrodo, quindi rivestita con lo strato di orientamento di PI (poliimmide) sul vetro con l'elettrodo a film per disporre il cristallo liquido lungo uno specifico e direzione parallela alla superficie del vetro. Lo stato naturale del cristallo liquido ha una distorsione di 90 gradi. L'uso del campo elettrico può far girare le molecole di cristalli liquidi. La birifrangenza del cristallo liquido cambia con la direzione del cristallo liquido e la direzione di polarizzazione della luce polarizzata si trasforma dopo il tipo di cristallo liquido di tipo TN.

TN tipo di cristallo liquido

Finché viene scelto lo spessore corretto per far cambiare la direzione di polarizzazione della luce polarizzata di soli 90 gradi, è possibile utilizzare due polarizzatori paralleli per rendere la luce completamente incapace di passare. Una tensione sufficientemente grande può anche rendere la direzione del cristallo liquido parallela alla direzione del campo elettrico, in modo che la direzione di polarizzazione della luce non cambi e la luce possa passare attraverso i secondi polarizzatori .

                      

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Tipo di cristallo liquido STN

  Il principio di visualizzazione di STN è simile a quello di TN. È diverso dal fatto che le molecole di cristalli liquidi con effetto di campo di direzione torsionale TN ruotano di 90 gradi di luce incidente, mentre l'effetto di campo direzionale super tortorale STN ruota di 180 ~ 270 gradi della luce incidente.

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Tipo di cristallo liquido STN

Il semplice display LCD TN è di soli due casi in bianco e nero e il display a cristalli liquidi STN implica la relazione tra il materiale a cristalli liquidi e l'interferenza della luce, quindi il colore è principalmente di colore verde chiaro e arancione. Se viene aggiunto un filtro colore al display a cristalli liquidi STN monocromatico, i pixel di visualizzazione monocromatici sono suddivisi in tre subpixel e i colori rosso, verde e blu vengono visualizzati rispettivamente attraverso il filtro colore e quindi il colore del colore completo la modalità può anche essere visualizzata dall'armonizzazione dei tre colori primari.

Tipo TFT a cristalli liquidi

 

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Tipo TFT a cristalli liquidi

   Uno strato di silicio è depositato sul substrato di vetro e una matrice di transistor viene realizzata mediante stampa di litografia e altri processi. Ogni pixel ha un interruttore a semiconduttore, che è simile a un circuito integrato su larga scala. Quindi il cristallo liquido viene perfuso tra due pezzi di vetro. Poiché ciascun pixel può essere controllato direttamente da un impulso punto, ciascun nodo è relativamente indipendente e può essere controllato continuamente. Questo design non solo migliora la velocità di risposta dello schermo di visualizzazione, ma controlla anche accuratamente il livello di grigio del display, quindi il colore del cristallo liquido TFT è più realistico, si chiama il vero colore.

Tipo TFT a cristalli liquidi

Per il filtro a colori TFT-LCD è molto importante, utilizzando tre colori primari rosso, verde, blu, può essere miscelato in una varietà di colori, molti display piatti è usare questo principio per visualizzare il colore, i tre colori sono divisi in tre punti, ognuno ha diverse variazioni in scala di grigi e quindi i tre punti di visualizzazione RGB adiacenti quando il punto. Crea un pixel

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