液晶分子排列方向如何改变

前言：液晶

在之前的文章中，我们介绍过液晶面板中的液晶分子层两边有电极结构，通过接通电源后向其增加电压使液晶分子产生偏转和位移。而根据液晶分子移动排列的方向使光线通过或遮挡，因此液晶分子能够受到电场作用。

先前我们也提到过液晶材料是一种有机化合物，液晶分子的主要元素为碳（C），其结构细长的棒状。如果对这种棒状的液晶分子施加电压，会产生“电偶极矩”现象，即正负电压之间隔着一定距离形成一对对的特殊形态，这种效应会对液晶分子的电场大小以及方向产生影响与改变。

液晶面板液晶分子层的结构示意图

正是由于电偶极矩现象，当人们在液晶分子层加入电压时，液晶分子内部产生正负两种电极，然后对外界的电场大小与方向开始产生影响，于是改变了液晶分子的行进方向。当电源停止加压后，液晶分子的正电荷向负电荷的方向前进，负电荷朝向正电荷端前进，这样也就改变了液晶分子的排列方向。

液晶分子偏转速度的影响

我们这里以目前液晶显示器中使用率最高、最为常见的TN面板为例，在未施加电压时液晶分子为配向膜的排列状态，即液晶分子与玻璃基板平行并且呈90°扭转。当外界施加电压后，液晶分子就不再收到配向膜的约束，与玻璃基板呈垂直状态，这样液晶分子层就能够起到遮蔽光线的作用，控制光通量。

液晶分子加电压之后形态的变化

而液晶分子从接受到IC芯片的指令到改变状态这一过程所需要的时间，我们称之为“响应时间”，通常TN面板的响应时间相对较短，一般在5ms左右。而PVA、IPS、MVA等广视角面板由于结构的不同（考虑到为增加视角加入的设计等），它们的响应时间会更长，也就是说画面中的拖尾现象相对会更明显。

2ms响应时间适合对画面流畅度要求更高的游戏玩家

当然顺便提到的是，理论上而言液晶分子与玻璃基板呈垂直状态时是完全遮盖住光线，不允许光线通过，从而让显示屏幕显示出黑色，但实际上由于遮挡不是非常完美，因此还是会有少量的光线成为“漏网之鱼”，这样就会出现我们经常提到的“漏光”现象，漏光与液晶面板的制造工艺、材质等诸多因素有关，所以不同等级液晶面板的漏光严重程度也会不同，而厂商通常会采用IC芯片来调节背光源亮度的方式来减少漏光的发生，如当IC检测到画面为全黑色时，会自动降低背光源亮度，这样漏光情况就能够得到有效的控制。

液晶显示的原理及技术(20)

内蒙古科技大学 本科毕业论文 题目：液晶显示的原理及技术学生姓名： 学院： 专业： 班级： 指导教师： 二〇一二年三月

摘要 由于液晶显示技术相对于其他显示技术，具有低压微功耗、平板型结构、无眩光、不刺激眼睛、无电磁辐射和X射线辐射等优点，所以液晶显示已经进入到了我们生活的各个方面。本文主要介绍由液晶的产生发展到液晶显示应用原理及液晶显示技术的发展以及液晶显示技术的未来发展前景。 关键词：液晶；显示技术；发展；

The liquid crystal display technology compared with other display technologies, has low power consumption, a flat plate type structure, no glare, no irritation to the eyes, no electromagnetic radiation and X ray radiation and other advantages, so the liquid crystal display have already entered into every aspect of our lives. This paper mainly introduces the development by the liquid crystal into the liquid crystal display application principle and liquid crystal display technology development as well as the liquid crystal display technology development prospect in the future. Key words：Liquid crystal; Display technology; development

液晶器件制作工艺技术之取向排列工艺论文报告

液晶器件制作工艺技术之取向排列工艺论文报告 指导老师：朱雪萍 10级光电：李全明

液晶取向技术 摘要:从取向层材料、取向原理、取向工艺等方面综述了几种液晶取向技术:摩擦取向技术、倾斜蒸镀法,并阐述其优缺点。最后对未来的取向技术做一个展望。关键词:液晶取向;摩擦法;倾斜蒸镀法;取向层;摩擦取向 从1888年材料液晶态的发现,到1976年夏普的第一个液晶显示器件的诞生,再到目前大屏幕液晶电视的出现并成为市场主导,液晶的研究从未间断。对优良的液晶材料的探寻及其包括光电效应在内的特性研究,成了众多科学家追逐的目标。尽管现在还有不少的理论有待完善,但是仍然阻挡不住液晶显示技术对现代社会的冲击。近年来,从液晶器件制作工艺到液晶材料的研究,每年都有大量的文章和专利出现。液晶显示产品遍布我们生活的每个角落。简单的计算器、家用电器、测量仪器的显示屏、电视机屏幕、电脑显示器、液晶窗帘、车载显示器件、消费电子产品等都离不开液晶显示技术的支持。

液晶取向技术： 液晶的取向技术可以实现整个基板表面液晶分子相对基板形成整齐的排列并具有最佳的夹角,并且有足够的稳定性。只有这样,液晶分子才会在宏观上表现出来其长程有序性。可以说,液晶的取向技术是液晶器件正常工作的必要条件。液晶取向技术涉及到取向层材料的性质、取向层表面的处理方法、界面处的相互作用,是一个综合的过程。液晶取向层的好坏,直接影响着液晶分子在基片表面的排列,从而影响显示器的均一性、色差、对比度、阈值电压、响应时间、视角等特性。目前,工业上采用的取向技术有两大类,一类是传统的摩擦取向技术( rubbing) ,另一类是近年来发展起来的非摩擦取向技术( non2rubbing) 。这两类技术各有优缺点,也各有应用的范围。不同的LCD基板生产线,可以采用的技术也不同。根据液晶分子预倾角的大小,可以分为垂直取向方式和平行倾斜取向方式。平行倾斜取向的分子预倾角于10°,而垂直取向的分子预倾角接近90°。传统的平行取向技术已广泛应用于液晶显示器的生产,但其存在窄视角、低对比度和慢响应时间等问题,因此希望通过垂直取向方式来改善显示对比度以及响应速度。

液晶分子取向排列技术

液晶显示器工业中液晶分子取向排列控制技术的研究进展 金刚王强朱普坤佐邦士勇# （工业大学化工学院 300130 #中国科学院化学研究所工程塑料国家重点实验 室 100080) 在液晶显示器(LCD)的生产过程中，液晶分子的取向控制技术是十分重要的。它不仅关系到液晶分子的响应速度，而且直接影响到LCD的显示品质。图1为扭曲向列型LCD(TN -LCD)的基本结构[1]。其中两块玻璃电极板是用取向膜处理过的，液晶注入其中同时被扭曲成90°。在板的外侧上下各贴有一片偏振片，偏振片的光栅方向相互垂直，并分别与液晶分子的长轴方向相互平行。这样当电路关闭时(a态)，外来光沿着光栅方向通过液晶分子扭曲成90°而通过另一个玻璃板面，看起来是透明的。当电路打开时(b态)，电压值达到阈值电压，液晶分子在电场作用下平行排列(与原位置相垂直)，因此平行光的振动面可以沿着液晶长轴方向而通过，由于偏振片是相互垂直的，因而入射光被挡住，看起来是黑色的。这样一开一关即可产生黑白显示。要实现显示效果，液晶分子需要与基板成一定角度，图2所示为棒状液晶分子的长轴方向与基板的相对位置关系，其中的称为预倾角。该角度的产生是液晶分子与取向膜材料之间相互作用的结果。θ p 它的有无直接关系到LCD的显示容量与显示品质。例如对于液晶分子扭曲成90°的TN-LCD来说θ 应在1-3°左右，而对于液晶分子扭曲成180-270°的超扭曲 p 应在5-30°左右。之所以需要这个角度主要是为向列型LCD(STN -LCD)来说θ p 了防止当液晶分子在外加电压的作用下立起时，由于分子左右任一方向转动的能量等效而发生倾斜畴的向错(畴(domain)指的是液晶中液晶分子的指向矢基本相同的微小区域；向错(disclination)指的是液晶分子的取向在空间的不连续现象[2])[3]。由此可见，LCD之所以能够产生显示效果，在很大程度上取决于液晶分子的取向效果。 好的取向效果可以增大显示容量、提高显示品质。因此从LCD诞生的那一天起，人们就不断地研究如何控制液晶分子的取向，使之可以在外界电场的作用下快速发生响应。到目前为止，工业上得到广泛应用的取向控制技术主要有传统的摩擦法（rubbing）和近年来新发展起来的非摩擦法(non-rubbing)。 1 摩擦法在液晶分子取向控制技术中的应用 1.1摩擦法的起源与发展 在LCD生产的初期由于使用易水解的西夫碱液晶，因此必须使用确保器 系列的无件长期可靠的低熔点玻璃密封剂。那时使用的取向膜材料主要为SiO x 机材料，此种薄膜耐热性好，曾一度作为高可靠性的，能承受低熔点玻璃密封加热温度的取向膜而广为人知。 薄膜的典型形成法是斜向蒸镀法。斜向蒸镀指的是将金属、氧化物、 SiO x 氟化物等无机材料在与基板的法线方向成某个角度的方向上进行蒸镀的工艺[2]，目的是形成倾斜排列的取向膜。斜向排列的SiO 薄膜间形成许多排列规整的“沟 x 槽”结构，液晶分子沿着这些“沟槽”而发生倾斜取向。斜向蒸镀法的主要问题是均匀性和批生产性。因此随着LCD工业的发展人们对取向膜材料提出了更高的性能要求，作为取向膜材料所应具有的特性如表1所示。

液晶分子排列方向如何改变

前言：液晶

在之前的文章中，我们介绍过液晶面板中的液晶分子层两边有电极结构，通过接通电源后向其增加电压使液晶分子产生偏转和位移。而根据液晶分子移动排列的方向使光线通过或遮挡，因此液晶分子能够受到电场作用。 先前我们也提到过液晶材料是一种有机化合物，液晶分子的主要元素为碳（C），其结构细长的棒状。如果对这种棒状的液晶分子施加电压，会产生“电偶极矩”现象，即正负电压之间隔着一定距离形成一对对的特殊形态，这种效应会对液晶分子的电场大小以及方向产生影响与改变。

液晶面板液晶分子层的结构示意图 正是由于电偶极矩现象，当人们在液晶分子层加入电压时，液晶分子内部产生正负两种电极，然后对外界的电场大小与方向开始产生影响，于是改变了液晶分子的行进方向。当电源停止加压后，液晶分子的正电荷向负电荷的方向前进，负电荷朝向正电荷端前进，这样也就改变了液晶分子的排列方向。 液晶分子偏转速度的影响 我们这里以目前液晶显示器中使用率最高、最为常见的TN面板为例，在未施加电压时液晶分子为配向膜的排列状态，即液晶分子与玻璃基板平行并且呈90°扭转。当外界施加电压后，液晶分子就不再收到配向膜的约束，与玻璃基板呈垂直状态，这样液晶分子层就能够起到遮蔽光线的作用，控制光通量。

液晶分子加电压之后形态的变化 而液晶分子从接受到IC芯片的指令到改变状态这一过程所需要的时间，我们称之为“响应时间”，通常TN面板的响应时间相对较短，一般在5ms左右。而PVA、IPS、MVA等广视角面板由于结构的不同（考虑到为增加视角加入的设计等），它们的响应时间会更长，也就是说画面中的拖尾现象相对会更明显。

液晶分子取向排列技术

Progress of Research on Alignment Control Techniques for Liquid Crystal in LCD Liu Jingang,Wang Qiang,Zhu Pukun,Li Zuobang,Yang Shiyong# (School of Chemical Engineering Hebei University of Technology Tianjin 300130 #State Key Laboratory of Engineering Plastics ICCAS Beijing 100080) Abstract The alignment control techniques for liquid crystal in the present LCD industry were summarized. The rubbing and non-rubbing techniques were mainly discussed. The present condition, characteristics, limitations and the developing trends of these techniques were indicated at the same time. Key words LCD,Polymer alignment film,rubbing,non-rubbing 摘要综述了目前国内外液晶显示器(LCD)工业中所广泛使用的液晶分子取向排 列控制技术。主要讨论了摩擦技术与非摩擦技术。对这些技术的发展状况、特点与局限性以及今后的发展趋势进行了较为详尽的论述。 关键词液晶显示器高分子取向膜摩擦法非摩擦法 液晶显示器工业中液晶分子取向排列控制技术的研究进展 刘金刚王强朱普坤李佐邦杨士勇# （河北工业大学化工学院天津 300130 #中国科学院化学研究所工程塑料国家 重点实验室北京 100080) 在液晶显示器(LCD)的生产过程中，液晶分子的取向控制技术是十分重要的。它不仅关系到液晶分子的响应速度，而且直接影响到LCD的显示品质。图1为扭曲向列型LCD(TN -LCD)的基本结构[1]。其中两块玻璃电极板是用取向膜处理过的，液晶注入其中同时被扭曲成90°。在板的外侧上下各贴有一片偏振片，偏振片 的光栅方向相互垂直，并分别与液晶分子的长轴方向相互平行。这样当电路关闭时(a态)，外来光沿着光栅方向通过液晶分子扭曲成90°而通过另一个玻璃板面，看起来是透明的。当电路打开时(b态)，电压值达到阈值电压，液晶分子在电场作用下平行排列(与原位置相垂直)，因此平行光的振动面可以沿着液晶长轴方向而通过，由于偏振片是相互垂直的，因而入射光被挡住，看起来是黑色的。这样一开一关即可产生黑白显示。要实现显示效果，液晶分子需要与基板成一定角度， 称为预图2所示为棒状液晶分子的长轴方向与基板的相对位置关系，其中的θ p 倾角。该角度的产生是液晶分子与取向膜材料之间相互作用的结果。它的有无直接关系到LCD的显示容量与显示品质。例如对于液晶分子扭曲成90°的TN-LCD 应在1-3°左右，而对于液晶分子扭曲成180-270°的超扭曲向列型 来说θ p LCD(STN -LCD)来说θ 应在5-30°左右。之所以需要这个角度主要是为了防止 p 当液晶分子在外加电压的作用下立起时，由于分子左右任一方向转动的能量等效而发生倾斜畴的向错(畴(domain)指的是液晶中液晶分子的指向矢基本相同的微

实验二基片表面处理对液晶分子取向及织构的影响实验

实验二基片表面处理对液晶分子取向及织构的影响实验 实验目的： 1、了解液晶技术行业中用于制备液晶盒的导电玻璃（ITO）表面的各种取向技术； 2、掌握液晶显示器件中导电玻璃基片表面的取向技术，比较不同表面处理技术对液晶排列的影响； 3、了解不同的取向技术对向列型液晶在液晶盒中排列的影响定性认识； 二、实验仪器： USB透射式偏光显微镜、电脑一台、数字频率计数器、DDS函数信号发生器、示波器 三、实验原理： 液晶分子在一个很小区域内的液晶指向矢朝某一方向，另一小区域液晶指向矢朝着另一方向，形成所谓的畴。在偏光显微镜下，这些畴光轴方向的不同使偏振光干涉颜色不同，看起来就是花纹或图案。不同类型的液晶花纹或图案的特征是不一样的，这些花纹或图案称之为织构。向列型液晶的织构，向列型液晶在正交偏光镜下时的织构呈现许多丝状条纹，这些丝或伸或曲，或者像一团乱线。呈现丝状的原因在于向列相分子具有长程取向有序，局部地区的分子趋于沿同一方向排列。两个不同排列取向区的交界处，在偏光显现镜下显示为丝状条纹。 四、实验内容： 1.利用方波信号驱动液晶盒 （1）研究方波幅度对于液晶盒电光特性的影响 将实验一制好的液晶盒拿到偏光显微镜下观察，将示波器的幅值从0V调到20V观察显微镜中液晶盒颜色和间隔子的变化，电压变化范围0.5V的间隔变化，变化快的区域，以0.2V的间隔变化。 （2）研究方波频率对于液晶盒电光特性的影响 调频率，分别选取50、80、120、1000观察液晶盒的变化。用数字式目镜连接偏光显微镜和电脑，向电脑输出液晶盒的变化图，可以保存。用示波器观察方波的频率和电压 2．利用三角波信号驱动液晶盒，分别选取80Hz和120Hz。 3. 利用正弦波信号驱动液晶盒，分别选取80Hz和120Hz。 五、实验步骤： 偏光显微镜的调节：调节载物台的中心使之与光轴同轴，使起偏器与检偏器正交； 观察：将灌有液晶的液晶盒轻放到载物台上，调节好光圈，观察所制作的液晶样品的织构；重复实验步骤，根据实验要求，观察不同情况下液晶的织构。 特别说明：因实验条件的差异，以上图片仅作为参照。 六、实验结果分析： 比较向列液晶在平行摩擦与无摩擦情况下，偏光显微图像的区别，并说明原因。 实验注意事项： 使用偏光显微镜时，灯泡光强不宜调得过大，应及时关闭灯泡电源，以延长灯泡的使用寿命。思考题： 1、液晶在不同表面取向的作用下为什么会呈现不同的图形？为什么在液晶制造业中需要ITO 表面需要取向？ 2、在本次实验中除了我们使用的摩擦机可作为摩擦工具外，还可以用哪些材料作来摩擦平行取向？

液晶高分子(LCP)及其应用

液晶高分子（LCP）及其应用 摘要:液晶高分子是近几十年来迅速兴起的一类高分子材料,由于其本身具有高一系列优异的综合性能以及与信息技术、新材料和生命科学相互促进作用,已成为材料研究的热点之一。本文简要介绍了液晶高分子的类型、特性、主要应用以及液晶高分子发展趋势与展望。 关键词:液晶高分子；分类；特性；应用；发展趋势与展望 1 引言 物质在晶态和液态之间还可能存在某种中间状态，此中间状态称为介晶态，液晶是一种主要的介晶态。液晶即液态晶体，既具有液体的流动性，又具有晶体的各向异性［1］（如介电常数各向异性，折射率各向异性等）。自从1888年奥地利植物学家F.Reinitzer在合成苯甲酸胆甾醇时发现了液晶后,人们一直从事低分子液晶的研究,直至1941年提出液晶态存在于聚合物体系中,人们才开始进入了对高分子液晶的研究［2］。然而其真正作为高强度、高模量的新型材料,是在低分子中引入高聚物,合成出液晶高分子后才成为可能的。20世纪70 年代DuPont 公司首次使用各向异性的向列态聚合物溶液制出商品纤维——Fiber，紧接着纤维Kevlar 的问世及其商品化,开创了液晶高分子(以下简称LCP) 研究的新纪元。然而由于Kevlar 是在溶液中形成需要特定的溶剂,并且在成形方面受到限制,人们便把注意力集中到那些不需要溶剂,在熔体状态下具有液晶性,可方便地注射成高强度工程结构型材及 高技术制品的热致性液晶高分子上。1975 年Roviello阿首次报道了他的研究成果。次年Jackson 以聚酯为主要原料合成了第一个具有实用性的热致性芳香族共聚酯液晶,并取得了专利［3］。而今,LCP 已成为高分子学科发展的重要分支学科,由于其本身具有高强度、高模量、耐高温、低膨胀系数、良好的介电性、阻燃性等一系列优异的综合性能［4］及与信息技术、新材料和生命科学相互促进作用,已成为材料研究的热点之一。 2 液晶高分子的分类［5，6］ 2.1 第一种分类法——热致型和熔致型 按液晶形成的条件，可将高分子液晶分为热致型液晶和熔致型液晶 （1）热致型液晶通过加热而呈现液晶态的物质称为热致型液晶。多数液晶是热致型液晶。 （2）熔致型液晶因加入溶剂（在一定温度范围内）而呈现液晶态的物质其称为熔

高分子的取向结构和液晶结构

高分子的取向结构和液晶结构 一、高分子的取向结构 1、概念 高分子的取向是指在外力（拉伸、牵引、挤出）作用下，其大分子链、链段或结晶高分子中的晶体结构沿外力作用方向排列的现象。 高分子链在伸展状态下，其长度是宽度的几百、几千乃至几万倍，因此在结构上具有悬殊的不对称性。在诸如挤出、牵伸、压延、吹塑等在外力作用下均可发生分子链的取向现象。 取向态和结晶态尽管都与高分子的有序排列有关，但它们的有序程度不同。取向态是一维或二维在一定程度上有序，而结晶态则是三维有序。 通常，对于未取向的高分子材料来说，链段的取向是随机的，这样的材料客观上是各相同性的，而取向的高分子材料，其链段在某些方向上择优取向，呈现各向异性。 2、取向高聚物的性能 对于取向的高分子材料来说其力学性能、光学性质及热性能等方面发生了较大的变化。比如在力学性能中，抗张强度和疲劳强度在取向方向上显著增加，而与取向方向相垂直的方向则下降。因此，人们可以通过取向现象来改善产品的某些性能。 3、取向方式 取向方式分为单轴取向和双轴取向。单轴取向是指材料只沿一个方向拉伸，长度增加，厚度和宽度减少，大分子链或链段沿拉伸方向择优取向。双轴取向是指材料沿两个垂直的方向拉伸，面积增加，厚度减少，大分子链或链段倾向于与拉伸平面平行排列。单轴取向可通过单向拉伸等方法在材料的一维方向上施以应力来实现，如合成纤维中的牵伸是单轴取向。而双轴取向长常通过双向拉伸、吹塑等过程来实现，用于薄膜制品。 4、高分子的取向机理 取向过程是分子在外力作用下的有序化过程。外力除去后，分子热运动使分子趋向于无序化，即称为解取向过程。同时取向的过程是在外力作用下运动单元运动的过程。必须克服高聚物内部的粘滞阻力，因而完成取向过程要一定的时间。 4.1 各取向单元的取相机理

电场对铁电液晶分子排列的影响

第12卷　第1期液　晶　与　显　示V o l112,N o11 　1997年3月Ch inese Jou rnal of L iqu id C rystals and D isp lays　M ar1,1997电场对铁电液晶分子排列的影响α 李建军　邵喜斌　黄锡珉 (中国科学院长春物理研究所,长春　130021) (北方液晶工程研究开发中心,长春　130021) 摘 要 本文通过在铁电液晶相变过程中施加交变电场的方法,研究了电场对铁电液晶分子排列的作用。实验表明在液晶相变点附近施加低频交变电场,能够使铁电液晶分子形成均匀排 列,从而提高了铁电液晶器件的记忆效应与对比度,最后我们给出了合理的理论解释。 关键词　铁电液晶(FL C),分子排列,准书架式结构 1　引 言 自1980年C lark与L agerw all发现了铁电液晶的表面双稳[1]现象以来,铁电液晶显示器以其响应速度快、记忆特性好和对比度高等特点,显示出将具有广阔的应用价值,在当时引起了人们的极大关注,曾被誉为是下个世纪最有发展潜力的液晶显示器[2]。但十几年过去了,铁电液晶显示器并没有真正的走入市场,其中主要的技术原因是很难得到均匀的分子排列[3]。为解决这一难题,国内外的科学工作者一直在努力寻找有效的办法。本文报道了利用铁电液晶材料具有宏观自发极化的特点,在液晶注入的过程中,对液晶盒施加交变电场,利用电场力的作用使液晶分子排列一致。实验结果表明这种方法对铁电液晶分子的取向确实起到了很有意义的影响,实验得到了均匀排列的分子取向织构。 2　实验部分 实验中使用的铁电液晶材料是SCE-9(from M erck com p any)其相变顺序为:I so(114 铁电液晶盒的制作过程如下: 1)将涂有ITO的玻璃基板在匀胶机上均匀涂上聚酰亚胺(P I)后,在300℃的环境下将基板固化2个小时;然后在摩擦机上进行摩擦,对液晶盒两玻璃基板上的摩擦为平行方向摩擦(预倾角大约为3°),最后封盒制成待用的液晶样品盒。 2)将未灌注液晶的空样品盒放入自制的控温系统中,当系统处于130℃的时候,将铁α1997年2月14日收到