三大显示技术——液晶、等离子、OLED
第一章液晶显示——独霸一方
1、简介
液晶显示器件〔LCD〕是利用液态晶体的光学各向异性特性，在电场作用下对外照光进展调制而实现显示的。
液晶显示是一种被动的显示，它不能发光，只能使用四周环境的光。它显示图案或字符只需很小能量。正由于低功耗和小型化使LCD成为较佳的显示方式。
液晶显示所用的液晶材料是一种兼有液态和固体双重性质的有机物，它的棒状构造在液晶盒内一般平行排列，但在电场作用下能转变其排列方向。
2、根本学问
液晶的定义
液晶是液态晶体的简称。液晶是指在某一温度范围内，从外观看属于具有流淌性的液体，但同时又是具有光学双折射的的晶态。液晶分为两大类：溶致液晶和热致液晶。前者要溶解在水中或有机溶剂中才显示出液晶状态，而后者则要在肯定的温度范围内呈现出液晶状态。作为显示技术应用的液晶都是热致液晶。
显示用的液晶都是一些有机化合物，液晶分子的外形呈棒状很像“雪茄烟”。宽约格外之几纳米，长约数纳米，长度约为宽度的４～８倍，液晶分子有较强的电偶极矩和简洁极化的化学团，由于液晶分子间作用力比固体弱，液晶分子简洁呈现各种状态，微小的外部能量一—电场、磁场、热能等就能实现各分子状态间的转变，从面引起它的光、电、磁的物理性质发生变化，液晶材料用于显示器件就是利用它的光学性质变化，一般状况下单一液晶材料，即单质液晶满足不了有用显示器件的性能要求，显示器件实际使用的液晶材料都是多种单质液晶的混合体。
液晶的分类
热致液晶可分为近晶相、向列相和胆甾相三种类型，如下图。
近晶相〔SmecticLiquidCrystals〕液晶分于呈二维有序性，分子排列成层，层内分子长轴相互平行，排列整齐，重心位于同一平面内，其方向可以垂直层面，或与层面成倾斜排列，层的厚度等于分子的长度，各层之间的距离可以变动，分子只能在层内前后、左右滑动，但不能在上下层之间移动。近晶相液晶的粘度与外表张力都比较大，对外界电、磁、温度等的变化不敏感。
向列相〔NematicLiquidCrystals〕液晶分子只有一维有序，分子长轴相互平行，但不排列成层，它能上下、左右、前后滑动，只在分子长轴方向上保持相互平行或近于平行，分子间短程相互作用微弱，向列相液晶分子的排列和运动比较自由，对外界电、磁场、温度、应力都比较敏感，目前是显示器件的主要材料。
胆甾相〔CholestericLiquidCrystals〕液晶是由胆甾醇衍生出来的液晶，分子排列成层，层内分子相互平行，分子长轴平行于层平面，不同层的分子的分子长轴方向稍有变化，相邻两层分子，其长轴彼此有一稍微的扭角〔约为１５角分〕，多层扭转成螺旋形，旋转3600的层间距离称螺距，螺距大致与可见光波长相当，胆甾相实际上是向列相的一种畸变状态，肯定强度的电场、磁场也可使胆甾相液晶转变为向列相液晶。胆甾相易受外力的影响，特别对温度敏感，温度能引起螺距转变，而它的反射光波长与螺距有关，因此，胆甾相液晶随冷热而转变颜色。
热致液晶仅在肯定的温度范围内才呈现液晶特性，此时为浑浊不透亮状态，其稠度随不同的化合物而有所不同，从糊状到自由流淌的液体都有，即粘度不同，如图7－15所示，低于温度T1，就变成固体〔晶体〕，称T1为液晶的熔点，高于温度T2就变成清亮诱明各向同性的液态，称T2为液晶的清亮点。LCD能工作的极限温度范围根本上由T1和T2确定。
以下图为热致液晶的形成
液晶的光电特性
假设不考虑由干热而引起液晶分子有序排列的起伏，则利用传统的晶体光学理论完全可以描述光在液晶中的传播，在外电场的作用下，液晶的分子排列极易发生变化，液晶显示器件就是利用液晶的这一特性设计的。
电场中液晶分子的取向
液晶分子长轴排列平均取向的单位矢量ｎ称为指向矢量，设ε∥和ε⊥分别为当电场与指向矢平行和垂直时测得的液晶介电常数。定义介电各向异性Δε：Δε＝ε∥－ε⊥，将Δε?０的液晶称为Ｐ型液晶，它具有正的介电各向异性，Δε?０的液晶称为Ｎ型液晶，它具有负的介电各向异性。在外电场作用下，Ｐ型液晶分子长轴方向平行于外电场方向，Ｎ型液晶分子长轴方向垂直于外电场方向。目前的液晶显示器件主要使用Ｐ型液晶。
线偏振光在向列液晶中的传播
沿着Ｐ型向列液晶长轴方向振动的光波有一个最大的折射率n∥，而对于垂直这个方向振动的光波有一个最小的折射率n⊥，依据晶体光学理论，这种液晶
为单轴的，分子的长轴方向就是光轴，寻常光折射率no＝n⊥，非寻常光折射率ne＝n∥，其折射率的各向异性Δn为：
Δn=n∥－n⊥=ne－no以下图为线偏振光在向列液晶中的传播
如下图，在0≤z≤zo的区域内，液晶沿着指向矢n的方向排列，偏振光振动方向与n成θ角，入射光在x、y方向上电矢量强度可用