隋俊英——多稳态LCD.doc

长 春 理 工 大 学

科 研 训 练 报 告

材料科学与工程 学院 0706211班
姓 名 隋俊英
时 间 09.12.14—12.27
地 点 西区第一教学楼106
指导教师 宋静

一、内容总结如下：
1.学会了使用以下网络工具进行资料查阅
CNKI中文期刊全文数据库；
万方数据库等。
2. 查阅的资料总结如下：
多稳态LCD
一、液晶显示器工作原理[4]
（一）、液晶的物理特性
液晶的物理特性是：当通电时导通，排列变的有秩序，使光线容易通过；通电时排列混乱，阻止光线通过。让液晶如闸门般地阻隔或让光线穿透。从技术上简单地说，液晶面板包含了两片相当精致的无钠玻璃素材，称为Substrates，中间夹著一层液晶。当光束通过这层液晶时，液晶本身会排排站立或扭转呈不规则状，因而阻隔或使光束顺利通过。大多数液晶都属于有机复合物，由长棒状的分子构成。在自然状态下，这些棒状分子的长轴大致平行。将液晶倒入一个经精良加工的开槽平面，液晶分子会顺着槽排列。
（二）、彩色LCD显示器的工作原理
对于笔记本电脑或者桌面型的LCD显示器需要采用的更加复杂的彩色显示器而言，还要具备专门处理彩色显示的色彩过滤层。通常，在彩色LCD面板中，每一个像素都是由三个液晶单元格构成，其中每一个单元格前面都分别有红色，绿色，或蓝色的过滤器。这样，通过不同单元格的光线就可以在屏幕上显示出不同的颜色。
LCD显示屏包含了在CRT技术中未曾用到的一些东西。为屏幕提供光源的是盘绕在其背后的荧光管。有些时候，会发现屏幕的某一部分出现异常亮的线条。也可能出现一些不雅的条纹，一幅特殊的浅色或深色图像会对相邻的显示区域造成影响。此外，一些相当精密的图案(比如经抖动处理的图像)可能在液晶显示屏上出现难看的波纹或者干扰纹。
现在，几乎所有的应用于笔记本或桌面系统的LCD都使用薄膜晶体管（TFT）激活液晶层中的单元格。TFT LCD技术能够显示更加清晰，明亮的图象。
二、液晶显示器的分类
常见的液晶显示器分为四种：
1.TN-LCD(Twisted Nematic-LCD，扭曲向列LCD)
2.STN-LCD(Super TN-LCD，超扭曲向列LCD)
3.DSTN-LCD(Double layer STN-LCD，双层超扭曲向列LCD)
4.TFT-LCD(Thin Film Transistor-LCD，薄膜晶体管LCD)
其中TN-LCD、STN-LCD和DSTN-LCD三种基本的显示原理都相同，只是液晶分子的扭曲角度不同而已。STN-LCD的液晶分子扭曲角度为180度甚至270度。而TFT-LCD则采用与TN系列LCD截然不同的显示方式。
三、多畴双稳态胆甾相液晶反射显示
多畴双稳态胆甾相液晶反射显示是近几年发展起来的一种反射式液晶显示,它是利用平面织构状态的Bragg反射亮态和焦锥织构状态的散射暗态构成对比态实现显示。其最显著特点是具有零场稳态,从而易实现低功耗反射显示。它无需偏振片,在阳光下可读,并且能够制作在软基底材料上,非常适合电子书等纸片式显示,愈来愈受到人们的广泛关注。虽然这类显示器的前景非常看好,但目前尚处于实验研制阶段。主要存在两个问题:1.驱动电压高[3];2.响应速度慢,目前不适合动态视频显示。为此,许多研究人员在器件结构、驱动电路、材料、制作工艺等方面进行了许多研究。 本文着眼于表面处理型的双稳态反射型胆甾相液晶显示器件的工艺制备,并在此基础上研究工艺参数与胆甾相液晶多畴结构形成的关系。在利用实验室现有的工艺设备和条件,制备了反射型胆甾相液晶显示样屏,确定了制备表面处理型反射型胆甾相液晶显示器件的工艺参数,并给出了各主要工艺实验结果示意图,其中重点讨论了摩擦表面处理工艺参数与多畴结构形成的关系,并给出了初步的结论。
四、多稳态液晶显示器
(一)、历史介绍
爱迪思Advanced Display Systems, Inc.位于美国德州达拉斯市[2]，成立于1992年，由一群经验丰富的教授及RD人员秉着对于FMLCD技术的热诚，配合先进的仪器及实验室，致力于FMLCD技术的开发及提升。
快速多稳态液晶显示器（FMLCD，Fast Multi-Stable Liquid Crystal Display）技术具有非常多的特点，如下：
1.保护眼睛：为一稳定不闪烁的显示器，对眼睛有保护作用，即便长时间阅读也不易有疲劳的现象。其二即便在户外强烈阳光下也能清楚显示信息。
2.屏幕具长效记忆特性：当电源关闭时可永久保存最后一个画面。配合此特性的有效运用，就可将系统做到相当低的电源消耗，非常适用于便携式产品。
3.高分辨率：没有双重影像的问题及驱动技术之配合，分辨率可达200 DPI非常适合需要使用复杂的图形文的显示设备。
4.降低成本：因属反射型LCD，不需用偏光片、彩色滤光片及背光源等，材料使用少，是新一代的绿色环保技术。也因材料使用较少，成本相对较传统的LCD低，适合大量普及化需求之商品。
5.高分辨率、省电：分辨率高，其灰阶可达256阶以上，利用FMLCD可使一般电子书(2颗AAA电池，约3V)之阅读次数高达20,000页，再加上重量轻等特性，非常适用于便携式产品。为一最接近纸张的显示材料，故又称之为「电子纸张」。
目前亚洲地区有4家正式授权厂商供应FMLCD的显示面板及模块，分别为：
1.全台晶像股份有限公司
2.新林科技股份有限公司
3.中华映管股份有限公司
4.富相電子科技（東莞）有限公司
(二)、多稳态液晶材料显示器工作原理
FMLCD和SSCT意思差不多：快速多稳态液晶显示器。首先从胆甾相液晶显示器的多畴结构阐明多稳态液晶显示器的机理和多稳态之间的转换方法。由于这种显示器结构简单，省电，视角宽，有长期的记忆功能，用简单的矩阵就可实现高密度多路驱动，并完成多灰度和彩色显示，因此，它将有广阔的应用前景。
[1]美国ADS公司经过长期的实验和研究，成功地开发了一种新型多稳态液晶显示器（MLCD），并已用于实践。说起来，这里有一个曲折的认识过程。各种液晶显示器的光学状态最终取决于分子在液晶中的排列，这种排列由外加电场和边界条件来支配。边界条件是一个极重要的因素。多数液晶，如扭曲型、超扭曲型的边界是液晶盒上下内表面的取向层，一般是经过定向摩擦处理过的聚酰亚胺。聚合物分散液晶显示器问世后，这种情况发生了变化。液晶分散在聚合物薄膜中密布的微孔里，边界是微孔壁人们设法改变微孔的大小、形状、取向和微孔内壁的性质，并选用不同的液晶得到了一系列有趣和有用的结果，进而又大幅度地减少聚合物在液晶中的比例，直到聚合物只占百分之几时，使得液晶分子连续分布，聚合物成了网状结构，这些网状结构成了液晶的边界。
液晶介于晶体和液体之间的一种物质状态，既具有液体的流动性，在一定程度上又具有晶体的有序性；另一个液晶与晶体的相似性是晶畴结构。在晶体生长过程中，由于杂质、边界、振动和温度变化等因素的影响，一般很难生长成单晶，而是长成多晶畴结构。晶畴的大小和取向是很稳定的，液晶也有类似情形，但不及晶体那样稳定。
畴的对称轴并非完全一致，当畴对称轴有序分布时，反射光分布在以与入射光相应的反射线为轴的椎体内，调整平均折射率和螺距，布拉格反射光的颜色随之变化，可以呈现不同的彩色，这是显示器的亮态；当畴对称轴散乱分布时，只有微弱的反向散射光。绝大部分透过液晶盒被黑色涂料吸收，这是显示器的黑态。当畴对称轴的分布介于这两种极端状态之间时，便构成无穷的稳态，显示器有不通的灰度。这里所讲的每一个状态的稳定性都不是暂时的。只要电场、温度、压力的不均匀性能控制在一定范围内，这种稳态几乎是永久性的是真正的多稳定状态。
如何实现多稳态之间的转换——当加上小于某个阈值的电压U<Uth（阈值电压）一段时间后撤消，显示器维持原有状态不变；当加电压Uth<?U<Uc(相变电压)一段时间后撤消，显示器向黑色变化，系统能量升高；当加电压U>Uc一段时间后撤消，显示器跳到亮态，系统能量降到最低。
综上所述，在实际应用中多稳态液晶显示器有如下特点：1、在零电压下，显示器的每一个像素都可以长期稳定在不同的反射状态（从黑到最亮），加适当的脉冲便可促成不同稳态之间的转换。因此这种显示器可以实现多层次高密度多路驱动。驱动电路也比较简单。不用耗电可长期保持显示内容。2、不用背光源，在环境光照下已十分清晰，若在阳光和前光源照射下，会更加醒目，有很高的对比度，灰度和颜色也可以变化。所以，多稳态液晶显示器可大大节省照明用电和生产费用。3、它不用偏光片，结构简单、视角宽阔、成本较低。
(三)、多畴取向技术[5]

多畴垂直配向模式液晶显示面板及其制造方法，该液晶显示面板包括：一彩膜基板，其表面形成有配向凸起物；一阵列基板，其表面形成有配向凸起物或配向凹部；液晶分子，填充在所述彩膜基板和阵列基板之间；其中，所述液晶分子中加有光／热固化性质的聚合物，位于配向凸起物附近的液晶分子被光／热固化性质的聚合物固定，大致垂直于所述基板。本发明提供的多畴垂直配向模式液晶显示面板及其制造方法有效解决了暗态漏光问题，提高了液晶显示面板的对比度和响应速度。制造方法，包括以下步骤：　ａ）在液晶中加入具有光／热固化性质的聚合物；　ｂ）施加适当电压后，使配向凸起物附近的液晶分子偏转到大致垂直于基板方向；　ｃ）提供一掩膜版隔开配向凸起物区域和其他区域；　ｄ）通过ＵＶ照射或热辐射使液晶中的聚合物与液晶分子交联反应固化，从而使配向凸起物附近的液晶分子的取向固定。
(四)、多稳态显示器的应用
ADS公司已经开发了许多液晶显示器的配方、工艺和专用的生产设备。可以用于小型显示器，如遥控商品价目标牌，车加油站显示，公共汽车站显示；也可以做成小型高密度矩阵显示屏，清晰而省电，可用单元组合法制成各种中型和大型信息显示板，用于长途公共汽车站，火车站，空港的时刻表大型看板；也可以用于航天、空指挥厅、体育场、影剧院、市场、商店、餐厅、宾馆、银行和股票市场的信息显示等。它做为一种新型显示器，可进入许多应用领域。

参考文献：
[1] 范志新《液晶器件工艺基础》.北京.北京邮电大学出版社.2000.
[2] 多稳态液晶显示器--《现代显示》——《high Brightness and Low Voltage Cholesteric Liquid Crystal Displays》美国ADS公司研究开发部.1994年02期:01-03页.
[3] 傅伟涛.《多畴胆甾相液晶显示器件驱动方式的研究》.东南大学.2006.
[4] 万长虹,王天科.《液晶及其显示器原理分析》.微处理机.2005(1).
[5] 宣丽.《液晶物理》--远程教育课件.长春光学精密机械研究所.

二、科研训练心得：
完成什么任务，学会什么，了解什么，掌握什么

目的：
1.学习和掌握使用网络工具查阅资料；
2.查阅
3.了解 ，掌握 。
主要内容：
总结科研训练报告及心得体会并写出。
指导教师评语：

成绩评定 签字 年 月 日
注：本页由教师填写