材料科学与人类文明-第6章 信息材料.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,Wu Jin-Ming,msewjm,*,第六章信息材料,Wu Jin-Ming,msewjm,本章主要内容,信息简介,信息处理技术和材料,信息传递技术和材料,信息存储技术和材料,信息显示技术和材料,Wu Jin-Ming,msewjm,信息简介,信息处理技术和材料,信息传递技术和材料,信息存储技术和材料,信息显示技术和材料,Wu Jin-Ming,msewjm,信 息,烽火、信件、电话、电报、翻译、,e-mail,、,internet,信息既非物质也非能量，却是构成世界的要素,信息的作用？,极大提高劳动生产率,当前的信息发展以,多媒体化,（数据、文字、声音、图像）和,数字化,为主要特征,21,世纪进入,3T,时代,太位信息量,(1Tb=10,12,b),每秒太位信息流,(Tb/s),太赫兹,(THz),高频响应,Wu Jin-Ming,msewjm,信 息,烽火、信件、电话、电报、翻译、,e-mail,、,internet,信息的含义,在自然界，宇宙中的射电源不停地向宇宙空间发射电波。这种电波是射电源存在的信息,花卉的应季荣衰是寒暑交替的信息,人们通过电视、电话、报刊等各种媒体，每时都在获取、加工、传递、利用大量的信息,通过天气预报获取气象信息，可以合理地安排生产、生活,在行政工作中，看材料、学文件是获取信息；作决策、批文件是处理信息；作指示是传递信息,可见，,信息来源于客观世界，范围广大，具有一定的利用价值，可通过载体为人们所获知，用来指导人类认识世界、改造世界,Wu Jin-Ming,msewjm,信 息,烽火、信件、电话、电报、翻译、,e-mail,、,internet,信息的含义,人类认知世界、改造,世界，,就是获取信息、加工信息、发送信息的过程,牛津辞典,：信息就是谈论的事情、新闻和知识,”,韦氏字典,：,“,信息，就是在观察或研究过程中获得的数据、新闻和知识,”,广 辞 苑,：,“,信息是所观察事物的知识,”,辞海,1989,：,“,信息是通信系统传输和处理的对象，泛指消息和信号的具体内容和意义，通常需通过处理和分析来提取,”,广义上，,信息是可通过文字、图像、声音、符号、数据等为人类获知的知识,本质上，,信息是反映现实世界的运动、发展和变化状态及规律的信号与消息,Wu Jin-Ming,msewjm,信 息,烽火、信件、电话、电报、翻译、,e-mail,、,internet,（,1,）普遍性和无限性,（,2,）可传递性和共享性,（,3,）必须依附于某种物体之上,（,4,）是可以加工处理的,信息与数据不是同一个概念,信息与信号不同,“,信息,”,的主要特征,Wu Jin-Ming,msewjm,信息技术,获取处理,存储,显示传输,电子学,微电子学,光电子学,光子学,20,世纪,21,世纪,信息载体：,电子,光子,电子、光子,信息技术很大程度上依赖材料和元器件的发展,信息材料是信息技术发展的基础和先导,Wu Jin-Ming,msewjm,信息技术,信息技术是,收集、处理、存储和传递信息,的技术，,是扩展人类信息器官功能的一类技术,信息器官 人体信息器官的功能 拓展信息器官功能的信息技术,感觉器官 获取信息 感测技术,神经系统 传递信息 通信技术,思维器官 加工,/,再生信息 信息处理技术,效应器官 施用信息 控制技术,Wu Jin-Ming,msewjm,信息技术,每一项信息技术自问世起就一直在推动人类的发展,语言的产生,文字的创造,印刷术的发明,微电子技术、现代通信技术和计算机技术,-,进入新的信息技术革命的高潮,多媒体信息和网络化信息,在当今以数字化、网络化为主要特征的信息化社会中，信息有时比材料、能源更为重要,从属地位,-,主导地位,Wu Jin-Ming,msewjm,信息简介,信息处理技术和材料,信息传递技术和材料,信息存储技术和材料,信息显示技术和材料,Wu Jin-Ming,msewjm,微电子芯片技术与材料,未掺杂,GaAs,半绝缘衬底,n,+,n,+,掺杂,GaAs,AlGaAs,源,极,栅,极,漏,极,栅,源,漏,R,d,R,s,R,g,FET,结构示意图,等效电路,场效应晶体管,(FET),：用于电子线路中交流或直流信号的放大、调制等,MOSFET,金属,(M)-,氧化物,(O)-,半导体,(S),场效应晶体管,掺杂,Si,掺杂,Si,源极，发射极,栅极，基极,漏极，集电极,GaAs,数字电路：,10,6,FET/,芯片,Wu Jin-Ming,msewjm,微电子芯片技术与材料,转移特性曲线,栅电压,V,GS,对漏极电流,I,D,的控制特性,转移特性曲线的斜率,g,m,反映了栅电压对漏极电流的控制作用,g,m,量纲为,mA,/V,，也称跨导，,定义式如下,g,m,=,I,D,/,V,GS,V,DS=const,I,D,=,f,(,V,GS,),V,DS,=const,MOSFET,金属,(M)-,氧化物,(O)-,半导体,(S),场效应晶体管,Wu Jin-Ming,msewjm,微电子芯片技术与材料,衬底材料：单晶硅,绝缘介质,电极材料,互连材料,工艺材料：磨料、光刻胶等,触摸屏材料,Wu Jin-Ming,msewjm,IC,工艺,化学机械抛光技术,磨料组成,氧化剂：,H,2,O,2,、,HNO,3,摩擦剂：,Al,2,O,3,Wu Jin-Ming,msewjm,1,）体缺陷对器件成品率,(Y),的影响,Y=,e,-DA,D-Si,中缺陷密度；,A-,芯片面积,2,）表面缺陷,I,）外生粒子，表面尘埃,清洗、,SCT,II,）晶生粒子,衬底材料,Si,、,SOI,(,绝缘层附着硅,),、,GaN,、,SiGe,对,Si,的要求,晶片直径大,缺陷密度小,几何精度（平整度）高,Wu Jin-Ming,msewjm,栅结构材料,栅绝缘介质层,要求：,低缺陷和缺陷密度、,高介电常数、低漏电流密度、高抗老化抗击穿特性，,与,Si,具有良好的界面特性和低的界面态密度,材料：,SiO,2,(1.5 nm),、,SiON,(,掺,N,氧化硅,),、,Ta,2,O,5,、,TiO,2,、,(Sr,Ba)TiO,3,、,Pb(Zr,Ti)O,3,(PZT),等,栅电极材料,要求：与,Si,兼容、低电阻率,材料：,Al,、多晶,Si,、,Ge,x,Si,1-x,、,W/,TiN,Wu Jin-Ming,msewjm,互连材料,要求,低电阻率,线宽（特征尺寸越小，线宽所占面积越大）,延迟（,250 nm,，,pMOS,门延迟,=15,ps,，而互连延迟,=100,ps,工艺性（易沉积、易刻蚀,),与,Si,衬底相容性（扩散等问题）,材料：,Al(,传统材料,),、,Cu(,新材料，电阻率更低,),以,Cu,代,Al,的问题：,容易向,Si,或,SiO,2,中扩散,(,扩散阻挡层材料：,W,、,Ti,、,Ta,等,),形成,Cu-Si,金属间化合物,粘附性差,刻蚀困难,Wu Jin-Ming,msewjm,触摸屏简单原理,电阻技术触摸屏,电阻触摸屏的主要部分是与,显示器,表面非常配合的,电阻薄膜屏,电阻薄膜屏,是一种多层复合薄膜，以一层玻璃或硬塑料平板作为基层，表面涂有一层透明氧化金属,(ITO,氧化铟，透明导电电阻,),导电层，上面在盖有一层外表面硬化处理、光滑防擦的塑料层、其内表面也涂有一层,ITO,涂层、两层,ITO,涂层间有许多细小,(,小于,1/1000,英寸,),的透明隔离点，将两层导电层隔开绝缘,当手指触摸屏幕时，两层导电层在触摸点位置就有了接触，控制器侦测到这一接触并计算出,(X,Y),的位置，再根据模拟鼠标的方式运作,ITO,透明导电层,硬塑料或玻璃基板,外表硬化处理塑料层,电阻薄膜屏结构示意图,Wu Jin-Ming,msewjm,触摸屏简单原理,表面声波技术触摸屏,声波可在物体表面传输,手触摸到,触摸屏,表面时，可阻碍声波的传输。换能器侦测到这个变化，反映给计算机，进而进行鼠标模拟,Wu Jin-Ming,msewjm,触摸屏简单原理,电容技术触摸屏,利用人体的电流感应进行工作,用户触摸屏幕时，人体电场使用户和触摸屏表面形成耦合电容,电容是高频电流的直接导体，于是手指从接触点吸走一个很小的电流,这个电流分从触摸屏四角上的电极中流出,流经四个电极的电流与手指到四角的距离成正比，控制器对四个电流的比例进行精确计算，得出触摸点的位置,Wu Jin-Ming,msewjm,信息简介,信息处理技术和材料,信息传递技术和材料,信息存储技术和材料,信息显示技术和材料,Wu Jin-Ming,msewjm,信息传递技术和材料,以光子为信息载体，用光纤通信替代电缆和微波通信，,是,20,世纪通信技术的重大进步！,光纤通信历史进展,20,世纪,70,年代,低损耗石英光纤、长寿命半导体激光器,第一代光纤通信,1978,年，光缆长,10 km,，传输率,100 km),无中继传输,Wu Jin-Ming,msewjm,光纤发展阶段,发展阶段,波长,(,m),模数,衰耗,(dB/km),中继距离,(Km),第一阶段,0.85,多模,1.5,10,第二阶段,1.30,单模,0.8,60,第三阶段,1.55,单模,0.16,500,第四阶段,25,3 x 10,-4,2500,一条光纤带宽所容纳信息量相当于全世界无线电带宽的,1000,倍,(25 Tb/s,vs,25,Gb/s,),信息传递技术和材料,Wu Jin-Ming,msewjm,信息传递技术和材料,l,1,l,2,l,3,l,n,l,1,l,2,l,3,l,n,波分复用光纤通信网示意图,1-,外调制分布反馈激光器，,2-,光纤宽带偶合器，,3-,传输,光纤,，,4-,光纤光栅,滤光器,，,5-,检波器,光缆中心能量密度很高，导致布里渊散射、拉曼散射、四波混频等非线性现象,对器件和材料的要求：,新型光纤,(true wave fiber,leaf fiber),、半导体激光器、高速光调制器、光滤波器,Wu Jin-Ming,msewjm,光纤材料,石英玻璃,SiO,2,、,SiO,2,-GeO,2,、,SiO,2,-B,2,O,3,-F,多组分玻璃,SiO,2,-GaO-Na,2,O,、,SiO,2,-B,2,O,3,Na,2,O,红外玻璃 重金属氧化物、卤化物,掺稀土元素玻璃,Er,、,Nd,多模：小容量、近距离,(40 Km,100 Mb/s),单模：,40,Gb/s,、,200 Km,，不需信号放大,Wu Jin-Ming,msewjm,光纤结构,芯 部,光传输通道,包覆层,保护芯部，折射率匹配,保护套,尼龙，保护光纤,芯,包覆层,n,%,掺杂,主要组成,掺杂,主要组成,P,2,O,5,SiO,2,B,2,O,3,SiO,2,0.8,GeO,2,SiO,2,B,2,O,3,SiO,2,1.2,GeO,2,、B,2,O,3,SiO,2,B,2,O,3,SiO,2,1.3,Wu Jin-Ming,msewjm,光纤分类,按,折射率分布分类：阶跃型、渐变型,按,材料分类：玻璃光纤、塑料光纤,Wu Jin-Ming,msewjm,信息简介,信息处理技术和材料,信息传递技术和材料,信息存储技术和材料,信息显示技术和材料,Wu Jin-Ming,msewjm,信息存储技术和材料,硬磁盘技术的发展,时间,19921995199820002003,储存容量,(GB)0.60.95-101050,储存密度,(Gb/in,2,)0.10.84620,数据率,(Mb/s)16100150350500,存取时间,(ms)30201065,数字信息存储要求：高密度、高传输率、长寿命、高擦写次数、低价格,提高存储密度主要依赖于磁介质材料！,Wu Jin-Ming,msewjm,磁介质材料,磁介质材料,磁性氧化物,(,氧化铁,),涂在塑料,/,金属薄片上,(70),超细磁性氧化物粉末、磁性氧化物薄膜,(80),连续磁性介质,CoCrPt,、,CoCrTa,薄膜,(90),Co/,Sm,钐、,Fe/Pt,、,Fe/Cr,、,Co/Cu,多层膜,磁记录,记录传感元件是磁头,在,21,世纪初仍有很强的生命力，利用垂直磁记录、纳米单磁畴技术，再加先进磁头的采用，可能使记录密度达,100Gb/in,2,，所用介质为氧化物磁粉,(,-Fe,2,O,3,、加,Co-,-Fe,2,O,3,、,CrO,2,),、金属磁粉、钡铁氧体粉,Wu Jin-Ming,msewjm,磁盘结构示意图,Liquid lubricant 1-2 nm,类金刚石碳,(,DLC)10-15 nm,Magnetic coating 25-75 nm,Al-Mg/10,m,NiP,or,Glass-ceramic 0.78-1.3 mm,5,m,m,磁盘存储材料,Wu Jin-Ming,msewjm,光盘存储材料,高密度光盘存储材料,磁光存储介质,Pt/Co,、,MnBiAl,稀土掺杂钇铝石榴石,YIG(yttrium aluminum garnet),相变型存储介质,Ge,锗,-Te,碲,-,Sb,锑,In,铟,-Sb-Ag-Te,等,有机存储介质,菁化合物、酞菁化合物、螺环化合物等,磁光记录,记录传感元件是光头,磁光盘介质主要是稀土,-,过渡族金属，如,TbFeCo,、,GdTbFe,、,NdFeCo,最新的是,Pb,/Co,多层调制膜或,Bi,石榴石薄膜,磁光盘的特点在于可重写，可交换介质,Wu Jin-Ming,msewjm,光、磁存储性能比较,光盘,硬盘,磁带,中等性能,0.252 Gb/in,2,25 Mb/s,随机存取,高容量,低价格,可移动,长寿命,(,10,年,),高性能,24 Gb/in,2,150 Mb/s,随机存取,高容量,价格合理,不可移动,寿命较短,中等性能,0.81 Gb/in,2,40 Mb/s,序列存取,高容量,低价格,可移动,长寿命,(,3-5,年,),Wu Jin-Ming,msewjm,光、磁存储性能比较,与磁存储技术相比，光盘存储技术的特点为,1,非接触式读,/,写、擦,2,信息的载噪比,(SNR,，,signal-to-noise ratio),高,3,信息位价格低，,只读式光盘可大量复制,Wu Jin-Ming,msewjm,高分子液晶信息存储示意图,信息存储高分子液晶,侧链型高分子液晶通常具有较高的玻璃化转变温度,利用这一特性，可使它在室温下保存一定工作条件下记录的信息,首先将存贮介质制成透光的向列型晶体,用一束激光照射，,高分子液晶,局部温度升高，熔融成各向同性液体，失去有序度,激光消失后，,高分子液晶,凝结为不透光的固体，记录结构被冻结，所记录的信息在室温下将被永久保存,Wu Jin-Ming,msewjm,信息存储高分子液晶,同光盘相比，采用,热致性侧链高分子液晶,为基材制作信息贮存介质，由于其记录的信息是材料内部特征的变化，因此,可靠性高,不怕灰尘和表面划伤,适合重要数据的长期保存,Wu Jin-Ming,msewjm,信息简介,信息处理技术和材料,信息传递技术和材料,信息存储技术和材料,信息显示技术和材料,Wu Jin-Ming,msewjm,信息显示技术和材料,阴极射线管显示,(CRT-cathode ray tube),场致发射显示,(FED-field effect display),发光二极管显示,(LED-light emitting diode),等离子体显示,(PDP),液晶显示,(LCD-liquid crystal display),Wu Jin-Ming,msewjm,光电显示技术发展历史,100,多年前，德国布朗发明了阴极射线管，开始了光电显示,20,世纪,60,年代，液晶显示,20,世纪,70,年代，扭曲向列液晶显示（,TN-LCD,）,20,世纪,80,年代，超扭曲向列液晶显示（,STN-LCD,）,20,世纪,90,年代，薄膜晶体管有源矩阵液晶显示,(TFT-LCD),近年来，彩色等离子体显示,Wu Jin-Ming,msewjm,显示器件性能评价,亮度,垂直于光束传播方向单位面积发光强度,发光效率,显示器件辐射出的单位能力所发出的光通量,对比度,显示部分和非显示部分的亮度之比,分辨率,单位长度像元数量；显示器件含有的像元数量,灰度,亮度等级，灰度越高，图像层次越分明，颜色越丰富,响应时间,从施加电压到显示图像所需时间,余辉时间,从切断电压到图像消失所需时间,寿命、稳定性,色彩,视角,工作电压和功耗,Wu Jin-Ming,msewjm,工作原理,电子枪发射高速电子，采用垂直,偏转线圈,、水平偏转线圈控制高速电子的偏转角度，高速电子击打屏幕上的磷光物质使其发光,采用电压调节电子束功率，在屏幕上产生明暗不同的光点，形成各种图案和文字,阴极射线管,(,CRT),工作原理,电子枪,加速器,偏转线圈,电压控制,Wu Jin-Ming,msewjm,屏幕上每一像素点都由红,(R),、绿,(G),、蓝,(B),三种涂料组合而成，三束电子束可分别激活这三种颜色的磷光涂料,以不同强度的电子束调节三种颜色的明暗程度，就可得到所需的颜色,倘若电子束瞄准不够精确，就可能打到邻近的磷光涂层，产生不正确的颜色或轻微的重像。因此，,必须对电子束进行精确的控制,阴极射线管,(,CRT),工作原理,Wu Jin-Ming,msewjm,阴极射线管,(,CRT),发光材料,组分,发光色,主波长,nm,发光效率,lm,/W,余辉时间,*,用途,ZnS:Ag,蓝,450,21,S,彩色,CRT,ZnS,:Cu,Al,黄绿,530,17,，,23,S,彩色,CRT,Y,2,O,2,S:Eu,3+,红,626,13,M,彩色,CRT,Zn,2,SiO,4,:Mn,2+,绿,525,8,M,雷达,Y,3,(Al,Ga),5,O,12,:Tb,3+,黄绿,544,-,M,投影管,Y,2,O,3,:Eu,3+,红,626,8.7,M,投影管,Zn,2,SiO,4,:Mn,2+,As,绿,525,-,L,微机,*,余辉时间,用发光强度最大值降至,10%,的时间,S:1,s1 ms;M:1 ms30 ms;L:30 ms1 s,Wu Jin-Ming,msewjm,阴极射线管,(,CRT),的优缺点,分辨率高，亮度高，视角大，色彩范围宽,性能价格比较高,耗电量大,尺寸大，重量大,无法制造较大面积的显示屏,技术上的困难：较大真空玻璃外壳容易破裂,显示面积较大时，扫描频率降低，无法显示运动影像,受电磁场影响，容易发生线性失真,存在辐射,，影响使用者身体健康,CRT,缺点,CRT,优点,Wu Jin-Ming,msewjm,FED,结构：阴极板、肋状隔离器和阳极板,场致发射显示,(,FED),工作原理,微尖阴极,形成强电场并发射电子,带能量电子穿过,真空管,，撞击,阳极屏幕,的,荧光屏阳极,，产生形成图像的光,所用荧光层与,CRT,相同或类似,Wu Jin-Ming,msewjm,场致发射显示,(,FED),材料,发光材料,类似于,CRT,发光材料，但要求更高，因为,FED,大电流并长时间寻址，发光粉库仑负载大,冷阴极材料,微尖密度：,10,6,10,9,/cm,2,材料要求：功函数低、稳定性好、,热导率高、击穿电压高,主要材料：金刚石、硅单晶、,金属钼、碳纳米管阵列,支撑间隔材料,通常是涂有特殊涂层的工程陶瓷,耐强电场,二次电子发射系数低,对沉积电荷的消除能力,Wu Jin-Ming,msewjm,发光二极管显示,(,LED),工作原理,发光二极管是一种把电能转换成光能的固态发光器件,(,晶体管,),一般用半导体材料,在正、负极间加上适当正向电压后，二极管导通，半导体晶片便发光，在透明或半透明的塑料外壳显示出来,Wu Jin-Ming,msewjm,LED,半导体材料是由,III-IV,族化合物，如,GaAs,(,砷化镓,),、,GaP,(,磷化镓,),、,GaAsP,(,磷砷化镓,),等半导体制成的，其,核心是,PN,结,，在一定条件下具有发光特性,在正向电压下，电子由,N,区注入,P,区，空穴由,P,区注入,N,区。进入对方区域的少数载流子（少子）的一部分与多数载流子（多子）复合而发光,半导体材料,E,g,=3.261.63eV,，产生可见光,(,波长,380nm,紫光,780nm,红光,),现有红外、红、黄、绿、蓝发光二极管,蓝光二极管成本、价格很高，使用不普遍,发光二极管显示,(,LED),工作原理,Wu Jin-Ming,msewjm,基本要求,材料导电性易控制,对发射光透明性好,发光跃迁几率高,发光二极管显示,(,LED),材料,常见材料,GaP:ZnO,红光,LED,GaP:N,绿光,LED,GaAsP,红光,LED,InGaAlP,系 橙、黄光,LED,GaN,系 蓝光,LED,Wu Jin-Ming,msewjm,等离子体,(,电离气体,),显示技术,(PDP),基本原理,PDP,显示器的工作原理与日光灯相似,PDP,显示屏上安装数以十万计的等离子管，为发光体,(,像素,),每个发光管有两个玻璃电极，内部充满氦、氖等惰性气体，其中一个玻璃电极上涂有三原色荧光粉,两个电极间加上高电压时，惰性气体放电而形成等离子体,惰性气体放电时产生紫外光，激发显示屏上的红、绿、蓝三原色荧光粉，发出可见光,Wu Jin-Ming,msewjm,优点,：亮度高、色彩还原性好、灰度丰富、画面响应速度快,视野开阔、视角广,(,高达,160,度,),能提供亮丽、均匀、平滑的画面,缺点,：,每一个像素都独立发光，,耗电量大,(,相比,CRT,电子枪而言,),等离子体显示技术,(PDP),的优缺点,Wu Jin-Ming,msewjm,等离子体显示技术,(PDP),材料,气体材料,惰性气体、,Hg,蒸汽,三基色荧光粉材料,要求紫外激发高效发光、余辉时间短、抗紫外线,基板材料,基板玻璃制备过程必须经过厚膜印刷和,高温,烧结,性能参数,日本硝子公司,PD200,美国康宁公司,CS25,标准碱性玻璃,热膨胀系数,(10,-7,K,-1,),83,84,85,密度,(g/cm,3,),2.77,2.88,2.49,退火温度,(,C),620,654,545,软化温度,(,C),830,848,726,Wu Jin-Ming,msewjm,LCD,工作原理,利用液晶的光电效应，通过电场控制像素的明暗来显示图像,液晶,(LCD),显示技术,Wu Jin-Ming,msewjm,LCD,工作原理,液晶显示,(LCD),技术,把液晶放在两个偏振片之间，在向列型液晶中，棒状分子的排列是彼此平行的,如果上下两偏振片定向是彼此垂直的，液晶分子将采取,逐渐过渡的方式,被扭转成螺旋状,Wu Jin-Ming,msewjm,LCD,工作原理,液晶显示,(LCD),技术,光线通过第,1,个偏振片后，被液晶分子逐渐改变偏振方向。光线沿着分子排列方向传播，最终从第,2,个偏振片射出,若两玻璃板间施加电压，液晶分子沿电场方向排列，光线不能扭转，不会通过第,2,个极板,Wu Jin-Ming,msewjm,LCD,工作原理,液晶显示,(LCD),技术,LCD,显示器利用这一特性，在两片相互垂直的偏光板间充满液晶，利用电场控制液晶的转动,不同的电场大小就会形成不同的灰阶亮度,Wu Jin-Ming,msewjm,液晶显示,(LCD),技术,液晶显示器是由上下两片导电,玻璃,制成的液晶盒，盒内充有液晶，四周用胶框密封，盒的两个外侧贴有偏光片,液晶显示器结构,Wu Jin-Ming,msewjm,液晶显示,(LCD),技术,TN-,LCD,(,Twisted,Nematic,-LCD,扭曲向列型,液晶显示器）,常用于电子手表、计算器,常见的三种液晶显示器,STN-,LCD,(,Super,Twisted,Nematic,-LCD,超扭曲向列型,液晶显示器）,常用于手机显示屏、游戏机屏,TFT-,LCD,(,Thin,Film Transistor-LCD,薄膜型,液晶显示器）,常用于液晶显示屏、数码照相机,Wu Jin-Ming,msewjm,TFT-LCD,液晶显示器,在玻璃基片上沉积一层硅，通过印刷光刻工序作成晶体管阵列，,每个像素都设有一个半导体开关,。把液晶灌注在两片玻璃之间,每个像素都可以通过点脉冲直接控制，因而，,每个节点都相对独立，并可以进行连续控制，,这样的设计不仅提高了显示屏的反应速度，同时可以精确控制显示灰度，所以,TFT-LCD,的色彩更逼真，称为,真彩,Wu Jin-Ming,msewjm,彩色滤光片,对于,TFT-LCD,而言，彩色滤光片是很重要的,利用红，绿，蓝三原色，可混合出各种不同的颜色，很多平面显示器就是利用此原理显示色彩,把三种颜色分成独立的三个点，各自拥有不同的灰阶变化，然后把临近的三个,RGB,显示的点当作一个像素,Wu Jin-Ming,msewjm,Wu Jin-Ming,msewjm,固态：,晶态,非晶态,液态,气态,液晶态,液 晶,某些物质受热熔融或被溶解后，获得了液态物质的流动性，但仍可保留晶态物质的分子有序排列，物理性质表现为各向异性，形成兼有晶体和液体部分性质的过渡中间相态，即液晶态,处于,液晶态,状态的物质称为液晶,(liquid crystals),液晶的,主要特征,聚集状态在既类似于晶体，分子呈有序排列；又类似于液体，有流动性,Wu Jin-Ming,msewjm,液晶结构,近晶型 向列型 胆甾型,致晶单元的特点,分子的长,/,宽比,Rl,，呈棒状或近似棒状构象,由于强极性基团、高度可极化基团、氢键等，具有在液态下维持分子有序排列所必需的凝聚力,形成液晶的物质通常具有,刚性的分子结构,导致液晶形成的刚性结构部分称为,致晶单元,3D,有序,1D,有序,2D,有序,Wu Jin-Ming,msewjm,液晶分类,按液晶形成条件，分为,热致型,、,溶致型,两大类,热致型,液晶在某一温度范围形成的液晶态,溶致型,液晶在一定浓度范围内形成液晶态,除了这两类液晶物质外，还有在外力场,(,压力、流动场、,电场,、,磁场,、,光场,等,),作用下形成的液晶,Wu Jin-Ming,msewjm,胆甾相液晶,胆甾醇的衍生物,胆甾醇本身不具有液晶性质，但其酯化物、烷氧基化物均随相变而显示出特有颜色的胆甾相液晶,例如，胆甾醇苯甲酸酯的熔体经冷却，呈现蓝、蓝绿、黄绿、橙红等色彩,胆甾醇分子式,液晶分类,Wu Jin-Ming,msewjm,铁电液晶,由手性分子组成的倾斜近晶相，具有铁电性,在普通高分子液晶分子中引入一个具有不对称,C,原子的基团，从而保证其具有扭曲,C,型近晶型液晶的性质,常用的含不对称,C,原子的原料是手性异戊醇,已合成出席夫碱型、偶氮苯及氧化偶氮苯型、酯型、联苯型、杂环型、环己烷型等铁电性高分子液晶,液晶分类,Wu Jin-Ming,msewjm,