All you wanna know about LCD s but were afraid to ask Defecten in nematische LC LCD technologie LCD technologie.ppt Sheet 1
1. Applicaties Toename complexiteit LCD computer Rekenmachine Mobiele telefoon LCD technologie.ppt Sheet 2
2. Electro- optische werking LCD (deel 2) LC molecuul : lang gerekt organisch molecuul Licht transmissie polaroids Voltage UIT Transmissie AAN Wat gebeurt er als het voltage wordt aangezet? LCD technologie.ppt Sheet 3
2. Electro- optische werking LCD (deel 4) Effect polaroid Transmissie (%) Voltage UIT Transmissie AAN Voltage AAN Transmissie UIT V start Voltage (V) Wens t.a.v. V start? LCD technologie.ppt Sheet 4
3. Waarom schakelen LC moleculen met voltage in een LCD? (deel 1) 1. Hoe breng je voltage over op LC moleculen? glasplaat transparante electrode InSnO ------------------------ Voltage E -veld V d ++++++++++++++++++ + E-veld E = V d Wens V start en eis E consequentie d? LCD technologie.ppt Sheet 5
3. Waarom schakelen LC moleculen met voltage in een LCD? (deel 2) 2. Wat gebeurt er met een LC molecuul in een E-veld? ε // ε ε // : dielectrische constante parallel aan LC molecuul ε : dielectrische constante loodrecht op het LC molecuul ε = ε // - ε : anisotropie dielectrische constante van het LC molecuul constante Vstart = π grote ε leidt tot lage V start! ε LCD technologie.ppt Sheet 6
3. Waarom schakelen LC moleculen met voltage in een LCD? (deel 3) 3. Hoe maak je een LC molecuul met een grote ε (dus ε // > ε )? Grootte ε wordt bepaald door: 1. Dipoolmoment polaire atoombindingen vb: C - F : fluoride C - OCH 3 : alkoxy C - CN : cyano 2. Polarizeerbaarheid geconjugeerd systeem vb: F : phenylfluoride C N : cyanobiphenyl H C N C N : benzylidenecyanoaniline LCD technologie.ppt Sheet 7
3. Waarom schakelen LC moleculen met voltage in een LCD? (deel 4) 4. Waarom schakelt alleen LC moleculen en geen andere moleculen met ε > 0? toestand van een groot aantal niet LC moleculen in de vloeibare fase Volledige wanorde!! ε molecuul > 0 ε vloeibare fase =? Niet LC molecuul schakelt niet in vloeibare fase!!! toestand van een groot aantal LC moleculen in de vloeibare fase Gedeeltelijke orde! ε molecuul > 0 ε vloeibare fase > 0 LCD technologie.ppt Sheet 8 LC molecuul schakelt in vloeibare fase!!!
3. Waarom schakelen LC moleculen met voltage in een LCD? (deel 5) 5. Blijft een LC molecuul altijd schakelen met voltage? (deel 1) volledige orde gedeeltelijke orde volledige wanorde Welke parameter is van belang? LCD technologie.ppt Sheet 9
3. Waarom schakelen LC moleculen met voltage in een LCD? (deel 6) 5. Blijft een LC molecuul altijd schakelen met voltage? (deel 2) ε // ε ε gem volledige orde gedeeltelijke orde T s-lc T LC-l volledige wanorde ε temperatuur T LC-l LC schakelt als T s-lc < T < T LC-l!! Wensen LC m.b.t. T s-lc en T LC-l? LCD technologie.ppt Sheet 10
1. Opbouw LC molecuul 5. LC materialen (deel 1) X A B A Y A, A : Cyclyhexyl Phenyl Biphenyl N N Pyrimidyl O O Dioxanyl B : H O C N N N C O C C azomethine azo ester Directe koppeling stilbeen H H X,Y : C n H 2n+1 OC n H 2n+1 CN Cl, F OCF 3 alkyl alkoxy cyano halogeen trifluormethoxy LCD technologie.ppt Sheet 11
2. Effect alkyl lengte op T LC 5. LC materialen (deel 2) C n H 2n+1 CN PCH serie CycloHexyl Phenyl n T s-lc T LC-l T LC o C o C o C 1 39-27 < 0 : geen LC fase 2 40 5 < 0 : geen LC fase 3 39 48 9 4 41 42 1 5 31 55 24 6 41 43 2 7 30 55 25 8 31 51 20 9 32 52 20 T LC ( o C) Conclusies 1) lange alkyl staart nodig (n > 4) 2) T LC is laag!! LCD technologie.ppt Sheet 12 Hoe kan T LC worden vergroot?
5. LC materialen (deel 3) 3. Hoe kan T LC worden vergroot? (deel 1) MBBA H T s-lc T LC-l T LC CH 3 O C N C 4 H 9 o C o C o C Methoxy Benzylidene Aniline Butyl 20 43 23 EBBA CH 3 O H C N C 4 H 9 T s-lc T LC-l T LC o C o C o C 38 80 42 LCD technologie.ppt Sheet 13
5. LC materialen (deel 4) 3. Hoe kan T LC worden vergroot? (deel 2) temperatuur (C) EBBA 100 80 60 40 20 0-20 % MBBA in mengsel 0 20 40 60 80 100 T LC = 42 o C LC fase vaste fase vloeibare fase MBBA T T LC = 23 o C LC = 70 o C Eutectisch punt Conclusie : T LC kan worden vergroot door LC moleculen te mengen in de juiste verhouding!!! LCD technologie.ppt Sheet 14
5. LC materialen (deel 5) 4. Effect zijgroep X op ε C 5 H 11 X PCH serie Electronegativiteit H 2,1 F 4,1 X = OCH 3 : ε = 2,3 wat verwacht je als X = OCF 3 voor ε : > 2.3 of < 2.3? X = F : ε = 3,2 wat verwacht je als X = CN voor ε : > 3,2 of < 3,2? n 0.14 0.12 0.1 0.08 0.06 0.04 0.02 0 OCH 3 OCF 3 F CN 0 2 4 6 8 10 12 14 ε dipoolmoment 10-30 Cm HCN 10 HF 6,1 LCD technologie.ppt Sheet 15
5. LC materialen (deel 6) Een LC materiaal in een commercieel LCD moet voldoen aan een groot aantal eisen: -grote ε -grote n -lageη -laget s-lc - hoge T LC-l Een aantal eisen zijn tegenstrijdig - alleen de nematische LC fase - stabiele moleculen (UV, vocht) - nog een aantal andere eisen In een commercieel LCD wordt veelal een LC mengsel van wel 10 tot 15 componenten gebruikt. LCD technologie.ppt Sheet 16
6. Gedetailleerde opbouw LCD (deel 1) Zij aanzicht LCD (niet volgens schaal) Boven aanzicht LCD 0.7 mm glasplaat 5 um lijmlaag Vragen : 1. Hoe zorg je dat de twee glasplaten exact op 5 um afstand worden gehouden? 2. Hoe krijg je het LC mengsel in de LCD? LCD technologie.ppt Sheet 17
6. Gedetailleerde opbouw LCD (deel 2) Zij aanzicht LCD (niet volgens schaal) Boven aanzicht LCD polaroid glasplaat 0.5 mm 0.7 mm spacer 5 um glasplaat polaroid Voltage UIT Voltage UIT Waarom is de transmissie performance van deze LCD zo slecht? LCD technologie.ppt Sheet 18
6. Gedetailleerde opbouw LCD (deel 3) Boven aanzicht LCD Voor juiste orientatie LC moleculen is nodig: 1. Een orientatielaag 2. Preparatie van de orientatielaag 3. Chirale dope Voltage UIT LCD technologie.ppt Sheet 19
1. Orientatielaag (deel 1) 6. Gedetailleerde opbouw LCD (deel 4) Zij aanzicht LCD (niet volgens schaal) polaroid glasplaat 0.5 mm 0.7 mm Orientatielaag : 0.3 um spacer 5 um Materiaal orientatielaag is polyamide glasplaat polaroid Polymerisatie van polyamide orientatielaag H H N R 1 N H + HO C R 2 C OH N R 1 N C R 2 C H H O O H O O LCD technologie.ppt Sheet 20
2. Preparatie orientatielaag (deel 1) 6. Gedetailleerde opbouw LCD (deel 5) Gedeeltelijk gepolymeriseerd polyamide Spinner UV LCD substraat volledig gepolymeriseerd polyamide op LCD substraat LCD technologie.ppt Sheet 21
2. Preparatie orientatielaag (deel 2) 6. Gedetailleerde opbouw LCD (deel 6) Boven aanzicht LCD Zij aanzicht LCD Wrijven Resultaat : goede orientatie LC moleculen Hoe weten LC moleculen welke kant ze moeten opdraaien? LCD technologie.ppt Sheet 22
Draairichting LC moleculen 6. Gedetailleerde opbouw LCD (deel 7) Oplossing : Voeg een optisch actief molecuul toe met de juiste draairichting. H CH 3 N C C C* C 2 H 5 H H Concentratie : 0.2 % Hoe krijg je een kleuren LCD? LCD technologie.ppt Sheet 23
6. Gedetailleerde opbouw LCD (deel 8) Kleuren LCD LCD technologie.ppt Sheet 24
Vraag 1. Hoe bepaal je ε // en ε van een LC mengsel? Aanwijzing : Gebruik een eenvoudige LCD cel. 7. Vraagstukken (deel 1) Vraag 2. In de meeste LCD s worden zogenaamde nematische LC moleculen gebruikt (zie figuur hieronder). Naast de nematische LC fase bestaat er ook een smectische fase (type A en C) die een nog grotere ordening hebben dan de nematische fase. Er zijn zelfs LC mengsels die alle drie de fasen bezitten. Als je een LC mengsel verwarmd welke fase zal dan als eerst bereikt worden, de smectische fase (A of C) of de nematische fase. Geef een toelichting. Smectische fase C : SmC Smectische fase A : SmA Nematische fase : N LCD technologie.ppt Sheet 25
6. Vraagstukken (deel 2) Vraag 3. In het linker gedeelte van het plaatje hieronder zie de Tr-V curve voor een LCD cel waarin de configuratie eronder is weergegeven. Het is ook mogelijk om een Tr-V curve te verkrijgen zoals weergegeven in het rechtergedeelte van het plaatje. Welke LCD cel configuratie hoort hier bij. Geef een toelichting. Transmissie (%) Transmissie (%) Voltage (V) Voltage (V) Voltage UIT Voltage AAN Transmissie AAN Transmissie UIT Voltage UIT Transmissie UIT Voltage AAN Transmissie AAN LCD technologie.ppt Sheet 26
Vraag 4. 6. Vraagstukken (deel 3) Rangschik verbindingen A t/m D in opklimmende grootte voor ε. Geef een toelichting. N C 5 H 11 N CN verbinding A C 5 H 11 CN verbinding B F C 5 H 11 CN verbinding C C 5 H 11 C 5 H 11 verbinding D F F C 5 H 11 LCD technologie.ppt Sheet 27 O O CN verbinding E
8. Webpagina s voor meer informatie http://plc.cwru.edu/tutorial/enhanced/files/lc/intro.htm http://electronics.howstuffworks.com/lcd.htm http://electronics.howstuffworks.com/framed.htm?parent=lcd.htm&url=http://w ww.lci.kent.edu/ LCD technologie.ppt Sheet 28