第2章液晶材料.ppt

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1、2章 液晶材料 重点 液晶分子的构成 各种显示模式中 所使用的液晶材料,结论：1、光的横波、正弦波，A=A0cos(0+wt)2、偏振片3、自然光4、线偏振光5、部分偏振光6、圆偏振光7、椭圆偏振光8、菲涅尔反射定律。n1sini1=n2sini29、正入射时的反射率和透射率10、干涉的必要条件（1）频率相同（2）存在相互平行的振动分量。（3）位相差（P）稳定11、交流电正负之间变化的正弦波。12、交流场中液晶分子的转动,液晶分子的诱导偶极矩P=qd在电场中所受力矩力矩方向垂直于液晶分子与电场所在平面,液晶的分子构造,原子们拉起手来构成棒状或园盘状液晶分子,原来液晶分子几乎都是棒状和盘状的啊！

2、,坚硬部,柔软部分,缝隙部,末端部,刚性部,缝隙部,末端部,液晶的混合技术,得到单质液晶中得不到的功能与性 质，如加宽液晶的温度带、降低黏 度使响应速度加快、获得合适的光 学各向异性等。,通过混合多种单质材料，可以,2.2 显示和液晶材料,TN显示模式,任何显示模式都离不开加电压使液晶分子的排列发生变化，从而产生明暗变化这个共通原理。,1章介绍的扭曲90度的显示模式称为（Twisted Nematic）TN模式,给液晶施加电压时诱导偶极子,电压on,电压off,计算器中的液晶分子,多用正性液晶、介电各向异性大的液晶。,加电压时，分子长轴方向上的介电常数大于短轴方向上的介电常数，这种液晶称为正性

3、液晶。反之为负性液晶。介电各向异性越大、所需驱动电压越低。,计算器中的液晶分子,R=C5H11 英国Gray发明的5CB,具有氰基的液晶化合物（箭头代表电偶极子）,显示用液晶材 料通常由10种 左右的分子组成,2.3 STN液晶材料,通过对TN液晶的改善获得的STN液晶材料，具有陡峻的透过率 电压特性，和大的弹性系数比 K33/K11。,弹性常数,通常弹性常数是物体形变时描述物体坚韧程度的尺度。,向列相液晶位置无序，无压缩性弹性。但方向有序，与分子方位变形相关的弹性存在。,展曲（splay）形变,扭曲(twist)形变,三种形变,一致排列,弯曲(bend)形变,展曲弹性常数：K11扭曲弹性常数

4、：K22弯曲弹性常数：K33,1985年提出适于TN显示的材料具有较大的K33/K11(L/D),具有较大K33/K11的烯属化合物TN材料,光学特性,烯属化合物具有双折射强的特性，即折射率的各向异性大。,光学各向异性介质中，光的行进方向不同行进速度也不同。,折射率大的方向光速慢,折射率小的方向光速快,2.4 TFT液晶材料,液晶与薄膜晶体管TFT(Thin Film Transistor)组成的有源矩阵方式已成为液晶显示的主流。,TFT液晶材料,高电阻率对紫外光的高稳定性（无分解）,如果电阻率不高,盒内电压降减小,电压保持率（液晶上实际电压的维持效果）劣化,材料在紫外光下的分解会产生离子，也

5、会使实效电压下降。,折射率差值,折射率差值过大，大视角处会出现色反转；折射率差值过小，对比度低下。一般0.08为宜。介电常数的各向异性大，驱动电压低。,含氟化合物,为满足上述条件，氰基化合物已不使用，而广泛使用含氟化合物,含氟化合物：高电阻率、低黏度 介电各向异性大、响应速度快F 的电负性强，吸引电子云，在分子内部形成的电偶极子比氰基 CN 化合物的大。,向列相液晶的分子偶极以正、负相同的几率在排列中出现,抵消状态,2.5 手性分子,左右对称,左手与右手镜面对称,手性分子,非手性对称,手性对称,胆甾相,由手性分子构成的向列相液晶Cholesteric Liquid Crystal,特性：旋光性

6、选择反射,螺旋轴,选择反射,波长为1m的光沿螺旋轴入射、通过旋转螺距为1m的右旋扭曲排列液晶时，50%的光透过，剩下50%的光被反射。透过光为左园偏振光，反射光为右园偏振光。,沿螺旋轴入射的、波长与螺距相同的光将以与螺旋轴相同旋转方向的园偏振光形式被反射。,选择反射的利用温度传感器,使旋转螺距为可见光波长范围400700nm,反射光的颜色即可用肉眼观察。一般螺距随温度变化，根据反射的颜色可判定温度。,2.6 铁电与反铁电液晶材料 FLC:Ferroelectric Liquid Crystal,手性近晶相,铁电性近晶C相,分子长轴与层法线夹一定角度,铁电性近晶C相分子结构,特点：有这样的手性碳

7、 C*存在，它的4只 手（键）连接着 4 个不同的原子团。分子偶极子方向与分子长轴垂直。分子偶极矩远比向列相分子的大。,电偶极子与极化,外加电场时，分子的电偶极子转向电场方向，产生电偶极子与分子的连动，同时产生极化。,偶极子与 分子连动 啊！,铁电液晶显示的原理,极化强度PS,分子层,倾角=22.5,铁电液晶显示的特点：获得亮态的方法是利用双折射效果，使线偏振光变为椭圆偏振光。向列相液晶显示：将线偏振光旋光出射获得亮态。,铁电液晶的记忆效应,暗、亮两排列状态为双稳态，即使切断电源最终状态仍被保持，此现象称为记忆效应。记忆效应可用于象计算机上的静态画面储存，具有节能作用。,反铁电液晶：每层极化方

8、向相反的 去极化状态,反铁电液晶的三稳态,电场中的三稳态,反铁电液晶的优点：在铁电液晶中保持某一状态时，由于长期处于一种极化状态使液晶内部的离子定向偏移。即使电压改变方向，也不能消除此影响。这个现象称为烧焦现象。反铁电液晶可用交流电驱动，其暗态又是去极化状态，不会产生烧焦问题。,铁电与反铁电液晶由手性分子组成。能在电场中构成多种平面排列状态。,手性分子,香蕉形分子,也能构成铁电与反铁电液晶,2.7 其它液晶材料,IPS模式的液晶材料In Plane Switch,视角特性优良、电压保持特性好的显示模式。由于保持特性差而在TFT模式中不能使用的氰基化合物在此模式中可使用。,VA模式的液晶材料,加电场时液晶分子为平行基板面的排列。分子长轴方向的介电率小于分子短轴方向的。,温度传感器材料和鱼油,鱼的内脏中可提取胆甾相液晶,温度传感器：胆甾相液晶的选择性反射。,使用液晶的强力纤维,液晶不仅可用于显示，还可用于制作超高强度纤维。其方法是将液晶态的高分子纤维原料在细孔中高速拉出。由于液晶很容易形成分子平行排列，小孔中拉出的纤维具有长分子的顺排结构，这是其高强度的秘密所在。此过程称为液晶纺丝法（纤维本身并不是液晶态）。液晶纺丝制成的纤维可做防弹衣（美国）。抗冲击、耐热、不燃烧、不导电、轻质。,