液晶的物理光学性质.pptx

会计学1、液晶显示的物理光学知识§1液晶的概念及其分类2）液晶的分类：/向列液晶：
它的分子排列成层，能上下、左右、前后滑动，它具有明显的电学、光学各向异性，加上其粘度较小，使向列相液晶成为目前显示器件中应用最为广泛的的一类液晶。近晶相液晶：
由棒状或条状分子组成，分子排列成层，层内分子长轴互相平行，方向可以垂直于层面也可以与层面倾斜排列，分子质心位置在层内无序，可以自由平移，具有流动性，但粘度大，分子不易转动，即响应速度慢，一般不适宜制作显示器件。胆甾相液晶：
因其来源于胆甾醇衍生物而得名的，此类液晶分子呈扁平状，排列成层，层内分子互相平行，分子长轴平行于层平面，不同层的分子长轴方向稍有变化，沿层的法线方向排列成螺旋状结构。
胆甾相液晶在显示技术中十分有用，它大量用于向列相液晶的添加剂，它可以引导液晶在液晶盒内形成沿面180o、270o等扭曲排列，制成超扭曲（STN）显示。溶致液晶：
它是将一种溶质溶于一种溶剂而形成的液晶态物质，肥皂水就是一种溶致液晶。
溶致液晶广泛存在于自然界、生物体中，与生命过程中的新陈代谢、消化、吸收、知觉、信息传递等现象密切相关，在生物工程、生命、医疗卫生和人工生命等研究领域备受重视。
溶致液晶目前在显示技术上尚无应用。§2液晶的物理性质2、液晶的各向异性
液晶的分子一般都是刚性的棒状分子，由于分子头尾、侧面所接的分子集团不同，使液晶分子在长轴和短轴两个方向上具有不同的性质，液晶分子是极性分子，由于分子间的作用力，液晶分子集合在一起时，分子长轴总是互相平行的，或有一个择优方向，液晶分子长轴的平均趋向的单位矢量称为该液晶的指向矢。
沿液晶分子长轴方向和短轴方向上的宏观物理性质是不同的，这就是液晶的各向异性的实质。/（1）介电各向异性
介电常数反映了在电场作用下介质极化的程度，的数值可正可负，根据实验发现：不同类型的液晶分子，液晶分子的长轴偏向于平行或垂直于分子电偶极矩（电场的方向）。
我们把偶极矩平行于分子长轴的一类液晶称为正性液晶（NP）；垂直于分子长轴的那一类液晶称为负性液晶（Nn），这两类液晶的电光效应是不同的，在大部分LCD显示屏中，我们加入的是正性液晶。（2）电阻率和电导率
液晶的电阻率ρ的数量级一般为108～1012Ωcm，它接近于半导体和绝缘体的边界。电阻率的倒数为电导率，电阻率常作为液晶纯度的一个检测值，ρ小表示杂质离子较多，也就是液晶的纯度差，一般当ρ<1010Ωcm时，在外电场作用下由于电化学分解会破坏液晶分子结构，直到失去液晶性能为止。
液晶的电阻率也是各向异性的，动态散射就是利用此物理特性。（3）光学折射率的各向异性
光学折射率的各向异性直接影响液晶器件的光学特性，如能改变入射光的偏振状态或偏振方向，能使入射光相应于左旋或右旋进行反射或透射等，它对于液晶器件的电光效应有着重要的决定作用。3、液晶的连续体理论
在分析液晶的物理性质时，忽略组成液晶单个分子的行为，而把排列起来的液晶看成是一个连续的介质，在外场作用下指向矢将发生变化，去除外场后指向矢又恢复到原来的起始状态，这一过程可以把液晶看成相当于一个弹性连续体，并在外力的作用下产生了弹性形变，这与弹簧的性质有些相似。注意的是发生形变需要一定的时间才能完成，这就产生了所谓的响应时间的概念。关于液晶分子在电场作用下分子再排列的理论研究比较复杂，在这里只给出以下结论：我们知道：分子的自由能越小，则分子的物理性质最稳定。
由上式最末一项可知，对于>0的正性液晶施加某一强度以上的电场时，为使自由能最小，液晶分子长轴（指向矢）会发生与电场E平行的再排列；
对于<0的负性液晶施加某一强度以上的电场时，为使自由能最小，液晶分子长轴（指向矢）会发生与电场E垂直的再排列；◆自然光：
一个原子或分子在某一瞬间发出的光本来是有确定振动方向的光波列，但是通常的光是大量原子的无规率发射，是一个瞬息万变、无序间歇过程，所以各个波列的光矢量可以分布在一切可能的方位，平均来看，光矢量对于光的传播方向成对成均匀分布，没有任何一个方位较其它方位更占优势，这种光就叫自然光。
自然光在反射、散射或通过某些晶体时，其偏振状态会发生变化。例如阳光是自然光，但经天空漫射后是部分偏振的，一些室内的透明塑料盒，如录音带盒，在某些角度上会出现斑澜色彩，就是偏振光干涉的结果。//◆偏振光
线偏振光：如果光矢量在一个固定平面内只沿一个固定的方向振动，这种光称为线偏振光，也叫面偏振光或全偏振光，线偏振光的光矢量方向和传播方向构成的平面称为振动面，线偏振光的振动面是固定不变的。部分偏振光：
这是介于偏振光和自然光之间的一种偏振光，在垂直于这种光的传播方向的平面内，各方向的振动都有，但它们的振幅不相等。
值得注意的是，这种偏振光的各方向振动的光矢量之间也没有固定的相位关系，与部分偏振光相对应