液晶材料幻灯片

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,2,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=n2sini2 9、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,3,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

2、分子,原来液晶分子 几乎都是棒状 和盘状的啊,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,8,2.2 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

3、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,11,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,13,2.3 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(tw

4、ist)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：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,18,19,TFT液晶材料,高电阻率 对紫外光

5、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,22,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

6、对称,左手与右手镜面对称,手性分子,非手性对称,手性对称,26,胆甾相,由手性分子构成的向列相液晶 Cholesteric Liquid Crystal,特性： 旋光性 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,28,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

7、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,30,铁电性近晶C相分子结构,特点： 有这样的手性碳 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

8、示： 将线偏振光旋光出射获得亮态,34,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,36,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。