液晶的物理光学性质 ppt课件

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§2液晶的物理性质
液晶显示器原理
1、液晶的有序参量
向列相液晶是圆柱对称的，即体系中存在一根 轴线，我们把平行于该轴的方向（分子长轴）称 为分子的主轴，而圆棒状液晶分子的排列倾向于 平行于主轴方向。
为了描述整个向列相液晶体系中所有分子作为 整体时相对于主轴的取向程度，我们引入了有序 参量S，它与液晶材料、温度有关，具有负温度系 数特性，即当温度上升，有序参量下降，液晶器 件显示质量下降。
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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。
（4）粘滞系数
粘滞系数也是各向异性的，它直接影响液 晶器件的响应速度，是液晶器件最重要的性 能参数之一。
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3、液晶的连续体理论
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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。
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§1液晶的概念及其分类
1）液晶的概念：
它是相对晶体和 液体而言的，简单地 说，液晶是处于一种 介于晶体和液体之间 的物质，一方面它具 有象液体一样的流动 性和连续性，另一方 面又具有晶体的各向 异性。
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2）液晶的分类：
从成分和出现中介相的物理条件来看， 液晶大体可以分为热致液晶和溶致液晶两大 类。
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。
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z
n
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a
o s1(3co2s1) y
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x 各向同性液体的S=0，理想晶体的S=1 液晶的有序参量S一般在0.3～0.8之间。
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2、液晶的各向异性
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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。
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LCD显示原理
1、液晶显示的物理光学知识 2、液晶显示基本原理 3、常见的液晶显示器件 4、液晶显示驱动技术 5、液晶显示器的选购与维护
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1、液晶显示的物理光学知识
液晶的概念及其分类 液晶的物理性质 液晶的光学特性分析(***) 液晶分子的排列方式 液晶器件的电光响应(**)
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。
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（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。
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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。
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胆甾相液晶：
液晶显示器原理
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。
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（2）电阻率和电导率
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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。
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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：
f E＝ 12｛K 1 ( 1 n ) 2 K 2 ( n 2 n ) 2 K 3 ( n 3 n ) 2 ( n • E ) 2 ｝
说明： f E 为液晶分子的自由能；
热致液晶：在显示领域获得广泛应用的是热 致液晶，热致液晶是指当液晶物质加热时， 在某一温度范围内呈现出各向异性的熔体， 热致液晶因分子排列有序状态不同，可分为 向列相液晶、近晶相液晶、胆甾相液晶三大 类。
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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。
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。
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（1）介Leabharlann Baidu各向异性
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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）。