09FPD第九章.ppt

*液晶分子排列的秩序參數或規則參數(Order Parameter,S) ，則是表示其排列的整齊程度，且因分子的熱運動所引發之 亂度而降低，因而易受分子的結構和形狀之影響，其定義如 下: S=1/2(3cos2θ-1) * S值的大小對於其應用上有很重要的影響，若分子長軸的排列 雜亂不整齊時，S值等於零，分子長軸的排列方向是整齊的， S值為1。 *液晶具有與單軸性結晶相同的光學折射率異方向性的複折射性 (Double Refraction)，單軸性結晶具有n0和ne兩種不同的主折 射率，分別代表正常光和異常光的折射率，其折射率的異方向 性，即所謂的複折射性△n=ne-no 9-3.1 液晶材料的特性及其測量 *折射率異方向性△n0之單軸性向列性和距列型液晶的 光學關係圖 9-3.1 液晶材料的特性及其測量 *△n0之液晶即為負的光學性，空間分怖如下圖，為一膽 固醇型液晶的光學關係示意圖 9-3.1 液晶材料的特性及其測量 *含液晶分子排列受到外力的作用而產生變形狀態，可被比喻 為受到某程度應變的彈力連續體，而液晶分子的三種基本變 形分別是噴射狀態(Splay)，扭轉式狀態(Twist)，和彎曲狀態 (Bend)。其表示其應變和應力間關係的彈性係數分別是k11、 k22、k33 *液晶分子的排列狀態，很容易受到電場、應力和磁場等外在因 素影響而產生變形。 9-3.1 液晶材料的特性及其測量 *液晶分子的三種基本變形或應變的狀態 9-3.1 液晶材料的特性及其測量 *液晶純度的測量方法有: 1.轉移溫度的測量，利用毛細管法及顯微鏡觀察法測定轉移點， 或以雷射光束的透光率法。 2.層析法，例如所謂的紙層析法和薄層層析法。 3.熱量計方式的精密融點測定。 4.電阻係數的測定。 5.氣體層析法。 *一般液晶材料的各種材料的各種液晶相之間的熱力學安定性 順序為 (低溫) C→SH→SI→SB→SC→SA→Cholesteric→Nematic →Isotropic液體(高溫) 9-3.1 液晶材料的特性及其測量 *一般用於測量液晶材料之折射率方法有Jelley型微折射計 和Abbe折射計兩種，其方法是在直角稜鏡和輔助稜鏡面內面 之入射光進行的垂直方位上，以摩擦法作平行配向處理並將 液晶注入其間，如此可得到折射率。 *一般材料的螺旋節距(Pitch,P)可由Cano契形槽法、大曲度 半徑透鏡法、選擇光散亂法和指紋狀組織觀測法 *有較長的螺旋節距之液晶可由Cano契形槽法、大曲度半徑透鏡 法和指紋狀組織觀測法來測量，而對於螺旋節距較短的液晶， 則可由選擇光散亂法來測得。 9-3.1 液晶材料的特性及其測量 *液晶夾於兩片電極基板間，在外加電流下測得其電容為C 和R，則其液晶的介電係數為 ε=C(d/S) 9-3.1 液晶材料的特性及其測量 *彈性係數的測量方法，為首先製作兩種具有平行配列和垂直配列的液晶板，其內含有向列型的液晶材料；若為垂直配列的液晶板且在外加磁場於基板面的平行方向時，則可測得臨界磁場He；若為平行配列的液晶板且在加磁場於基板面的垂直方向， 或於基板面平行方向且垂直於液晶分子長軸方 向時，則可測得臨界磁場Hc(Spaly)和Hc(Twist) *彈性係數(k11、k22、k33)則可經由其與臨界磁場的關係式求得: Hc(S)=(π/d)(k11/△χ)1/2 Hc(T)=(π/d)(k22/△χ)1/2 Hc(B)=(π/d)(k33/△χ)1/2 9-3.1 液晶材料的特性及其測量 *外加磁場所衍生之液晶分子配置或配列情形 9-3.1 液晶材料的特性及其測量 *向列型液晶顯示法的機制有利用動態散射模式的顯示法、分子 軸旋轉模式的顯示法、扭曲構造模式的顯示法、主體和客體效應 模式的顯示法和熱汪學效應的顯示法等… 其中以動態散射模式的顯示法為主流，應用的領域有輸入表示 裝置、非破壞檢查和超音波等… *當加大電壓時，則程現安定循環流的條紋模樣，此一條紋模樣 ，此一條紋模樣在數伏特的電壓範圍內程現靜止安定狀態，在 更高電壓時，安定循環流變成亂流而使區塊開始激烈的搖動，其 靜止狀態稱為韋廉斯區塊(Williams Domain),而搖動狀態稱之 為動態散射效應。 9-3.2 液晶材料之光電科技領域的應用 *液晶顯示元件的動作模式，所用的液晶材料種類以及其物性 9-3.2 液晶材料之光電科技領域的應用 *近年來液晶材料的新用途，也發展到摩擦、摩耗和潤滑材料 等方面應用，液晶材料的一項有趣的物理性質-電粘性效應 (Electrorheological effect,ER)，乃是在外加電場的作用下 ，而其粘度值產生變化，具有此一特性的物質稱之為電粘性 流體。 *液晶的分子結構是多樣化的棒狀或碟盤狀之構