第3章-光电材料-全.ppt

近晶相液晶是由棒状分子分层排列组成的，层内分子互相平行。分子质心只在层内无序，具有流动性，其规整性近于晶体，是二维有序。 该类液晶的黏度较大，液晶显示中一般不采用这种液晶。 3）近晶相 在显示器件中，最常用的液晶是由简单棒状分子结构组成的向列型液晶；为将这种液晶用于显示器件，需要将棒状分子按照一定的方向排列，通常将它称为相处理。 液晶显示的主要优点是功耗低，所用电压低，在明亮的环境下对比度和分辨率都不错； 缺点是响应速度慢，工作温度范围比较窄，在无光环境下不能显示。 彩色液晶显示为发展方向的主流： 1）在外部电场的作用下材料的光学性质发生变化，通过这种变化改变颜色。 2）彩色的形成依靠外界因素。如采用三基色的缎子束管作光源、使用双折射薄膜等方式实现彩色显示 。 2、液晶调制和开关的工作原理 常见有 4类组合用于实现液晶的彩色显示： 二色性方式； 电控双折射(ECB)； 胆甾方式； 扭曲向列方式； 二色性方式： 通常分宾主型(GH)及二色性液晶两类：将沿分子长轴和短轴方向具有对可见光吸收各向异性的二色性燃料（宾体）溶于一定取向的液晶（主体）中，加电场后，燃料分子随液晶分子改变轴向，从而使燃料的可见光吸收也随着改变。 电控双折射(ECB)： 由于折射率的各向异性，液晶中e光和o光的传输速度不同，两者之间有相位差。液晶盒位于两个正交的偏振片之间，光通过这一组合后， e光和o光相互干涉，于是得到彩色透射光。 胆甾方式： 加电场于胆甾液晶，使其螺距发生变化，从而使一些光学性质发生变化，这些变化构成了液晶彩色显示。 扭曲向列方式： 利用90°扭曲排列向列液晶盒开关，控制通过彩色的偏振膜、双折射膜、彩色薄膜等的光束来实现彩色显示 。 扭曲向列型，简称TN（Twisted Nematic） 液晶显示材料的发展： 为了最大信息显示容量，人们发明了超扭曲向列液晶显示，目前，黑白和彩色超扭曲向列液晶显示器已经能够大量生产 ，广泛用于快译通、办公室自动化等方面。由于超扭曲向列液晶显示器件的响应速度较慢、灰度调节较困难，因而还不能用于显示运动图像。 人们又发明了有源矩阵液晶显示，目前工艺技术比较成熟并已经形成大批量生产的是非晶硅薄膜晶体管型液晶显示(a-SiTFT-LCD)。 近年来薄膜晶体管型液晶显示器件已经广泛用于计算机终端显示、电视机以及一些军用仪器仪表显示中。 决定液晶物理性能的主要因素： 液晶分子的几何形成、极性官能团位置和极性大小、苯环面以及分子之间相互作用等。 在显示应用中液晶材料主要物理参数有： （1）相变温度 相变温度确定液晶态存在的温度范围和各相存在的范围。 （2）黏度 黏度强烈地影响显示器件的电光响应速度。 （3）介电常数 介电常数是液晶材料的主要电学性能参数，它决定着液晶分子在电场中的行为。介电各向异性与温度也有关系。 3. 液晶材料物理性能 （4）折射率 在光频率的作用下液晶分子电极化引起的介电常数?∞和折射率n之间的关系为?∞2=n 。折射率同样具有各向异性。单轴晶体有两个不同的主折射率n0和ne ，分别表示寻常光和非寻常光折射率。 向列液晶和近晶液晶三维空间上的折射率对于寻常光表现为球面，而对于非寻常光则表现为旋转的椭圆体。 胆甾液晶对于寻常光和非寻常光折射率的空间分布（b）。 （5）弹性常数 在向列液晶情况下，分子沿着指向矢方向平衡，不产生形变恢复力。但破坏分子取向有序时，出现指向矢空间不均匀，体系自由能增加，产生指向矢形变恢复能。 （6）阈值电压 加电压后液晶显示器件的透光率达到10%时的电压称为阈值电压。 在一般笔划显示中要求阈值电压低；而图像字符显示中阈值电压要高，以便得到陡峭的光电曲线。 液晶物理性能与液晶分子结构、官能团关系极其密切。实际显示应用中，采用多种液晶混合以改善和控制液晶工作温度范围、响应特性、阈值陡度、视角、对比度等。 常用的液晶材料有几十种，按中心桥键归纳，主要类型有： （1）甲亚胺类 应用于动态散射和电控双折射模式。 （2）安息香酸酯类 中心部两个苯环之间由酯类连接。稳定性好，化合物品种丰富，具有多种性能，混合液晶的主要组分可以得到充分应用。 （3）联苯类和联三苯类 联苯类液晶分子中没有连接基团，因而黏度较低，在扭曲向列液晶显示中得到了广泛的应用。 （4）环乙烷基炭酸酯类 此类液晶化合物特点是黏度小，温度范围宽。 4、液晶材料 （5）苯基环乙烷基类和联苯基环乙烷基类 苯基环乙烷基类液晶中的环乙烷环为反式构型，这类液晶的黏度比联苯类液晶的黏度小，△ n和也相对△ ?小一些。 （6）嘧啶类 此类液晶分子中含有嘧啶环，该类液晶的较大，黏度也较大。这类液晶具有介电各向异性大、温度范围宽、弹性常数比较小。 （7