液晶特性研究

1、TN型液晶特性的研究項(xiàng)目名稱：TN型液晶特性的研究專 業(yè)：光信息科學(xué)與技術(shù)指導(dǎo)教師：背景：在1888年，奧地利植物學(xué)家Reinitzer合成了一種奇怪的有機(jī)化合物，它有兩個熔點(diǎn)。把它的固態(tài)晶體加熱到145時，便熔成液體，只不過是渾濁的，而一切純凈物質(zhì)熔化時卻是透明的。如果繼續(xù)加熱到175時，它似乎再次熔化，變成清澈透明的液體。后來，德國物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)了這種白濁物質(zhì)具有多種彎曲性質(zhì)，認(rèn)為這種物質(zhì)是流動性結(jié)晶的一種，由此而取名為Liquid Crystal，即液晶。液晶可分為熱致液晶和溶致液晶。熱致液晶：其受溫度的控制。目前用的較多的是熱致液晶。溶致液晶：根據(jù)濃度情況而取液晶態(tài)的則稱為溶致液晶。液晶

2、的其分子形狀呈棒狀，其排列結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)一定的有序性。液晶按其長棒分子的長軸取向（積聚狀態(tài)）的不同又可分為向列型、近晶型、膽甾型三種。向列型（絲狀）液晶：分子長軸互相平行，但不排列成層，分子可上下、左右、前后移動，大塊樣品呈渾濁狀態(tài)。向列型液晶顯示正單軸晶體的雙折射性質(zhì)。近晶型（層狀）液晶：棒狀分子排列成層狀，分子的長軸方向幾乎與層面垂直，分子間作用力弱，各層面容易滑動。因而呈現(xiàn)二維流體的性質(zhì)，具有高粘度特點(diǎn)，在光學(xué)上顯示出正單軸晶體的雙折射性質(zhì)。膽甾型（螺旋狀）液晶：二維向列型液晶層疊加形成的結(jié)構(gòu)，液晶整體形成螺旋結(jié)構(gòu)，扭曲一周時疊層厚度的一半為一個螺距，近似于可見光波長量級。這種結(jié)構(gòu)是膽甾型液晶

3、具有很大的旋光能力，并可以左右旋之，且螺距隨外界條件變化的改變，出現(xiàn)液晶的色的變化。這種液晶顯示負(fù)單軸晶體的雙折射性質(zhì)。液晶特性液晶的電光效應(yīng)：是指它的干涉、散射、衍射、旋光、吸收等受電場調(diào)制的光學(xué)現(xiàn)象。熱光效應(yīng)激光寫入型膽甾熱變色型電流效應(yīng)動態(tài)散射型（DS）電場效應(yīng)扭曲向列型（TN）垂直排列相畸變效應(yīng)型（ECB）賓主效應(yīng)型（GH）相變型（PC）鐵電效應(yīng)型（FLC）超扭曲向列型（STN）聚合物分散型（PDLC）其中應(yīng)用較廣的有：TFT型主要用于液晶電視、筆記本電腦等高檔產(chǎn)品；STN型主要用于手機(jī)屏幕等中檔產(chǎn)品；TN型主要用于電子表、計(jì)算器、儀器儀表、家用電器等中低檔產(chǎn)品，是目前應(yīng)用最普遍的液晶

4、顯示器件.液晶的熱光效應(yīng)：熱光效應(yīng)是通過加熱或冷卻的手段來改變液晶分子的排列狀態(tài)，從而使其光學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化的現(xiàn)象。表現(xiàn)出明顯的熱光效應(yīng)的晶體有近晶型液晶和膽甾型液晶。在給出溫度變化的同時外加電場，這是產(chǎn)生的光學(xué)效應(yīng)稱為電光熱效應(yīng)。動態(tài)散射效應(yīng)（DS）：將向列型液晶薄層注入帶有透明電極的液晶盒內(nèi)，施加電壓時，液晶層中建立的直流電場，導(dǎo)致液晶本身后雜質(zhì)的離子型空間電荷移動。所加電壓超過液晶的閾值電壓時，液晶折射率發(fā)生改變，形成若干個散射中心，透明的液晶變?yōu)闇啙?。切斷電源后，又恢?fù)到透明狀態(tài)，這一現(xiàn)象稱為向列型液晶的動態(tài)散射效應(yīng)。扭曲向列型場效應(yīng)(TN)：將兩塊偏光鏡P1和P2互呈九十度平行擺放。在

5、偏光鏡P1，P2間注入液晶LC，在不通電時液晶分子呈螺旋狀排列，使光線逐漸扭曲透過偏光鏡。通電的情況下液晶分子會因電場作用順偏光鏡法線方向排列，由于兩塊偏光鏡呈九十度，這時光線不能透過偏光鏡。這種現(xiàn)象稱為扭曲向列型效應(yīng)。垂直排列相畸變效應(yīng)（ECB）:向列型液晶具有單軸晶體的雙折射性。當(dāng)外加電壓超過閾值電壓時，分子發(fā)生旋轉(zhuǎn)，分子長軸會偏離電場方向一定角度，角度隨電壓的增大而增大，使得入射線偏振光由于雙折射變?yōu)闄E圓偏振光，從而有光透過檢偏器，當(dāng)角度為九十度，透射光強(qiáng)度最大，液晶盒完全透明。如果繼續(xù)加大電壓，將產(chǎn)生動態(tài)散射現(xiàn)象，液晶盒又變暗。這種效應(yīng)也稱電控雙折射效應(yīng)。TN的視角:根據(jù)入射光的偏振方

6、向，TN液晶盒有兩種 工作模式。入射光偏振方向平行于基片上液晶分子的長軸方向時，為E模式；入射光偏振方向垂直于基片上液晶分子的長軸方向時，為O模式。液晶的響應(yīng)時間響應(yīng)時間：一般是采用指向矢響應(yīng)時間來估計(jì)，實(shí)際上應(yīng)該為光學(xué)響應(yīng)時間。是液晶顯示器各象素點(diǎn)對輸入信號反應(yīng)的速度，即象素由暗轉(zhuǎn)亮或由亮轉(zhuǎn)暗所需要的時間。響應(yīng)時間越小則使用者在看動態(tài)畫面時越不會有尾影拖拽的感覺。一般將響應(yīng)時間分為兩個部分：上升時間（Rise time）和下降時間（Fall time）；我們所說的響應(yīng)時間指的就是兩者之和。 灰階響應(yīng)階段（GTG）：表示液晶單元從一個角度轉(zhuǎn)換到另一個角度所需時間，即畫面變化有灰階到灰階的轉(zhuǎn)換。灰階響應(yīng)時間效果最能反映動態(tài)顯示。一般顯示器廠商在性能參數(shù)上標(biāo)識的響應(yīng)時間都為灰階響應(yīng)時間。液晶物理特性有序參量：液晶，其分子的質(zhì)心在整個體系里是無序的，無論用什么方法，在什么條件下，液晶分子的排列都不可能百分百的一致。稱這種分子排布的有序程度為“有序參量”，用”S”表示。有序參量與液晶材料、溫度有關(guān)，溫度上升時，有序參量下降，會導(dǎo)致液晶顯示器顯示質(zhì)量的下降。液晶的各向異性介電異向性光學(xué)折射率各向異性液晶的連續(xù)體理論液晶分子排列發(fā)生變化的臨界電場液