液晶材料

手性分子
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。
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。
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
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。
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。
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
扭曲(twist)形变
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 具有较大K33/K11的烯属化合物TN材料 提出适 于TN显 示的材 料具有 较大的 K33/K11 (L/D)
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
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400~700nm, 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 铁电与反铁电液晶材料
FLC:Ferroelectric Liquid Crystal 手性近晶相
分子长轴与层 法线夹一定角度
铁电性近晶C相
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。
三种形变
一致排列
展曲（splay）形变
极化强度PS 倾角=22.5
分子层
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。
向列相液晶显示： 将线偏振光旋光出射获得亮态。
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。
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
t 2n1 n2 n1
（2）存在相互平行的振动分量。 0 108 s
折射率大的 方向光速慢
异性介质 中，光的 行进方向
折射率小的 方向光速快
不同行进 速度也不 同。
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。
TFT液晶材料
•高电阻率 •对紫外光的高稳定性（无分解）
如果电阻率不高
2.2 显示和液晶材料
TN显示模式 1章介绍的扭曲90度的显示模式 称为（Twisted Nematic）TN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。
给液晶施加电压时诱导偶Leabharlann Baidu子
电压off
电压on
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。
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、
抵消
负相同的几率
状态
在排列中出现
2.5 手性分子
左右对称 左手与右手镜面对称
手性分子
非手性对称
手性对称
胆甾相 由手性分子构成的向列相液晶
（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
r n 2 n1 n2 n1
液晶分子的诱导偶极矩P=qd
在电场中所受力矩
L

PE sin

PE
力矩方向垂直于液晶分子与电场所在平面
2.1 液晶分子的基本骨骼
液晶的性质
液体的流动性、固体的各向异性 有机化合物：主要含C、H、O、N
也含F、Cl
H 有1只手 O 有2只手 C 有4只手
液晶的分子构造 原子们拉起手来构成棒状或园盘状液晶分子
原来液晶分子 几乎都是棒状 和盘状的啊！
末端部 缝隙部
刚性部 坚硬部
缝隙部 末端部
柔软部分
液晶的混合技术
通过混合多种单质材料， 可以 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。
加电压时，分子长轴方向上的 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。
计算器中的液晶分子
具有氰基的液晶化合物（箭头代表电偶极子）
R=C5H11 英国 Gray发明的5CB
显示用液晶材 料通常由10种 左右的分子组成
2.3 STN液晶材料
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
Cholesteric Liquid Crystal
特性： 旋光性 选择反射
螺旋轴
选择反射
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。
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。