液晶基础知识介绍
1、今天我们将要讨论的是关于液晶的基础知识。2、我们先大致了解一下液晶分子,然后仔细研究一下使液晶工作的电特性和光特性:先讲电介质的各向异性;再谈液晶对电场的响应;之后是液晶分子的双折射光学特性; ..
首先,要依靠两个介电常数的不同。如果两个轴的介电常数是相同的,那就不会得到转动效果,因为试图从两个方向拉它的力相同,而最后只能得到都拉不动的结果。
知道了这个结论后,就可以推出两个方向的介电常数的差别越大,两个方向的极化矢量差别就越大,在相同电场下得到的转动就越多。这样,我们可以通过扩大两个介电常数的方法以低电压驱动液晶。 插一句:液晶有温度依赖性:当温度升高后液晶分子的摆动会更多,顺便提一下,当温度升高过多,液晶会旋转而变成液体,这个温度称为清亮点。在低于清亮点高于结晶温度时,液晶是在一个中间状态,当温度上升后它有了更多的摆动,致使有效介电常数ε下降。所以液晶有一定的温度依赖性。同时我们可以从这个等式中看到它依赖于电场强度的平方。这是一个重要的结论。 它意味着液晶的极化不取决于电场的极性。因为转动取决于电场的平方,所以无论电场的分布是从上到下还是从下到上,都会得到同样的结果。 它说明我们可以将这些转动都平均,我不仔细讲这里了,但大体上我们可以认为液晶依赖于均方根值。它的转动可以由施加的电场强度的均方根值得出。 因此,因为液晶感应电场,液晶分子的排列、转动取决于施加电压的平方或均方根值。这是一个重要的特性,因为我们可以通过对液晶施加正极性和负极性的电压而得到相同的转移特性。 下面我们将要细致的讨论光学传输特性,但是它的响应不依赖于电压的极性,我们能够改变电压的极性,这就意味着可以使施加于液晶电压的直流分量为零。这就可以使悬浮在纯净液晶中微粒变纯,但是通常会有一些离子的存在而不纯。and that keeps particles that are suspended in this intended to be pure liquid crystal,这些离子是由于电离产生的。 电离的结果使会影响电光特性曲线,会产生称之为“图像暂留”或“图像保持”的现象。最终我们看到的是角度关系而影响画质。 显然,由于电场使得分子的角度转动。特殊情况是,当分子顺着电场时,不会发生转动;而当它垂直于电场时也不会发生转动。所以,需要给分子一个预倾角,使得较大的极化矢量,那个长轴,当它加上电压时具有产生一个强有力的转动。 这些要素是理解液晶特性的重要要素。 12、现在,我描述了为了使液晶分子转动需要什么:施加一个外部电场我们可以使液晶分子转动。但什么可以使液晶恢复? 它是一个弹性系统,分子有一个稳态位置,必须增加一个转动力矩使它偏离稳态位置。向列型液晶在稳态位置就像雪茄放在盒子里一样,有三个弹性常量确保它固定在这个位置,液晶分子在电场作用下发生形变后,这三个弹性常量使液晶分子恢复到稳态位置。 13、这三个弹力是:弯曲、扭曲、张力。由这张图可以看到这三个弹力。 你可以想象一下,将一条液晶分子弯曲,它会像一条橡皮一样弹回到原来的位置。 你同样可以想象将它扭曲,也会弹回原来的位置。对于张力不容易想象,但如果你可以试着拉一条橡皮使它分离,这就是张力。这三个弹性常量是使被外部电场转动的液晶分子恢复稳态的恢复弹力。 由此我们可以很合理的理解一个液晶分子如何在外部电场作用下转动,之后又在没有外部电场的情况下恢复到它的初始位置的。 14、但是我们如何使它显示?现在我们就必须先将分子电特性模型放在一边,来研究一下光学领域,即电光传输特性。 15、我们先回顾一下折射。当光线穿过一种材料,由于折射率的关系,它的传播速率会变化。有传播速率慢的材料也有传播速率快的材料,这个原理在光学上用来改变光线传播方向。 有一个界面,在界面一边是低折射率的材料,如空气;另一边是高折射率的材料,如玻璃。可以让光线从界面上穿过,一部分光线的速率不变,另外一部分光线的速率下降,并引起光线传播方向的改变。但这并不是我们用在液晶上的,我们使用的是偏光面。首先我们先了解一下光通过一种材料时的它的波长变化。 |
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