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《曲阜师范大学》 2003年
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液晶电控双折射率温度效应的研究

王伟  
【摘要】: 液晶作为一种凝聚态物质,其特性与结构介于固态晶体与各向同性液体之间。它是一种有序性的液体,从宏观物理性质上看,既具有液体的流动性、粘滞性,又具有晶体的各向异性,能象晶体一样发生双折射、布拉格反射、衍射及旋光效应,也能在外场作用下产生热光、电光或磁光效应。现在,液晶作为一种新型功能材料越来越得到广泛的应用,在电子显示装置中,液晶显示器以其画面平稳、真正安全环保、省电和使用者不易疲劳等优点领先于显示器的行列中。随着液晶技术的发展,液晶显示器将取代CRT显示器逐步成为未来市场的主流。此外,应用于光通信和光信息处理中的电调谐液晶滤光片,采用液晶材料的双折射和电光效应与传统F-P腔相结合,表现出窄带宽、低损耗、调谐范围宽、驱动电压低、结构简单、低成本等一系列优点,而日益受到各国研究部门的关注。另外液晶在化工的公害测定、高分子反应的定向聚合、航空机械及冶金产品的无损探伤和微波测定、医学上的皮癌检查、体温测量等领域,也都显示出其巨大的优越性。 液晶的特点是在外场的作用下,液晶分子轴的方向会发生改变。例如当对液晶施加电场时,液晶分子轴的排列会变化,从而引起液晶光轴的转动,最终导致了液晶双折射率的变化,这就是我们所说的液晶电控双折射特性。目前,在液晶的广泛应用很多是依赖于液晶的电控双折射特性。液晶的电控双折射特性之所以应用广泛,主要是因为它有以下几个独特的优点:(1)可应用光谱范围特别宽。许多液晶在紫外、可见光和红外都具有较大的双折射率和良好的透射性。(2)调谐电压低。通常,较小的电压(0-3伏)就足以产生较大的双折射率的变化(0.2),具体的电压值由所用液晶材料决定。(3)双折射率连续可调。在很小的电压范围内就可以实现双折射率的连续变化。(4)损耗低、重复率高、稳定性好。因此,系统的研究液晶的电控双折射特性是非常有意义的。影响液晶电控双折射率的因素很多,但是,在液晶器件设计、制作中,液晶的电控双折射率温度效应通常是不能忽略的。 摘要 第2页 本论文主要研究液晶的电控双析射率随温度的变化规律. 论文共分五章.第一章简要介绍了液晶发现地展的历史和液晶 物理学的研究内容.并叙述了研究液晶电控双折射率温度效应的意义. 第二章介绍了液晶的基础知识,并对向列相液晶作了详细说明. 向列相液晶是由长径比很大的棒状分子组成,分子质,C没有长程有序 性。具有类似于普通流体的流动性,分子不排列成层,它能上下、左 右、前后滑动,只在分子长轴方向上保持相互平行或近于平行.向列 相液晶最大的特点是在磁场、电场、表面力和机械力的影响下,分子 排列一律倾向于同一方向.这种分子长轴彼此互相平行的自发取向过 程使液晶产生高度的双折射性.本文就是以向列相液晶队一009为例对 液晶的电控双折射特性 研究的. 第三章介绍了液晶的特殊光学性质。液晶和一般双折射晶体一样 具有光学各向异性,可以使入射光的偏振态方向发生改变.同时,液 晶还具有比一般晶体灵活多变的电光性质、热光性质、磁光性质.本 章详细介绍了液晶的各种电光特性,例如:动态散射、光轴的转动、 光轴的变形、扭曲结构的再排列、宾主相互作用、记忆效应、N-I相变、 螺距的增减、螺旋轴的转动等等. 第四章介绍了一般晶体的双折射率与液晶的电控双折射特性的差 异.首先,对影响一般晶体的双折射率的各种因素(包括温度、入射 光的波长)进行分析.然后,重点介绍了液晶的双折射特性,从理论 上详细分析了液晶的双折射率的起因、影响液晶双折射率的种种因素, 并讨论了液晶电控双折射特性的应用.另外,还给出了向列相液晶和 扭曲型液晶的琼斯矩阵形式,为以后利用矩阵光学知识解决液晶问题 带来方便. 第五章对液晶电控双折射的实验研究作了详细阐述.在对液晶双 折射率的测定时采用了简单、精确的偏光干涉法.在室温下利用751 分光光度计测出了人射光为630urn时透射比随电压变化关系曲线,从 而得到了双折射率随电压变化关系曲线.分析实验曲线可知,BL-0 09 的阈值电压约为0.8伏;在0.sv-4v之间,双折射率加Tug快, ——————————”=---——一———“———————一W-——一—一 ]摘要 第3页 1 且随电压连续变化,当电压大于4v时,双折射率曲线趋逐渐于平坦,(An 1—0〕e然后在外加电压为O伏、1伏、2伏、3伏的情况下测定了液晶 Z 的电控双折射率随温度的变化规律,并且得到液晶的热光系数随温度 I 的变化关系。通过实验结果的分析得到:在施加不同的电压情况下, I 液晶的电控双折射率随着温度的升高(从室温到100C)都在逐渐下降。 I 在V=0伏、V=1伏时,液晶的双折射率随着温度的升高基本是线性下降, ]热光系数也在一中。C值上下波动、
【学位授予单位】:曲阜师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:O753.2

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【引证文献】
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【同被引文献】
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