简答题

论述液晶材料物理性能。

正确答案

液晶分子几何形状、极性官能团位臵和极性大小、苯环面向及分子之间相互作用等因素决定了液晶物理性能和各向异性,区域内液晶分子平均取向用指向矢表示。在显示应用中,液晶材料主要物理参数有相变温度、粘度、介电常数、折射率和弹性常数等。
(1)相变温度:对热致性液晶,相变温度确定液晶态存在的温度范围和各相存在的范围,用差热分析和偏光显微镜方法测量液晶相变温度。单体液晶很难满足显示需要的很宽温度范围,常采用多组分液晶混合配方实现宽温度液晶。
(2)粘度:粘度与液晶响应速度关系密切,粘度大小与温度有关。粘度具有各向异性,向列液晶粘度在指向矢方向小,近晶液晶粘度在分子层平行方向小。
(3)介电常数:介电常数是液晶材料的主要电学性能参数。液晶介电各向异性参数分别为:分子长轴方向介电常数ε∥,垂直方向介电常数ε⊥,各向异性值△ε=ε∥-ε⊥。当ε∥>ε⊥时,为正向液晶,反之,为负向液晶。
(4)折射率:在光频率作用下液晶分子电极化引起的介电常数ε∞和折射率n之间的关系为ε∞2
=n。折射率同样各向异性。液晶具有折射率的各向异性,从而得到许多有价值的光学特性:使入射光前进方向的偏振状态向分子长轴的方向偏转;能改变入射光的偏振状态(线偏振、椭圆偏振、圆偏振)或改变偏振光的振动方向;使入射的左旋、右旋偏振光产生相应得反射或透射。
(5)弹性常数:在向列液晶情况下,分子沿着指向矢方向平移,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性,使体系自由能增加,产生指向矢形变恢复能。用液晶弹性理论描述液晶宏观物理现象,需要引入液晶弹性变形参数。弹性形变分为展曲形变、扭曲形变及弯曲形变。向列液晶弹性形变能低,在外场作用下液晶容易形变,液晶显示功耗小。

答案解析

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