液晶的光生伏特效應(yīng)課件

1、液晶的光學(xué)特性與應(yīng)用第三組；陳雙南，邵小媛，施映霞，關(guān)宇，陳心，黃偉炎，俞葉銘 液晶是液態(tài)晶體的簡(jiǎn)稱, 它是介于結(jié)晶態(tài)與液態(tài)之間的一種物質(zhì)態(tài)。它既具有晶體的各向異性，又具有液體的流動(dòng)性，從而表現(xiàn)出許多重要的光學(xué)特性。液晶的分類與結(jié)構(gòu)根據(jù)形成的條件和組成的不同 ，液晶可分為熱致液晶和溶致液晶。根據(jù)分子排列方式的不同，熱致液晶可分為近晶相、向列相和膽甾相。溶致液晶可分為層狀相、立方相、六方相等。熱致液晶的分子排列液晶的偏振片特性偏振光經(jīng)過偏振片時(shí)可全部通過或部分通過或完全不能通過，視偏振光的方向和偏振片的偏振化方向而定。不同的液晶排列對(duì)光的偏振化有不同的影響。液晶的雙折射現(xiàn)象液晶具有晶體的各向異性

2、，當(dāng)光線射入液晶后也會(huì)產(chǎn)生雙折射現(xiàn)象。液晶的雙折射現(xiàn)象表示在液晶中各個(gè)方向上的介電常數(shù)以及折射率是不同的，通常用符號(hào)和 分別表示沿液晶分子長(zhǎng)軸方向上的介電常數(shù)。我們把 的液晶稱為正性液晶或P型液晶；而把 的液晶稱為負(fù)性液晶或N型液晶。在液晶中，當(dāng)光沿著液晶的光軸方向傳播時(shí)，不發(fā)生雙折射。多數(shù)液晶只有一個(gè)光軸方向，一般向列相液晶和近晶相液晶的光軸沿分子長(zhǎng)軸方向，膽甾相液晶的光軸垂直于層面。如下圖所示：膽甾相液晶的選擇反射膽甾相液晶在白光照射下呈現(xiàn)美麗的色彩，這是它選擇反射某些波長(zhǎng)的光的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)表明，其反射光的波長(zhǎng)滿足晶體衍射的布拉格公式，即 =2npsin 。式中n是平均折射率，p是膽甾相液晶

3、的螺距，是入射光與液晶表面間的夾角。沿不同的角度可以觀察到不同顏色的光。液晶的電光效應(yīng)在電場(chǎng)作用下，液晶的光學(xué)特性發(fā)生變化，稱為電光效應(yīng)。1、電控雙折射效應(yīng)在玻璃表面涂上二氧化錫（SnO2）等透明導(dǎo)電薄膜就形成了透明電極。將液晶注入透明電極之間，形成厚度約為10um的薄膜，稱為液晶盒。液晶分子長(zhǎng)軸液晶盒方向與電極表面垂直時(shí)稱為垂面排列，平行時(shí)稱為沿面排列。將垂面排列的液晶盒放在兩正交的偏振片之間，如下圖所示：未加電場(chǎng)時(shí)，通過偏振片P1的光在液晶內(nèi)沿光軸方向傳播不發(fā)生雙折射，由于兩偏振片正交，所以裝置不透明。加電場(chǎng)并超出某一數(shù)值（閾值）時(shí)，電場(chǎng)使液晶分子軸方向傾斜，使在液晶中傳播的光發(fā)生雙折射，

4、裝置由不透明變得透明。光軸的傾斜隨電場(chǎng)的變化而變化，因而兩雙折射光束間的相位差也隨之變化。當(dāng)入射光為復(fù)色光時(shí)，出射光的顏色也隨之變化。2、動(dòng)態(tài)散射把向列相液晶注入帶有透明電極的液晶盒內(nèi)，未加電場(chǎng)時(shí)，液晶盒透明；加電場(chǎng)并超出某一數(shù)值（閾值）時(shí)，液晶盒由透明變?yōu)椴煌该?，這種現(xiàn)象稱為動(dòng)態(tài)散射。這是因?yàn)楹袃?nèi)離子和液晶分子在電場(chǎng)作用下互相碰撞，使液晶分子產(chǎn)生紊亂運(yùn)動(dòng)，使折射率隨時(shí)發(fā)生變化，因而使光發(fā)生強(qiáng)烈散射的結(jié)果。去掉電場(chǎng)后，則恢復(fù)透明狀態(tài)。但是如果在向列相液晶中混以適當(dāng)?shù)哪戠尴嘁壕?，則散射現(xiàn)象可以保持一些時(shí)間，這種情況稱為存儲(chǔ)的動(dòng)態(tài)衍射。液晶的光生伏特效應(yīng)在鍍有透明電極的兩片玻璃之間夾一層沿面排列的

5、向列相或近晶相液晶，在強(qiáng)光照射下，電極間會(huì)出現(xiàn)電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱為液晶的光生伏特效應(yīng)。光生伏特效應(yīng)在生物液晶中有非常重要的意義。人眼視網(wǎng)膜中的視色素分子正好處于液晶態(tài)，當(dāng)光刺激眼睛時(shí)，由于液晶的光生伏特效應(yīng)，視色素分子產(chǎn)生了“早期感受器電位”，經(jīng)視神經(jīng)傳入視覺中樞，才使我們感知了光信號(hào)。液晶的應(yīng)用1、膽甾相液晶的選擇反射特性被廣泛應(yīng)用于液晶溫度計(jì)和各種測(cè)量溫度變化的顯示裝置上。2、液晶的動(dòng)態(tài)散射廣泛應(yīng)用于液晶顯示技術(shù)中。3、在醫(yī)學(xué)中通過使癌細(xì)胞的生物膜恢復(fù)液晶相以治療癌癥也是一個(gè)很有意義的研究課題。本世紀(jì)七 十年代以來，液晶已被廣泛應(yīng)用于許多尖端新技術(shù)領(lǐng)域中。例如：電子工業(yè)的顯示裝置、化工的公害測(cè)定、高分子反應(yīng)中的定向聚合、儀器分析、航空機(jī)械及冶金產(chǎn)品的無損探傷和微波測(cè)定等。TN-LCD液晶顯示器，它的驅(qū)動(dòng)電壓因液晶化合物的改進(jìn)而變得較低，功耗很小，顯示對(duì)比度也高，現(xiàn)廣泛用于數(shù)字手表、計(jì)算器等產(chǎn)品。在癌細(xì)胞的生物膜變研究中發(fā)現(xiàn)細(xì)胞癌變的物理機(jī)制與生物膜從液晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)密切相關(guān)。正常細(xì)胞膜處于液晶態(tài)，癌細(xì)胞的生物膜發(fā)生了從液晶向各向同性的相變從而使膜分子的排列無序化，從而破壞了細(xì)胞間接觸抑制的調(diào)節(jié)機(jī)能。