液晶电光效应【液晶电光效应】液晶是介于液体与晶体之间的一种物质状态 。它既有液体的流动性，又有晶体的各向异性 。目前液晶材料都是长型分子或盘型分子的有机化合物，是一种非线性的光学材料 。
在电场作用下，偶极子会按电场方向取向，导致分子原有的排列方式发生变化，从而液晶的光学性质也随之发生改变，这种因外电场引起的液晶光学性质的改变称为液晶的电光效应 。
基本介绍中文名：液晶电光效应
阈值电压：透过率为90%时的供电电压
关断电压：透过率为10%时的供电电压
下降时间：透过率由90%降到10%所需时间
原理简介当液晶分子有序排列时表现出光学各向异性，光通过液晶时，会产生偏振面旋转，双折射等效应 。液晶分子是含有极性基团的极性分子，在电场作用下，偶极子会按电场方向取向，导致分子原有的排列方式发生变化，从而液晶的光学性质也随之发生改变，这种因外电场引起的液晶光学性质的改变称为液晶的电光效应 。液晶是1888年奥地利植物学家Reinitzer在做有机物溶解实验时，在一定的温度範围内观察到的，1961年美国RCA公司的Heimeier发现了液晶的一系列电光效应，并製成了显示器件 。液晶显示器件由于具有驱动电压低（一般为几伏），功耗极小，体积小，寿命长，环保无辐射等优点，在当今已广泛套用于各种显示器件中 。详细内容1．液晶光开关的工作原理液晶作为一种显示器件，其种类很多，下面以常用的TN（扭曲向列）型液晶为例，说明其工作原理 。入射的自然光
文章插图
图1偏振片P1偏振片P2出射光扭曲排列的液晶分子具有光波导效应光波导已被电场拉伸TN型光开关的结构如图1所示 。在两块玻璃板之间夹有正性向列相液晶，液晶分子的形状如同火柴一样，为棍状 。棍的长度在十几埃（1埃 = 10-10米 ），直径为4～6埃，液晶层厚度一般为5-8微米 。玻璃板的内表面涂有透明电极，电极的表面预先作了定向处理（可用软绒布朝一个方向摩擦，也可在电极表面涂取向剂），这样，液晶分子在透明电极表面就会躺倒在摩擦所形成的微沟槽里；使电极表面的液晶分子按一定方向排列，且上下电极上的定向方向相互垂直 。上下电极之间的那些液晶分子因范德瓦尔斯力的作用，趋向于平行排列 。然而由于上下电极上液晶的定向方向相互垂直，所以从俯视方向看，液晶分子的排列从上电极的沿－45度方向排列逐步地、均匀地扭曲到下电极的沿+45度方向排列，整个扭曲了90度 。如图1左图所示 。理论和实验都证明，上述均匀扭曲排列起来的结构具有光波导的性质，即偏振光从上电极表面透过扭曲排列起来的液晶传播到下电极表面时，偏振方向会旋转90度 。取两张偏振片贴在玻璃的两面，P1的透光轴与上电极的定向方向相同，P2的透光轴与下电极的定向方向相同，于是P1和P2的透光轴相互正交 。在未加驱动电压的情况下，来自光源的自然光经过偏振片P1后只剩下平行于透光轴的线偏振光，该线偏振光到达输出面时，其偏振面旋转了90° 。这时光的偏振面与P2的透光轴平行，因而有光通过 。在施加足够电压情况下(一般为1～2伏)，在静电场的吸引下，除了基片附近的液晶分子被基片“锚定”以外，其他液晶分子趋于平行于电场方向排列 。于是原来的扭曲结构被破坏，成了均匀结构，如图1右图所示 。从P1透射出来的偏振光的偏振方向在液晶中传播时不再旋转，保持原来的偏振方向到达下电极 。这时光的偏振方向与P2正交，因而光被关断 。由于上述光开关在没有电场的情况下让光透过，加上电场的时候光被关断，因此叫做常通型光开关，又叫做常白模式 。若P1和P2的透光轴相互平行，则构成常黑模式 。2．液晶光开关的电光特性和时间回响特性液晶可分为热致液晶与溶致液晶 。热致液晶在一定的温度範围内呈现液晶的光学各向异性，溶致液晶是溶质溶于溶剂中形成的液晶 。目前用于显示器件的都是热致液晶，它的电光特性随温度的改变而有一定变化 。图2为光线垂直入射时本实验所用液晶相对透射率（以不加电场时的透射率为100%）与外加电压的关係 。