材料化學(xué)導(dǎo)論第5章_材料的結(jié)構(gòu)與物理性能

1、第五章第五章 材料的結(jié)構(gòu)與物理性能材料的結(jié)構(gòu)與物理性能 材料應(yīng)用的依據(jù)或基礎(chǔ)是它們的一般物理性能材料應(yīng)用的依據(jù)或基礎(chǔ)是它們的一般物理性能（如力學(xué)性能）和特殊的物理性能（如光、電、磁（如力學(xué)性能）和特殊的物理性能（如光、電、磁等功能）等功能）. .結(jié)構(gòu)材料：結(jié)構(gòu)材料：以一般的物理性能作為應(yīng)用基礎(chǔ)的材料以一般的物理性能作為應(yīng)用基礎(chǔ)的材料往往起著承擔(dān)力學(xué)負(fù)荷的結(jié)構(gòu)件作用。往往起著承擔(dān)力學(xué)負(fù)荷的結(jié)構(gòu)件作用。功能材料：功能材料：以特殊的物理性能作為應(yīng)用基礎(chǔ)的材料，以特殊的物理性能作為應(yīng)用基礎(chǔ)的材料，應(yīng)用的主要目標(biāo)注重于光、電、磁等特殊性能。應(yīng)用的主要目標(biāo)注重于光、電、磁等特殊性能。 1n材料的宏觀性能，

2、都取決于它們的微觀結(jié)構(gòu)特征。材料的宏觀性能，都取決于它們的微觀結(jié)構(gòu)特征。n材料科學(xué)或工程研究的重要任務(wù)是了解材料的結(jié)材料科學(xué)或工程研究的重要任務(wù)是了解材料的結(jié)構(gòu)與它們物理性能的關(guān)系。構(gòu)與它們物理性能的關(guān)系。25.1 5.1 晶體材料的結(jié)構(gòu)與物理性能晶體材料的結(jié)構(gòu)與物理性能 組成晶體的分子、原子或離子在空間有一定規(guī)律組成晶體的分子、原子或離子在空間有一定規(guī)律的和周期性的重復(fù)排列，因此賦予了晶體材料一的和周期性的重復(fù)排列，因此賦予了晶體材料一些共同的和基本的特性。些共同的和基本的特性。 晶體中分子、原子或離子排列的周期很小，在晶體中分子、原子或離子排列的周期很小，在宏觀上分辯不出這種微觀上的不連續(xù)

3、性，晶體材宏觀上分辯不出這種微觀上的不連續(xù)性，晶體材料的各個(gè)部位所體現(xiàn)出來的宏觀性能是相同的，料的各個(gè)部位所體現(xiàn)出來的宏觀性能是相同的，也就是說材料總體體現(xiàn)出來的性能是均勻的，如也就是說材料總體體現(xiàn)出來的性能是均勻的，如密度、硬度密度、硬度等。等。1. 1. 均勻性均勻性3 組成材料的元素不同，以及制備、加工方法、組成材料的元素不同，以及制備、加工方法、加工工藝的不同，分子、原子或離子在晶體材料加工工藝的不同，分子、原子或離子在晶體材料中不同方向上的排列往往也是不同的，這使得晶中不同方向上的排列往往也是不同的，這使得晶體材料在不同方向上宏觀性能也往往產(chǎn)生差異，體材料在不同方向上宏觀性能也往往產(chǎn)

4、生差異，即即宏觀的物理性能具有各向異性宏觀的物理性能具有各向異性，如電導(dǎo)率、熱，如電導(dǎo)率、熱膨脹系數(shù)、折光率以及機(jī)械強(qiáng)度等。膨脹系數(shù)、折光率以及機(jī)械強(qiáng)度等。2. 2. 各向異性各向異性4 晶體材料在制備或加工過程中，晶體生長(zhǎng)自發(fā)晶體材料在制備或加工過程中，晶體生長(zhǎng)自發(fā)形成晶面，晶面相交成為晶棱，而晶棱相交又會(huì)形成晶面，晶面相交成為晶棱，而晶棱相交又會(huì)聚成晶體的頂點(diǎn)，這使得堆積的晶體總體也呈現(xiàn)聚成晶體的頂點(diǎn)，這使得堆積的晶體總體也呈現(xiàn)出出多面體的結(jié)構(gòu)多面體的結(jié)構(gòu)。3. 3. 多面體外形多面體外形5 由于每種晶體材料的微觀結(jié)構(gòu)具有其共同性和均由于每種晶體材料的微觀結(jié)構(gòu)具有其共同性和均勻性，于是這種

5、微觀的結(jié)構(gòu)的破壞都具有確定性勻性，于是這種微觀的結(jié)構(gòu)的破壞都具有確定性和很小的溫度范圍，即具有明顯的熔點(diǎn)。和很小的溫度范圍，即具有明顯的熔點(diǎn)。4. 4. 確定的和明顯的熔點(diǎn)確定的和明顯的熔點(diǎn) 由于組成晶體材料的周期性排列的晶體相當(dāng)于由于組成晶體材料的周期性排列的晶體相當(dāng)于三維光柵，能使波長(zhǎng)相當(dāng)?shù)娜S光柵，能使波長(zhǎng)相當(dāng)?shù)腦 X射線、電子流或中子射線、電子流或中子流產(chǎn)生衍射效應(yīng)，這就成為了解晶體材料內(nèi)部結(jié)流產(chǎn)生衍射效應(yīng)，這就成為了解晶體材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的重要實(shí)驗(yàn)方法。構(gòu)的重要實(shí)驗(yàn)方法。5. 5. 衍射效應(yīng)衍射效應(yīng)65.2 5.2 非晶體材料的結(jié)構(gòu)與物理性能非晶體材料的結(jié)構(gòu)與物理性能 相對(duì)于晶體材料的結(jié)

6、構(gòu)而言，非晶體材料其相對(duì)于晶體材料的結(jié)構(gòu)而言，非晶體材料其組成分子、原子或離子在空間缺少周期性的排列組成分子、原子或離子在空間缺少周期性的排列規(guī)律特征，它們的微觀結(jié)構(gòu)千變?nèi)f化十分復(fù)雜，規(guī)律特征，它們的微觀結(jié)構(gòu)千變?nèi)f化十分復(fù)雜，這就賦予了非晶體材料多種多樣的這就賦予了非晶體材料多種多樣的豐富性豐富性。7 雖然非晶體材料的宏觀基本性能也具有均勻性雖然非晶體材料的宏觀基本性能也具有均勻性等特征，但它們與晶體材料有完全不同的微觀結(jié)等特征，但它們與晶體材料有完全不同的微觀結(jié)構(gòu)形式，因此非晶體材料的宏觀基本性能與晶體構(gòu)形式，因此非晶體材料的宏觀基本性能與晶體材料有著完全不同的原理。材料有著完全不同的原理。

7、 就均勻性而言，非晶體材料是由于分子、原子就均勻性而言，非晶體材料是由于分子、原子或離子雜亂無章的分布，基于無序分布的統(tǒng)計(jì)性或離子雜亂無章的分布，基于無序分布的統(tǒng)計(jì)性規(guī)律得到的，而不是晶體材料的周期性的排列規(guī)規(guī)律得到的，而不是晶體材料的周期性的排列規(guī)律得到的。律得到的。8 非晶體材料具有其本身的微觀結(jié)構(gòu)特征，因此也非晶體材料具有其本身的微觀結(jié)構(gòu)特征，因此也具有其特殊的物理性能和應(yīng)用。具有其特殊的物理性能和應(yīng)用。 玻璃體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是缺少長(zhǎng)程周期性。重要的玻玻璃體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是缺少長(zhǎng)程周期性。重要的玻璃體有：氧化物玻璃、金屬玻璃、非晶半導(dǎo)體和璃體有：氧化物玻璃、金屬玻璃、非晶半導(dǎo)體和聚合物。聚合物。

8、 9n 玻璃的性質(zhì)有兩大特點(diǎn)：透明和易碎。玻璃的性質(zhì)有兩大特點(diǎn)：透明和易碎。n 石英玻璃質(zhì)地均勻，內(nèi)部沒有反射光的界面，石英玻璃質(zhì)地均勻，內(nèi)部沒有反射光的界面，光線通過時(shí)，不發(fā)生反射和折射，所以是透明光線通過時(shí)，不發(fā)生反射和折射，所以是透明的。玻璃結(jié)構(gòu)缺少能發(fā)生滑動(dòng)或流動(dòng)的平面，的。玻璃結(jié)構(gòu)缺少能發(fā)生滑動(dòng)或流動(dòng)的平面，當(dāng)超過允許的最大應(yīng)變值時(shí)，就會(huì)發(fā)生鍵的斷當(dāng)超過允許的最大應(yīng)變值時(shí)，就會(huì)發(fā)生鍵的斷裂而破碎。裂而破碎。n 玻璃拉成纖維，力學(xué)性能就會(huì)發(fā)生極大的變化。玻璃拉成纖維，力學(xué)性能就會(huì)發(fā)生極大的變化。氧化物玻璃氧化物玻璃10 液晶：液晶：是介于晶體和液體之間的一種物質(zhì)形態(tài)（流動(dòng)的晶體），是介

9、于晶體和液體之間的一種物質(zhì)形態(tài)（流動(dòng)的晶體），各向異性流體，所以，有時(shí)又把它叫做各向異性流體，所以，有時(shí)又把它叫做介晶態(tài)介晶態(tài)。 液晶的發(fā)現(xiàn)打破了人們關(guān)于物質(zhì)三態(tài)（固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)）的液晶的發(fā)現(xiàn)打破了人們關(guān)于物質(zhì)三態(tài)（固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)）的常規(guī)概念。常規(guī)概念。 材料的液晶態(tài)只有在一定的溫度區(qū)間內(nèi)存在。液晶象液體，能材料的液晶態(tài)只有在一定的溫度區(qū)間內(nèi)存在。液晶象液體，能夠流動(dòng)；同時(shí)又象晶體，沿著分子長(zhǎng)軸具有取向的長(zhǎng)程有序性。夠流動(dòng)；同時(shí)又象晶體，沿著分子長(zhǎng)軸具有取向的長(zhǎng)程有序性。 從宏觀性能看，液晶的介電常數(shù)、折射率、磁化率和電導(dǎo)率等從宏觀性能看，液晶的介電常數(shù)、折射率、磁化率和電導(dǎo)率等象晶體，是

10、各向異性的。象晶體，是各向異性的。11用偏光顯微鏡來觀察液晶，根據(jù)它們呈現(xiàn)的紋理結(jié)用偏光顯微鏡來觀察液晶，根據(jù)它們呈現(xiàn)的紋理結(jié)構(gòu)（一種圖案），可把液晶分成三種類型三種相。構(gòu)（一種圖案），可把液晶分成三種類型三種相。n 近晶型液晶或近晶相近晶型液晶或近晶相n 向列型液晶或向列相向列型液晶或向列相n 膽甾型液晶或膽甾相膽甾型液晶或膽甾相近晶型液晶的分層排列，有同一方向，與晶體相近。近晶型液晶的分層排列，有同一方向，與晶體相近。向列型液晶的分子位置雜化，但方向一致。向列型液晶的分子位置雜化，但方向一致。膽甾型液晶，最早是從膽甾醇類物質(zhì)中發(fā)現(xiàn)的。膽甾型液晶，最早是從膽甾醇類物質(zhì)中發(fā)現(xiàn)的。 12n分子具

11、有一長(zhǎng)的剛性中心，呈棒狀分子具有一長(zhǎng)的剛性中心，呈棒狀, ,其一端或兩其一端或兩端具有柔性尾鏈。端具有柔性尾鏈。n分子取向是長(zhǎng)程有序的，但分子的質(zhì)心的分布分子取向是長(zhǎng)程有序的，但分子的質(zhì)心的分布是無規(guī)則的，因此只保存著一維有序性。是無規(guī)則的，因此只保存著一維有序性。n分子的長(zhǎng)軸方向上到處都存在著連續(xù)的變化，分子的長(zhǎng)軸方向上到處都存在著連續(xù)的變化，在外力作用下發(fā)生流動(dòng)時(shí)，由于這些分子容易在外力作用下發(fā)生流動(dòng)時(shí)，由于這些分子容易沿流動(dòng)方向取向，并可在流動(dòng)取向中互相穿越，沿流動(dòng)方向取向，并可在流動(dòng)取向中互相穿越，因此，向列型液晶都有相當(dāng)大的因此，向列型液晶都有相當(dāng)大的流動(dòng)性流動(dòng)性。 1. 1. 向列

12、相向列相13向列型液晶結(jié)構(gòu)示意圖向列型液晶結(jié)構(gòu)示意圖142. 2. 膽甾相膽甾相n分子呈層狀排列，每層中分子長(zhǎng)軸大致平行，相分子呈層狀排列，每層中分子長(zhǎng)軸大致平行，相鄰兩個(gè)平面上的分子長(zhǎng)軸方向相差一確定的角度，鄰兩個(gè)平面上的分子長(zhǎng)軸方向相差一確定的角度，由分子取向的研究表明，分子的排列呈由分子取向的研究表明，分子的排列呈螺旋狀螺旋狀。n由于這些扭轉(zhuǎn)的分子層之間的作用，使膽甾型液由于這些扭轉(zhuǎn)的分子層之間的作用，使膽甾型液晶具有彩虹般的顏色和極高的晶具有彩虹般的顏色和極高的旋光旋光本領(lǐng)等獨(dú)特的光本領(lǐng)等獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì)。學(xué)性質(zhì)。15 膽甾型液晶結(jié)構(gòu)示意圖膽甾型液晶結(jié)構(gòu)示意圖163. 3. 近晶相近晶相

13、n所有液晶中最接近晶體結(jié)構(gòu)的一類。所有液晶中最接近晶體結(jié)構(gòu)的一類。n在這類液晶中，棒狀分子依靠所含官能團(tuán)提供的在這類液晶中，棒狀分子依靠所含官能團(tuán)提供的垂直于分子長(zhǎng)軸方向的強(qiáng)有力的相互作用，互相平垂直于分子長(zhǎng)軸方向的強(qiáng)有力的相互作用，互相平行排列成層狀結(jié)構(gòu)。分子的長(zhǎng)軸垂直于層片平面。行排列成層狀結(jié)構(gòu)。分子的長(zhǎng)軸垂直于層片平面。n近晶型液晶一般在各個(gè)方向上都是非常近晶型液晶一般在各個(gè)方向上都是非常粘滯粘滯的。的。在層內(nèi)，分子排列保持著二維有序性，分子可以在本層內(nèi)活在層內(nèi)，分子排列保持著二維有序性，分子可以在本層內(nèi)活動(dòng)，但不能來往于各層，因此層與層之間可以相互滑動(dòng)；而動(dòng)，但不能來往于各層，因此層與

14、層之間可以相互滑動(dòng)；而垂直于層片方向的流動(dòng)則要困難的多。垂直于層片方向的流動(dòng)則要困難的多。 17近晶型液晶結(jié)構(gòu)示意圖近晶型液晶結(jié)構(gòu)示意圖18液晶分子中分子排列的各向異性，使材料液晶分子中分子排列的各向異性，使材料的宏觀性能出現(xiàn)以下各向異性。如的宏觀性能出現(xiàn)以下各向異性。如介電常介電常數(shù)、折射率、磁化率和電導(dǎo)率、反射率的數(shù)、折射率、磁化率和電導(dǎo)率、反射率的各向異性各向異性。19電光效應(yīng)：電光效應(yīng)：液晶在電場(chǎng)作用下，光學(xué)性能發(fā)液晶在電場(chǎng)作用下，光學(xué)性能發(fā)生變化。生變化。 電子計(jì)算器、鐘表等的數(shù)字顯示就是液晶電光效電子計(jì)算器、鐘表等的數(shù)字顯示就是液晶電光效應(yīng)的應(yīng)用。應(yīng)的應(yīng)用。 利用液晶的熱效應(yīng)（即液

15、晶的光學(xué)性能隨溫度的利用液晶的熱效應(yīng)（即液晶的光學(xué)性能隨溫度的變化）可作醫(yī)學(xué)上的皮癌檢查和腫瘤部位的測(cè)定，變化）可作醫(yī)學(xué)上的皮癌檢查和腫瘤部位的測(cè)定，還可用于測(cè)定細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)。此外，還應(yīng)用還可用于測(cè)定細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)。此外，還應(yīng)用于航空機(jī)械和冶金產(chǎn)品的無損探傷和高分子反應(yīng)于航空機(jī)械和冶金產(chǎn)品的無損探傷和高分子反應(yīng)中的定向聚合等。中的定向聚合等。20液晶的分類方法液晶的分類方法n按照液晶的形成條件分類按照液晶的形成條件分類n按照分子排列的形式和有序性分類按照分子排列的形式和有序性分類21按照液晶的形成條件分類按照液晶的形成條件分類 采用采用降溫降溫的方法的方法,即即將熔融的液體降溫，將熔融的

16、液體降溫，當(dāng)降溫到一定程度后當(dāng)降溫到一定程度后分子的取向有序化，分子的取向有序化，從而獲得液晶態(tài)。從而獲得液晶態(tài)。 有機(jī)分子有機(jī)分子溶解溶解在溶在溶劑中，使溶液中溶質(zhì)劑中，使溶液中溶質(zhì)的濃度增加，溶劑的的濃度增加，溶劑的濃度減小，有機(jī)分子濃度減小，有機(jī)分子的排列有序而獲得液的排列有序而獲得液晶。晶。22構(gòu)成液晶態(tài)的結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成液晶態(tài)的結(jié)構(gòu)單元n 棒狀分子棒狀分子 n 盤狀分子盤狀分子n 由長(zhǎng)鏈或盤狀分子連接而成的柔性長(zhǎng)鏈聚合物由長(zhǎng)鏈或盤狀分子連接而成的柔性長(zhǎng)鏈聚合物n 由雙親分子自組裝而成的膜由雙親分子自組裝而成的膜23液晶材料與液晶顯示器的原理液晶材料與液晶顯示器的原理 液晶的發(fā)現(xiàn)液晶的發(fā)現(xiàn)

17、 液晶的分類液晶的分類 液晶的電光效應(yīng)液晶的電光效應(yīng) 液晶顯示器的基本原理液晶顯示器的基本原理24液晶的發(fā)現(xiàn)液晶的發(fā)現(xiàn)n 18881888年，奧地利植物學(xué)家年，奧地利植物學(xué)家萊尼茨爾萊尼茨爾在做加熱膽甾在做加熱膽甾醇苯甲酸脂結(jié)晶的實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)：在醇苯甲酸脂結(jié)晶的實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)：在145.5145.5攝氏度時(shí)，攝氏度時(shí)，結(jié)晶凝結(jié)成渾濁粘稠的液體，加熱到結(jié)晶凝結(jié)成渾濁粘稠的液體，加熱到178.5178.5攝氏度攝氏度時(shí)時(shí), ,形成了透明的液體。形成了透明的液體。n 德國(guó)物理學(xué)家德國(guó)物理學(xué)家萊曼萊曼用偏光顯微鏡觀察時(shí)，發(fā)現(xiàn)用偏光顯微鏡觀察時(shí)，發(fā)現(xiàn)這種材料有雙折射現(xiàn)象，他闡明了這一現(xiàn)象并提這種材料有雙折射現(xiàn)

18、象，他闡明了這一現(xiàn)象并提出了出了“液晶液晶”這一學(xué)術(shù)用語(yǔ)。這一學(xué)術(shù)用語(yǔ)。25液晶材料液晶材料 液晶的發(fā)現(xiàn)已經(jīng)有液晶的發(fā)現(xiàn)已經(jīng)有100100多年的歷史，但近多年的歷史，但近2020年來年來才獲得了快速的發(fā)展。這是因?yàn)橐壕Р牧系牟奴@得了快速的發(fā)展。這是因?yàn)橐壕Р牧系碾姽怆姽庑?yīng)效應(yīng)被發(fā)現(xiàn)。因而被應(yīng)用在低電壓和輕薄短小的被發(fā)現(xiàn)。因而被應(yīng)用在低電壓和輕薄短小的顯示組件上。顯示組件上。 目前液晶材料已被廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)顯示屏，電目前液晶材料已被廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)顯示屏，電子表，手機(jī)，計(jì)算器等電子產(chǎn)品上。成為顯示工子表，手機(jī)，計(jì)算器等電子產(chǎn)品上。成為顯示工業(yè)不可或缺的重要材料。業(yè)不可或缺的重要材料。 26

19、生活中的液晶顯示材料生活中的液晶顯示材料back27液晶分子的電光效應(yīng)液晶分子的電光效應(yīng)描述液晶分子電光效應(yīng)的重要物理量描述液晶分子電光效應(yīng)的重要物理量 介電系數(shù)介電系數(shù) 折射系數(shù)折射系數(shù)28液晶分子的電光性質(zhì)液晶分子的電光性質(zhì) 液晶分子大多由棒狀或碟狀分子形成液晶分子大多由棒狀或碟狀分子形成,所所以與分子長(zhǎng)軸平行或垂直方向的物理特征以與分子長(zhǎng)軸平行或垂直方向的物理特征會(huì)有所差異，這就是液晶分子結(jié)構(gòu)的會(huì)有所差異，這就是液晶分子結(jié)構(gòu)的異方異方性性 由于液晶分子結(jié)構(gòu)的異方性，所以液由于液晶分子結(jié)構(gòu)的異方性，所以液晶分子在晶分子在介電系數(shù)介電系數(shù)和和光電系數(shù)光電系數(shù)等光電系數(shù)等光電系數(shù)上都具有異方性

20、上都具有異方性29液晶分子的電光性質(zhì)液晶分子的電光性質(zhì) 介電系數(shù)介電系數(shù) ： 介電系數(shù)可以分為與指向矢平行的分量介電系數(shù)可以分為與指向矢平行的分量 和與指向矢垂直的分量和與指向矢垂直的分量 。 當(dāng)當(dāng) 時(shí)稱為介電系數(shù)異方性為正型的液時(shí)稱為介電系數(shù)異方性為正型的液晶?？梢杂迷谄叫信湮弧＞??？梢杂迷谄叫信湮?。 當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí) 稱為介電系數(shù)異方性為負(fù)型的稱為介電系數(shù)異方性為負(fù)型的液晶。只有用在垂直配位才能顯示所需的液晶。只有用在垂直配位才能顯示所需的電光效應(yīng)。電光效應(yīng)。 30液晶分子的電光性質(zhì)液晶分子的電光性質(zhì) 折射系數(shù)：折射系數(shù)： 折射系數(shù)也同介電系數(shù)相似，依照與指向折射系數(shù)也同介電系數(shù)相似，依照與指向

21、矢垂直與平行的方向分成兩個(gè)方向的向量。矢垂直與平行的方向分成兩個(gè)方向的向量。與指向矢平行的分量為，與指向矢與指向矢平行的分量為，與指向矢垂直的分量為垂直的分量為 backnnn31液晶顯示器液晶顯示器(LCD)的基本原理的基本原理Liquid Crystal Display偏振片透光原理偏振片透光原理液晶對(duì)光線的調(diào)制作用液晶對(duì)光線的調(diào)制作用常見的三種液晶顯示器常見的三種液晶顯示器32液晶顯示器的基本原理液晶顯示器的基本原理 偏振片透光原理：偏振片透光原理： 偏振片只允許偏振方向與它的偏振化方向平行的光透過，偏振片只允許偏振方向與它的偏振化方向平行的光透過，如果讓兩個(gè)偏振片的偏振化方向相互垂直，

22、由于第一次出如果讓兩個(gè)偏振片的偏振化方向相互垂直，由于第一次出射光的偏振方向與第二個(gè)偏振片的偏振化方向垂直，光不射光的偏振方向與第二個(gè)偏振片的偏振化方向垂直，光不能通過第二個(gè)偏振片能通過第二個(gè)偏振片33液晶顯示器的基本原理液晶顯示器的基本原理把液晶放在兩個(gè)偏振片把液晶放在兩個(gè)偏振片之間，在向列型液晶中，之間，在向列型液晶中，棒狀分子的排列是彼此棒狀分子的排列是彼此平行的。如果上下兩玻平行的。如果上下兩玻璃槽定向是彼此垂直的，璃槽定向是彼此垂直的，液晶分子將采取液晶分子將采取逐漸過逐漸過渡的方式渡的方式被扭轉(zhuǎn)成螺旋被扭轉(zhuǎn)成螺旋狀。狀。34 當(dāng)線性偏極光射入上當(dāng)線性偏極光射入上層槽狀表面時(shí)，此光線

23、層槽狀表面時(shí)，此光線隨著液晶分子的旋轉(zhuǎn)也隨著液晶分子的旋轉(zhuǎn)也產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。 當(dāng)線性偏極光射出下當(dāng)線性偏極光射出下層槽狀表面時(shí)，此光線層槽狀表面時(shí)，此光線已經(jīng)產(chǎn)生了已經(jīng)產(chǎn)生了90度的旋轉(zhuǎn)。度的旋轉(zhuǎn)。液晶顯示器的基本原理液晶顯示器的基本原理 當(dāng)在上下表面之間當(dāng)在上下表面之間加電壓時(shí)，液晶分子加電壓時(shí)，液晶分子會(huì)順著電場(chǎng)方向排列，會(huì)順著電場(chǎng)方向排列，此時(shí)入射光線不再會(huì)此時(shí)入射光線不再會(huì)旋轉(zhuǎn)，因而光線直線旋轉(zhuǎn)，因而光線直線射出下表面射出下表面 。液晶顯示器的基本原理液晶顯示器的基本原理液晶顯示器的基本原理液晶顯示器的基本原理如果有光線進(jìn)入，通過如果有光線進(jìn)入，通過第一個(gè)偏振片后，將被液第一個(gè)偏振

24、片后，將被液晶分子逐漸改變偏振方向。晶分子逐漸改變偏振方向。由于光線沿著分子排列的由于光線沿著分子排列的方向傳播，光線最終將從方向傳播，光線最終將從另一端射出。另一端射出。如果兩玻璃板之間加上如果兩玻璃板之間加上電壓，分子排列方向?qū)⑴c電壓，分子排列方向?qū)⑴c電場(chǎng)方向平行，光線由于電場(chǎng)方向平行，光線由于不能扭轉(zhuǎn)將不會(huì)通過第二不能扭轉(zhuǎn)將不會(huì)通過第二個(gè)極板。個(gè)極板。37液晶顯示器的基本原理液晶顯示器的基本原理 液晶顯示器就是利液晶顯示器就是利用這一特性，在上下用這一特性，在上下兩片柵欄相互垂直的兩片柵欄相互垂直的偏光板之間充滿液晶，偏光板之間充滿液晶，利用電場(chǎng)控制液晶的利用電場(chǎng)控制液晶的轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)。不

25、同的電場(chǎng)大不同的電場(chǎng)大小就會(huì)形成不同的灰小就會(huì)形成不同的灰階亮度。階亮度。38液晶顯示器結(jié)構(gòu)液晶顯示器結(jié)構(gòu) 液晶顯示器是一個(gè)由上下兩片導(dǎo)電玻制成的液晶顯示器是一個(gè)由上下兩片導(dǎo)電玻制成的液晶盒，盒內(nèi)充有液晶，四周用密封材料液晶盒，盒內(nèi)充有液晶，四周用密封材料膠框密封，盒的兩個(gè)外側(cè)貼有偏光片。膠框密封，盒的兩個(gè)外側(cè)貼有偏光片。 39常見的三種液晶顯示器常見的三種液晶顯示器 TN-LCD(扭曲向列型液晶顯示器扭曲向列型液晶顯示器） TwistedNematic-LCD 常用于電子手表，計(jì)算器常用于電子手表，計(jì)算器40常見的三種液晶顯示器常見的三種液晶顯示器 STN-LCD(超扭曲向列型液晶顯示器超扭

26、曲向列型液晶顯示器） Super TwistedNematic-LCD 常用于手機(jī)顯示屏常用于手機(jī)顯示屏,游戲機(jī)屏游戲機(jī)屏 41常見的三種液晶顯示器常見的三種液晶顯示器 TFT-LCD(薄膜型液晶顯示器薄膜型液晶顯示器） Thin Film Transistor-LCD 常用于液晶顯示屏，數(shù)碼照相機(jī)常用于液晶顯示屏，數(shù)碼照相機(jī)42TN、STN型的結(jié)構(gòu)型的結(jié)構(gòu) 液晶盒中玻璃片的兩個(gè)外側(cè)分別巾有偏光片，這兩片液晶盒中玻璃片的兩個(gè)外側(cè)分別巾有偏光片，這兩片偏光片的偏光軸相互平行（偏光片的偏光軸相互平行（黑底白字的常黑型黑底白字的常黑型）或相互正）或相互正交（交（白底黑字的常白型白底黑字的常白型），且

27、與液晶盒表面定向方向相互），且與液晶盒表面定向方向相互平行或垂直。偏光片一般是將高分子塑料薄膜在一定的工平行或垂直。偏光片一般是將高分子塑料薄膜在一定的工藝條件下進(jìn)行加工而成的藝條件下進(jìn)行加工而成的 。43TN型液晶型液晶 向列型液晶夾在兩片玻璃中間，這種玻向列型液晶夾在兩片玻璃中間，這種玻璃的表面上先鍍有一層透明導(dǎo)電薄膜璃的表面上先鍍有一層透明導(dǎo)電薄膜ITO(ITO(氧化銦錫氧化銦錫) )以作電極之用，然后在有薄以作電極之用，然后在有薄膜電極的玻璃上涂取向?qū)幽る姌O的玻璃上涂取向?qū)覲I(PI(聚酰亞胺聚酰亞胺) )，以，以使液晶順著一個(gè)特定且平行于玻璃表面的使液晶順著一個(gè)特定且平行于玻璃表面的

28、方向排列。液晶的自然狀態(tài)具有方向排列。液晶的自然狀態(tài)具有9090度的扭度的扭曲，利用電場(chǎng)可使液晶分子旋轉(zhuǎn)，曲，利用電場(chǎng)可使液晶分子旋轉(zhuǎn)，液晶的液晶的雙折射率隨液晶的方向而改變，結(jié)果偏振雙折射率隨液晶的方向而改變，結(jié)果偏振光經(jīng)過光經(jīng)過TNTN型液晶后偏振方向發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。型液晶后偏振方向發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。44TN型液晶型液晶 只要選擇適當(dāng)?shù)暮穸仁怪灰x擇適當(dāng)?shù)暮穸仁蛊窆獾钠穹较騽偤酶钠窆獾钠穹较騽偤酶淖冏?090度，就可利用兩個(gè)平度，就可利用兩個(gè)平行偏光片使得光完全不能行偏光片使得光完全不能通過。而足夠大的電壓又通過。而足夠大的電壓又可以使得液晶方向與電場(chǎng)可以使得液晶方向與電場(chǎng)方向平行，這樣光的偏振方向平行，這樣光的偏振方向就不會(huì)改變，光就可方向就不會(huì)改變，光就可通過第二個(gè)偏光片通過第二個(gè)偏光片 45STN型液晶型液晶 STNSTN型的顯示原理型的顯示原理與與TNTN相類似，不同相類似，不同的是的是TNTN扭轉(zhuǎn)式向列扭轉(zhuǎn)式向列場(chǎng)效應(yīng)的液晶分子場(chǎng)效應(yīng)的液晶分子是將入射光旋轉(zhuǎn)是將入射光旋轉(zhuǎn)9090度，而度，而STNSTN超扭轉(zhuǎn)式超扭轉(zhuǎn)式向列場(chǎng)效應(yīng)是將