毕业论文-液晶的物理特性及其应用研究

山东建筑大学毕业论文

Physical Characterization and Application of Liquid Crystal

ABSTRACT

Liquid crystal is a polymer materials, it began to be used widely in light-weight display technique in the mid-twentieth century. Liquid crystal is made of special shape molecular combination, and produced under specific temperature conditions; it both has the liquidity, and possessing liquid crystalline substance optical properties.

This paper firstly introduces the definition of the liquid system, the formation and development history, then classify the liquid crystal from a different aspect of liquid crystal, and next according to the types, development of liquid, combined with the real liquid crystal products, to study the working principle of the liquid crystal, research liquid crystal systematic expatiation liquid crystal with a kind of bound at solid and liquid of intermediate state of the physical properties. Based on the actual production and devices, the reality of the application of liquid crystal probe of liquid crystal, and in science and technology, medicine, industries play a important role, creating more good device is prospected by this paper.

Keywords： liquid crystal；light switch；liquid crystal display；polymer；

biological liquid crystal

V

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1前 言

1.1 液晶及其发展现状

液晶是一门综合性的边缘学科，它涉及到物理、化学、生物等多门基础学科。由于液晶在各个技术领域尤其在显示技术方面的广泛应用，使得对液晶的各种性能及其应用方面的研究迅猛发展。

我们一般都认为物质像水一样都有三态，分别是固态、液态和气态。其实物质的三态是针对水而言，对于不同的物质，可能有其它不同的状态存在。以我们要谈到的液晶态而言，它是介于固体跟液体之间的一种状态，其实这种状态仅是材料的一种相变化的过程，只要材料具有上述的过程，即在固态及液态间有此一状态存在，物理学家便称之为液态晶体。

液晶与各向同性液体的主要区别在于它在结构上具有一定程度的有序性。由于液晶分子一般呈细长棒状，分子长轴的有序排列将使液晶具有各向异性。分子长轴的方向相当于液晶的光轴，与普通晶体材料的光轴类似。由于液晶具有液体性质，其分子的排列方向易受外界条件的影响，即液晶的光轴可以随外界条件改变，使得液晶与一般晶体相比，具有更多的电光特性。

在今天的科技时代，液晶显示装置已成为传递信息的压倒一切的工具，每个人在其生活中都与这样或者那样的液晶装置打交道，使用的手表、袖珍计算器、音响设备、汽车上的车速表或钟表，甚至家中的电器都带有液晶显示。计算机工业如今正在制造折叠式计算机，其终端就采用液晶显示。因为液晶显示终端的功耗小，体积比一般阴极射线管终端小得多。若把光源放在后面，并使用滤色后。还可能制造折叠计算机的彩显终端。当然这种设备也有它的缺点，清晰度仍然有限。目前，大量的研究工作正在围绕该问题展开。

液晶不仅为各种应用提供了无穷无尽的可能，而且其奇特的性质多年来一直为广大科学家颇感兴趣。从现在到遥远的未来，液晶的独特性质以及诸相，将一直是物理学家关注的焦点。

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1.2 液晶物理特性的研究意义

在这个日新月异发展快速的时期，液晶，半导体等产品的发展和升级速度不断加快，加深对液晶物理特性和工作原理的研究具有极其现实的意义。对医学，工业特别是显示领域的发展具有极强的推动作用。

其次，与晶体材料、半导体材料、金属材料相比，液晶在材料设计上具有很大的灵活性，通过合成和混合，可以在很大程度上控制液晶材料的特性。光电子学领域需要具有各种特性的器件，因而研究液晶的物理特性对电子器件和显示器件的生产和制造提供技术上的支持。

液晶器件是当前充满活力的电子产品，它的应用十分广泛，现已成为技术密集、资金密集的高新技术产业。液晶器件几乎满足空间光通信的所有大的指标要求如重量、尺寸、功耗、寿命、成本、驱动电压、光电集成、可编程性、光学接收孔径、光束扫描和偏转范围等等。液晶光开关、光偏转器、光扫描器已经开始应用于光纤通信的实验系统中。

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2液晶概述

2.1 液晶的定义

液晶（Liquid Crystal，简称LC）是一种介于固态和液态之间的物质，当被加热时，它会呈现透明的液态，而冷却的时候又会结晶成混乱的固态，液晶是具有规则性分子排列的有机化合物。

我们很早就知道物质有三态。此三态的特性可用图2.1来说明。固态是一个分子很靠近且整齐排列的态。液态中的分子虽然很靠近，但不具有空间上排列之秩序性。气态中之分子则相互间分离的很远。

固态－－－－－－－－－－液态－－－－－－－－－气态

图2.1物质三态

液体也同样可具有不同之态。液体分子质心之排列虽然不具有任何规律性，但是如果这些分子是长形的（或扁形的），它们的分子指向就可能有规律性。于是我们就可将液态又细分为许多态。那些分子方向没有规律性的液体我们称之为各向相同液体或直接称为液体，而具有方向性之液体则称之为液态晶体，又简称液晶。

液晶是一种高分子材料，因为其特殊的物理、化学、光学特性，20世纪中叶开始被广泛应用在轻薄型的显示技术上。液晶相要具有特殊形状分子组合始会产生，它们可以流动，又拥有结晶的光学性质。液晶的定义，现在已放宽而囊括了在某一温度范围可以是现液晶相，在较低温度为正常结晶之物质。而液晶的组成物质是一种有机化合物，也就是以碳为中心所构成的化合物。同时具有两种物

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