宾主效应.pdfVIP

NN-LC 配合N-Dye 的宾主效应显示类型 2011059120016 宋正格 1 宾主效应的概念和原理 晶体会表现出二向色性质。无机晶体在整个可见光范围内表现出二向色性质。 所谓二向色性，是指某些各向异性材料对方向相互垂直的两种光振动具有不同吸 收的特性。有机染料可分为两类，一种是p 型染料，又称为正性染料；另一种是 n 型染料，又称为负性染料。如果入射的光矢量方向平行于正性染料的长轴，则 染料对光有强烈的吸收。而如果入射的光矢量方向垂直于负性染料的长轴，则染 料对光有强烈的吸收。而某些有机染料只在可见光的某一范围表现出二向色性质， 而在另外的波长范围光波不是全被吸收就是全部不吸收，与晶体光矢量的相对方 位无关。或者光矢量与分子长轴平行时，吸收某波长的光，与长轴垂直时，吸收 另外波长的光。这类晶体的轴与光矢量的位置的相对变化会导致出射光色彩的变 化。液晶显示研究的初期是把二向色染料混入透明的液晶中，外加电场控制液晶 分子的转向，而带动棒状的染料分子一道转动。进行颜色显示的染料，只占总组 分的百分之几，相当于液晶的添加剂。液晶是载体。故称之为宾主效应。以后把 用电场控制的二向色性晶体转向从而实现光开关或色彩开关的，都称为宾主效应， 常简称为GH 效应。 晶体和液晶的各向异性表现在它的弹性性质、电学性质、磁学性质和光学折 射率等方面。对于光的吸收，晶体和液晶仍然表现出各向异性的性质，而这种各 向异性的吸收在某些特定的光波段上更为显著。 现在我们考察Heilmeier 型GH 液晶盒的结构。该液晶盒采用p 型燃料和介 电各向异性为正的液晶（Np 型液晶），液晶在液晶盒表面的取向为=/=取向。当开 关断开时，没有外加电场加在液晶盒上，染料随着液晶一道成=/=取向。通过偏 振片以后的光矢量平行于染料分子的长轴，染料对光有强烈的吸收。如果入射的 是白光，而染料的颜色是绿色，透射出来的光是绿色。若染料是黑色，则各种波 长的光都会被吸收。当开关闭合，外加电场加载在液晶盒上，染料随着液晶转向 成⊥/⊥取向，光矢量垂直于染料分子的长轴，染料对光有最小的吸收。入射光 通过液晶盒而液晶盒可以视为无色。后文的分析便采用Heilmeier 型GH 液晶盒 的结构原理。 2 宾主效应的种类 在实际使用方面，正性显示容易使用，应用较多。为了实现正性显示，有如 下两种结构。 第一种是利用介电各向异性为负的液晶，指向矢相对基板从垂直状态稍作倾 斜排列，这样，在关态为无色，在开态，分子重新排列，与基板平行，从而成着 色态。此种液晶盒的预倾角取3~5 度为最佳。 第二种是利用正性液晶和负性染料的方法。N 型染料在光矢量垂直于其长轴 的时候有最大的吸收，而在光矢量平行于长轴时吸收最小。 3 液晶的介电各向异性 液晶分子结构是非对称的，因而液晶材料分子是各向异性的。正因为如此， 液晶材料涉及到构成该材料的分子的一些物理量不是成轴对称性质。然而，液晶 相是由大量分子构成的。以向列型液晶分子为例，由于分子指向的长程有序性和 分子位置的随机性以及分子围绕长轴旋转的任意性，使得大量分子组成的液晶相 沿着轴向的性质与沿着垂直于轴向的性质大为不同，理论上常常把液晶分子看成 是长圆柱分子正是这个道理。 向列型液晶为光电子技术和显示上最为广泛应用的液晶。这里就向列型液晶 的介电各向异性进行简要分析。 选择z 轴与向列型液晶的指向矢平行，其介电张量的矩阵可以表达为  0 0  ˆ    0  0     0 0    //    其中， 、 分别为平行于和垂直于指向矢的介电常数。 //  常用 定义液晶材料各向异性的大小：   。液晶对外场的响应取 