胆甾相液晶电控螺距变化引起布拉格反射特性研究

论文摘要

液晶材料因其具有独特的电光特性而在多种光电子器件上获得深入的研究与广泛的应用。进入21世纪,信息技术渗透于社会所有领域,在各领域中,液晶器件作为信息显示手段,发挥着重要作用,得到了大量的应用。胆甾相液晶可以看作是螺旋向列相,因其独有的分子结构和电光效应,胆甾相液晶在显示领域有着极为广阔的应用。目前人们对胆甾相液晶平面织构的光学性质十分清楚,胆甾相液晶的许多应用也正是针对平面态对可见光的选择布拉格反射性质和旋光性质的应用而展开。但在以往的研究中,人们对于平面织构胆甾相液晶在电控螺旋畸变下的光学性质并不十分清楚,所得到的一些结论现在看来是片面的和不够准确的。本文研究平面织构胆甾相液晶在垂直于螺旋轴方向施加一水平电场后引起螺旋畸变导致布拉格反射光强度变化特性。利用液晶矩阵光学,Jones矩阵法与Matlab矩阵计算软件对有螺旋畸变情况下的布拉格反射光谱特性进行了分析和数值计算。从数值计算和实验结果可知,胆甾相液晶在当沿其垂直螺旋轴方向施加不同电压电场时,会发生布拉格反射光中心波长不随电压改变,而布拉格反射光强会随电压的增大而减弱的现象。提出了两种电致螺旋畸变模型对实验结果和数值计算结果给出合理的解释。并分析讨论后认为,利用电场改变胆甾相液晶的螺距进而设计电控颜色变化液晶器件的原理是不可靠的。然而,在许多领域,人们却可以利用此原理来设计特定颜色可在无和有之间互相变化的液晶器件和显示器件。例如将其作为红色光滤光片,可以通过施加电场使其变为透光片,这样便实现了对红色光在滤光和透光两种功能上的切换,等等。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1-1 胆甾相液晶知识简介
• 1-1-1 液晶的分类
• 1-1-2 胆甾相液晶常识
• §1-2 胆甾相液晶的实际应用
• 1-2-1 胆甾相液晶的显示应用
• 1-2-2 胆甾相液晶的其他应用
• §1-3 本文的研究内容
• 第二章 胆甾相液晶基本理论
• §2-1 胆甾相液晶光学特性
• 2-1-1 使入射光（n|→） （分子长轴）方向偏转
• 2-1-2 改变入射光的偏振态或改变偏振光的振动方向
• 2-1-3 使入射的椭圆偏振光产生相应的反射或透射现象
• §2-2 液晶矩阵光学
• 2-2-1 偏振光的表示
• 2-2-2 Jones 矢量
• 2-2-3 偏振光的Jones 矢量表示法
• 2-2-4 Jones 矩阵
• 2-2-4-1 部分直线偏振器
• 2-2-4-2 方位为零的直线位相器
• 2-2-4-3 旋光器
• 第三章 平面织构胆甾相液晶布拉格反射的理论推导及分层模拟
• §3-1 分层计算公式推导
• 3-1-1 理论推导基础
• 3-1-2 两层相邻向列相液晶间的光学分析
• 3-1-3 胆甾相液晶的多层反射分析及计算公式
• §3-2 平面织构胆甾相液晶布拉格反射的分层模拟
• 第四章 电致螺旋畸变下布拉格反射特性的变化模拟
• §4-1 建立两种电致螺旋畸变模型
• 4-1-1 建立模型I 并进行反射光数值模拟计算
• 4-1-2 建立模型II 并进行反射光数值模拟计算
• §4-2 两种模型模拟的结果
• 4-2-1 模型I 的结果
• 4-2-2 模型II 的结果
• §4-3 分析
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果