液晶显示原理精品文稿.ppt

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1、液晶显示原理第1页，本讲稿共15页 向列型液晶和多数近晶液晶类似于单轴晶体，可以按如下方式计算折射率：液晶的非常光折射率的计算第2页，本讲稿共15页第3页，本讲稿共15页none厚度为d 设晶片的厚度为d，在晶片中o光的光程是n0d，e光的光程是ned，两者之间的光程差是：=|n0-ne|d位相差是：这种能使光矢量互相垂直的两支偏振光产生相移的晶片叫波片。波片的概念第4页，本讲稿共15页四分之一波片如果波片产生的光程差 =|n0-ne|d=(m+1/4)0 式中m为整数，这样的波片叫1/4波片。当入射的线偏振光矢量与波片的快慢上分量相等，Ex=Ey，又因为波片产生的光程差使两束光的位相差为/2

2、的奇数倍，根据上面的分析可以看出，出射的光矢量为圆偏振光。二分之一波片如果波片产生的光程差 =|n0-ne|d=(m+1/2)0 式中m为整数，这样的波片叫半波片或叫1/2波片，线偏振光通过半波片后仍为线偏振光，第5页，本讲稿共15页如果波片的光程差=m0其中m为整数，则称为全波片。-值得注意的是所谓1/4波片、1/2波片或全波片都是针对某一特定波长而言的。与偏光显微镜配套的波片是指对钠黄光（波长为5893）而言的。制造尺寸小的波片的材料为云母。云母容易解理成很薄的薄片，而且厚度较易控制，所以用来制造波片是很适宜的。经过拉伸的聚乙烯醇薄膜也可用来制造波片。这种大尺寸的波片已用于超扭曲液晶显示屏

3、上，可得到黑白模式的超扭曲显示屏，从而为超扭曲彩色显示屏奠定了基础。第6页，本讲稿共15页3.偏振光的矩阵分析法琼斯矩阵 在与光线垂直的平面上选定直角坐标系xoy，任一偏振光，无论是线偏振光，圆偏振光，还是椭圆偏振光，都可以用光矢量在两个坐标系上的投影来表示：或者用复振幅表示：即：第7页，本讲稿共15页将上述矩阵归一化：下面举几个例子说明。例1：光矢量沿X轴的振幅为E0的线偏振光 例2：光矢量与X轴成角，振幅为E0的线偏振光，归一化琼斯矢量为：称为琼斯矢量第8页，本讲稿共15页例3：圆偏振光 归一化琼斯矢量为：第9页，本讲稿共15页偏振光通过偏振器件后，它的偏振状态会发生变化。入射光线的偏振状

4、态用 表示，出射光的偏振状态用 表示，偏振器件G链接 和 。或 因此任一偏振器件的特性可以用矩阵G来描述。矩阵G叫做该器件的琼斯矩阵。第10页，本讲稿共15页例4：设1/4波片的快慢轴分别沿X轴和Y轴方向，它对任何偏振光的作用是使Y轴分量相对于X轴分量产生p/2的位相滞后。设入射光的琼斯矢量为 ，出射光的琼斯矩阵为 ，则：写成矩阵形式：第11页，本讲稿共15页例5：透光轴在X方向和在Y方向的偏振片的琼斯矩阵分别为：透光轴与X轴成角偏振片的琼斯矩阵为：第12页，本讲稿共15页例6：设有偏振光，光矢量与X轴的夹角是p/4，通过四分之一波片后出射光的琼斯矩阵为：如果偏振光相继通过多个偏振器件，它们的

5、琼斯矩阵分别为G1、G2Gn，则出射光的琼斯矢量为：第13页，本讲稿共15页 一些重要器件的琼斯矩阵如下：(1).线偏振器，透光轴与X轴成角(2).一般波片，产生位相差为。a.快轴在X方向：b.快轴Y方向：c.快轴与X轴成45o角：第14页，本讲稿共15页 液晶的光轴与分子的指向矢往往是一致的。由于在外场的作用下，分子的指向矢会发生改变，因而光轴方向随之改变，整个折射率椭球也随指向矢同时转动。因此，在光线传播的某一方向上的折射率是随着外场而变化的。双折射性质随外场的改变引起了光程差的变化，所以这一系列的变化最终导致了干涉条件的改变。下一节将讨论偏振光通过双折射物质后再经一偏振片而看到的干涉现象。第15页，本讲稿共15页