液晶的物理性质及其应用

第三节　液晶的物理性质及其应用

液晶的异向性

液晶分子一般是刚性棒状的，由于分子头尾所接的分子团不同，使分子在轴向和径向上具有不同的性质。液晶的分子排列不管是哪种形式，其自然状态总是轴向相互平行。正因为如此，液晶的折射率、介电常数、磁化率、电导率、黏滞系数等均沿轴向和径向具有不同的性质，即各向异性。

液晶的这种异向性又由于液晶本身的弹性系数很小而使其分子排列在外电场、磁场、应力和热能等作用极易发生变动。液晶在显示器方面的应用原理正是从这一特性展开的。

液晶的光学性质

绝大多数液晶都呈现光学各向异性，即它们都有双折射性质。从而使液晶具有下列特别有用的光学性质：①使入射光的前进沿分子轴向偏转；②使入射光的偏振状态发生变化；③使入射的左旋或右旋偏振光产生对应的反射或透射。

由于胆甾相液晶的螺距会随温度、电场、磁场、应力、试样的成分等发生变化而变化，因此，胆甾相液晶薄层的干涉色也会发生变化，这就为这类液晶的实际应用提供了多种可能性。目前已利用这种性质制作成液晶温度计和反映温度变化的传感设备。

电学和磁学性质

液晶分子在径向和轴向的磁化率是不一样的。在磁场中，液晶分子的长轴会平行于磁场方向排列，形成一种液相单晶。这样就可以对介电常数、电导率、黏度等物理量进行测量，并可以进行x射线衍射研究。

由于液晶分子在径向和轴向的介电常数不同，如果在液晶上施加一个电场时，根据液晶分子在径向和轴向的介电常数大小的不同，液晶分子的长轴将沿电场方向平行排列或垂直于电场方向正交排列。

液晶的弹性连续体性质

液晶的弹性常数很小，因此，液晶分子的排列很容易受电场、磁场、应力和热能等外部影响而发生畸变，可呈现展曲、扭曲及弯曲三种基本畸变。这三种畸变总伴随液晶分子的重新排列。另外，在不同的取向，液晶有不同的弹性系数。

液晶的弹性系数还取决于分子的结构及外部温度，当温度上升时，弹性系数迅速降低。一般而言，弹性系数越大，则阚值电压越大，同时响应速度加快。

液晶的电光效应

液晶的电光效应是指液晶在外电场的作用下分子的排列状态发生变化，从而引起液晶盒光学性质也随之变化的一种电的光调制现象。

因此，外加电场能使液晶分子的排列发生变化，进行光调制，同时由于双折射性，可以显示出旋光、干涉、散射等光学性质。根据电光效应可表现出扭曲向列效应、电控双折射效应、相变效应、铁电效应、超扭曲效应、宾主效应、动态散射效应、近晶热效应和热光学效应等。