液晶器件基础 原书第2版PDF电子书下载

第1章 液晶物理 1

1.1 引言 1

1.2 热力学与统计物理学 4

1.2.1 热力学定律 4

1.2.2 玻尔兹曼分布 5

1.2.3 热力学量 6

1.2.4 热力学平衡判据 8

1.3 取向有序性 9

1.3.1 取向有序参数 9

1.3.2 向列相取向有序性的朗道－德让纳理论 12

1.3.3 梅尔－绍珀（Maier-Saupe）理论 16

1.4 液晶的弹性 18

1.4.1 向列相液晶的弹性 18

1.4.2 胆甾相液晶的弹性 21

1.4.3 近晶相液晶的弹性 23

1.5 电磁场作用下的液晶响应特性 24

1.5.1 磁化系数 24

1.5.2 介电常数和折射率 26

1.6 向列相液晶表面的锚定作用 33

1.6.1 锚定能 34

1.6.2 取向层 35

1.7 液晶指向矢的弹性形变 36

1.7.1 弹性形变和位错 36

1.7.2 位错中液晶指向矢的变化 38

问题与练习 42

参考文献 44

第2章 光在各向异性光学介质中的传播 46

2.1 电磁波 46

2.2 偏振 48

2.2.1 单色平面波及其偏振态 48

2.2.2 线偏振态 49

2.2.3 圆偏振态 49

2.2.4 椭圆偏振态 49

2.3 光在各向异性均匀光学介质中的传播 53

2.3.1 本征模 53

2.3.2 本征模的正交性 57

2.3.3 能量通量 59

2.3.4 一些特例 59

2.3.5 偏振器 61

2.4 光在胆甾相液晶中的传播 64

2.4.1 本征模 64

2.4.2 胆甾相液晶的反射 72

2.4.3 胆甾相液晶的受激辐射 74

问题与练习 75

参考文献 76

第3章 光学建模方法 78

3.1 琼斯矩阵法 78

3.1.1 琼斯矢量 78

3.1.2 琼斯矩阵 79

3.1.3 非均匀双折射薄膜的琼斯矩阵 81

3.1.4 扭曲向列相液晶的光学特性 82

3.2 米勒矩阵法 88

3.2.1 部分偏振光和非偏振光 88

3.2.2 斯托克斯参数的测量 89

3.2.3 米勒矩阵 91

3.2.4 庞加莱球 93

3.2.5 庞加莱球中偏振态的演化 95

3.2.6 扭曲向列相液晶的米勒矩阵 98

3.2.7 非均匀双折射薄膜的米勒矩阵 101

3.3 Berreman 4×4法 101

3.3.1 各向同性介质 105

3.3.2 胆甾相液晶 107

问题与练习 110

参考文献 111

第4章 液晶的电场效应 113

4.1 电介质的相互作用 113

4.1.1 介电相互作用下的重新取向 113

4.1.2 场致取向有序性 114

4.2 挠曲电效应 117

4.2.1 向列相液晶的挠曲电效应 117

4.2.2 胆甾相液晶中的挠曲电效应 121

4.3 铁电液晶 123

4.3.1 对称和偏振 123

4.3.2 倾斜角度和极化 124

4.3.3 表面稳定铁电相液晶 125

4.3.4 手性近晶相液晶的电倾斜效应 128

问题与练习 129

参考文献 130

第5章 弗里德里克斯转变 132

5.1 变分法 132

5.1.1 一维和单变量情形 132

5.1.2 一维和多变量情形 135

5.1.3 三维情形 135

5.2 弗里德里克斯转变：静态 135

5.2.1 展曲几何 136

5.2.2 弯曲几何形变 140

5.2.3 扭曲几何 141

5.2.4 扭曲向列相液晶盒 142

5.2.5 弱锚定作用下的展曲几何 145

5.2.6 具有预倾角的展曲几何 146

5.3 锚定强度的测量 147

5.3.1 极角锚定强度 147

5.3.2 方位角锚定强度 149

5.4 预倾角的测量 151

5.5 弗里德里克斯转变：动态 155

5.5.1 扭曲几何中的弗里德里克斯转变动力学 155

5.5.2 流体动力学 156

5.5.3 回流 161

问题与练习 165

参考文献 166

第6章 液晶材料 168

6.1 引言 168

6.2 折射率 168

6.2.1 扩展柯西（Cauchy）方程 169

6.2.2 三带模型 170

6.2.3 温度效应 173

6.2.4 温度梯度 175

6.2.5 分子极化率 176

6.3 介电常数 177

6.3.1 用于AMLCD的正△ε液晶 178

6.3.2 负△ε液晶材料 179

6.3.3 双频液晶 179

6.4 旋转黏度 180

6.5 弹性常数 181

6.6 品质因数 181

6.7 液晶和聚合物的折射率匹配 182

6.7.1 聚合物的折射率 183

6.7.2 匹配折射率 184

问题与练习 186

参考文献 187

第7章 液晶指向矢排布建模 190

7.1 液晶的电能 190

7.1.1 电荷恒定 191

7.1.2 电压恒定 192

7.1.3 电场恒定 194

7.2 电场建模 194

7.3 液晶指向矢排布的模拟 196

7.3.1 角度表示 196

7.3.2 矢量表示 200

7.3.3 张量表示 203

问题与练习 206

参考文献 207

第8章 透射式液晶显示器 209

8.1 引言 209

8.2 扭曲向列相液晶盒 209

8.2.1 透光率与电压的关系 210

8.2.2 薄膜补偿TN液晶盒 212

8.2.3 可视角度 214

8.3 面内切换模式 214

8.3.1 透光率与电压的关系 215

8.3.2 响应时间 217

8.3.3 可视角度 218

8.3.4 补偿膜的分类 219

8.3.5 倾斜角度下单轴介质的相位延迟 220

8.3.6 庞加莱球表示法 221

8.3.7 倾斜角度观看时正交偏振器的漏光 222

8.3.8 采用正a膜和正c膜的IPS 228

8.3.9 采用正a膜和负a膜的IPS 232

8.3.10 色彩偏差 235

8.4 垂直取向（VA）模式 235

8.4.1 透光率与电压的关系 235

8.4.2 光学响应时间 236

8.4.3 过驱动电压和下冲电压方法 237

8.5 多畴垂直取向（MVA）液晶盒 238

8.5.1 采用一片正a膜和一片负c膜的MVA 241

8.5.2 采用正a膜、负a膜和负c膜的MVA 245

8.6 光学补偿弯曲液晶盒 249

8.6.1 透光率随电压的变化关系 250

8.6.2 用于OCB的光学补偿膜 251

问题与练习 252

参考文献 254

第9章 反射式和透反式液晶显示器 258

9.1 引言 258

9.2 反射式LCD 259

9.2.1 膜补偿均匀取向液晶盒 260

9.2.2 混合模式扭曲向列相（MTN）盒 261

9.3 透反器 263

9.3.1 金属开孔透反器 264

9.3.2 半透明金属透反器 265

9.3.3 多层介电膜透反器 265

9.3.4 正交偏振透反器 265

9.4 透反式LCD的分类 266

9.4.1 吸收型透反式LCD 266

9.4.2 散射型透反式LCD 269

9.4.3 散射和吸收型透反式LCD 271

9.4.4 反射型透反式LCD 273

9.4.5 相位延迟型 275

9.5 双盒透反式LCD 284

9.6 单盒透反式LCD 286

9.7 透反式LCD的性能 287

9.7.1 色彩平衡 287

9.7.2 图像亮度 288

9.7.3 可视角度 288

问题与练习 288

参考文献 289

第10章 液晶显示器件、驱动原理和双稳态显示 293

10.1 笔段式显示 293

10.2 无源矩阵显示和驱动原理 293

10.3 有源矩阵显示 297

10.3.1 TFT结构 300

10.3.2 TFT工作原理 300

10.4 双稳态铁电液晶显示及驱动原理 302

10.5 双稳态向列相液晶显示器 304

10.5.1 引言 304

10.5.2 扭曲－非扭曲双稳态扭曲向列相液晶显示器 304

10.5.3 表面稳定向列相液晶显示器 310

10.6 双稳态胆甾相反射式显示器 313

10.6.1 引言 313

10.6.2 双稳态胆甾相反射式显示器的光学特性 315

10.6.3 包覆型胆甾相液晶显示器 318

10.6.4 胆甾相状态的转变 319

10.6.5 双稳态胆甾相液晶显示的驱动方案 326

问题与练习 329

参考文献 330

第11章 液晶／聚合物复合材料 334

11.1 引言 334

11.2 相分离 335

11.2.1 二元混合物 335

11.2.2 相图和热致相分离 340

11.2.3 聚合物诱导相分离 341

11.2.4 溶致相分离 344

11.2.5 包覆 346

11.3 LCPC的散射特性 347

11.4 聚合物分散液晶 352

11.4.1 PDLC中的液晶液滴构型 352

11.4.2 开关型PDLC 354

11.4.3 散射型PDLC器件 357

11.4.4 二色性染料掺杂的PDLC 361

11.4.5 全息PDLC 362

11.5 聚合物稳定液晶 364

11.5.1 PSLC的制备 364

11.5.2 散射型PSLC的工作模式 365

11.6 基于散射的LCPC显示器 368

11.6.1 反射式显示器 369

11.6.2 投影式显示器 370

11.6.3 透射式直视型显示器 371

11.7 聚合物稳定液晶显示器 372

问题与练习 375

参考文献 377

第12章 可调谐液晶光子器件 381

12.1 引言 381

12.2 激光束转向器 381

12.2.1 光学相控阵 382

12.2.2 基于棱镜的光束转向 385

12.3 可变光衰减器 386

12.4 可变焦透镜 391

12.4.1 可变焦球面透镜 391

12.4.2 可变焦柱面透镜 394

12.4.3 正负可变换微透镜 397

12.4.4 正三负同体的液晶微透镜 401

12.5 不依赖偏振的液晶器件 403

12.5.1 双层均质液晶盒 404

12.5.2 双层液晶凝胶 406

问题与练习 408

参考文献 409

第13章 蓝相手性液晶 413

13.1 引言 413

13.2 蓝相的相图 414

13.3 蓝相的反射 415

13.3.1 晶体结构基础和X射线衍射 415

13.3.2 蓝相的布拉格反射 416

13.4 蓝相的结构 418

13.4.1 缺陷理论 419

13.4.2 朗道理论 426

13.5 蓝相的光学特性 436

13.5.1 反射 436

13.5.2 透射 438

问题与练习 440

参考文献 440

第14章 聚合物稳定蓝相液晶 442

14.1 引言 442

14.2 聚合物稳定蓝相液晶 445

14.2.1 向列相液晶主体 446

14.2.2 手性掺杂剂 447

14.2.3 单体 447

14.3 克尔效应 448

14.3.1 扩展克尔效应 450

14.3.2 波长效应 453

14.3.3 频率效应 454

14.3.4 温度效应 456

14.4 器件结构 460

14.4.1 平面内切换蓝相液晶器件 461

14.4.2 凸型电极 464

14.4.3 凹刻电极 466

14.4.4 单一伽马曲线 467

14.5 垂直电场开关 468

14.5.1 器件结构 468

14.5.2 实验和模拟 469

14.6 相位调制 471

参考文献 471

第15章 液晶显示组件 475

15.1 引言 475

15.2 光源 475

15.3 导光板 478

15.4 扩散板 478

15.5 准直膜 479

15.6 偏振片 481

15.6.1 二色吸收偏振片 481

15.6.2 二色反射偏振片 483

15.7 补偿膜 491

15.7.1 形状双折射补偿膜 491

15.7.2 盘状液晶补偿膜 492

15.7.3 刚性聚合物链补偿膜 492

15.7.4 拉伸聚合物补偿膜 493

15.8 彩色滤光片 495

参考文献 496

第16章 三维显示 500

16.1 引言 500

16.2 深度暗示 500

16.2.1 双目视差 500

16.2.2 双眼集合 501

16.2.3 移动视差 501

16.2.4 焦点调节 501

16.3 助视立体显示 502

16.3.1 头戴式显示器 502

16.3.2 立体电影 503

16.3.3 使用快门眼镜的时序立体显示 504

16.3.4 使用偏光眼镜的立体显示 504

16.4 自由立体显示器 507

16.4.1 基于视差光栅的自由立体显示器 507

16.4.2 基于柱透镜阵列的自由立体显示 511

16.4.3 指向性背光 514

16.5 集成成像 514

16.6 全息显示 515

16.7 体显示 517

16.7.1 扫描体显示 518

16.7.2 多平面体显示 519

16.7.3 点立体显示 519

参考文献 521

附录 缩略语 525

索引 527