photonische materialien v11 - tu chemnitz

Photonische Materialien11. Vorlesung

• Einführung in quantenmechanische Aspekte und experimentelle Verfahren (1)

•Lumineszenz-Label (1)•Supramolekulare und biologische Systeme (1)•Halbleiter Nanopartikel (2)•Quanten-Well-Strukturen (1) •Metallische Nanopartikel•Solarzellen (1)•Organische Leuchtdioden und Solarzellen (1)•Flüssige Kristalle (1)•Displays (1)•Photonische Kristalle (1)•Optisch aktive Materialien (1).

Flüssigkristalle• Phasen

– nematisch (Faden)– smektisch (Seife)– kolumnar (Säule)– flüssigkristalline Polymere

• Ordnungszustände• Phasenübergänge• Defekte• Eigenschaften

– mechanische– optische– elektrische

Wiederholung

Flüssigkristalle

• 1888 Cholesterol-Derivat• Mesogene Phase• Thermotrop (1% aller Moleküle)• Anisotropie – Fernordnung• Phasen• Einfluss äußerer elektrischer und

magnetischer Felder

Selbstorganisation

Ordnung in Flüssigkristallen

Nematische Flüssigkristalle

Methyloxybenzylidenbutylanilin (MBBA)

Schmelzpunkt: 22 °CKlärpunkt: 47 °C

Pentylcyanobiphenyl (5CB)

Schmelzpunkt: 23 °CKlärpunkt: 35 °C

Chiral Nematische Flüssigkristalle

Smektische Flüssigkristalle

Smektisch C

Smektisch A

„Smektische“Moleküle

Smektisch Chirale Phasen

Cholesterisch

Kolumnare Phasen

Flüssigkristalline Polymere

Ordnung

Ordnungsparameter

snapshot from a molecular dynamicssimulation showing the liquid crystal moleculePCH5 in a nematic phase.

Phasenübergänge

Temperaturabhängigkeit

Elastische Eigenschaften

Dielektrische Eigenschaften

Brechungsindex n

Texturen

Defekte

Punkt DefektS= ½ Defekt

Schlieren-Textur

Optische Displays

• Kathodenstrahlröhre• Plasma- Displays• Flüssigkristall- Displays• LED - Displays

Kathodenstrahl Röhre

Elektronenstrahlröhre

25.000 bis 35.000 Volt

Lochmaske

gas neon with a small amount of mercury

Plasma Display

180 to 200 volts DC

Ac- dc

Leuchtstoffe in Plasma Displays

• BaMgAl10O17:Eu2+ (blau), Zn2SiO4:Mn2+ (grün) und (Y,Gd)BO3:Eu3+ (rot)

• Y(V,P)O4:Eu3+; Y2O2S:Eu3+ (rot)

Plasma Display

Plasma Display

Flüssigkristalline Anzeigen (Displays)

Polarisation von Licht

Optische Doppelbrechung

Permanentes elektrisches Dipolmoment Dipolmoment

Flüssigkristallorientierung auf Oberflächen

Schaltung Transmission

Schaltung Transmission

Schaltzeiten Flüssigkristall

Schaltung Polymer-Flüsigkristalle

Schaltung Farbstoffe

Twisted Nematic Cell (TN)

DSTN –DisplayDouble Super Twisted Nematic

Farb-LCD

TFT Bildschirm

LCD Pixel auf Farbfilter

Pixel- Schaltbild

Elektrodenschaltung

Schalttransistor

Licht emittierende Dioden

OLED Matrix

OLED Screen

p-OLED – Ink Jet Printed/a-Si

Beleuchtung (6) wird polarisiert (2)gefiltert (3), durchquert die hintere Glasscheibe (4), den STN-Flüssigkristall (5),die vordere Glasscheibe (4), die vordere Filterfolie (3) und den vorderen Polarisator (2) und tritt schließlich farbig aus (1).