混合排列向列相液晶盒电容特性研究

基于液晶弹性理论和变分原理,研究了强锚泊混合排列向列相液晶盒的电容特性,同时考虑了液晶挠曲电特性的影响。通过Matlab软件数值模拟得到了不同挠曲电系数下电压-电容曲线,当挠曲电系数和e11+e33≥0时,电容随电压线性增加;当e11+e33<0时,电容随电压的增加先减小后增大。并且,随挠曲电系数绝对值的增加,挠曲电效应对电容的影响亦将增大。     

液晶盒的电容特性

液晶盒外加一定的电压,会改变液晶分子的取向排列,这样液晶层的有效介电常数也会随之发生改变。如果把液晶盒看作一个电容器,其电容也会有所改变。本论文理论研究强锚泊混合排列向列相液晶盒的电容特性,基于液晶弹性理论和变分原理,理论推导液晶盒系统的平衡态方程及电容的解析表达式,通过Matlab软件数值模拟了此液晶盒的电容-电压曲线和指向矢分布曲线,并对其电容特性进行了分析。     

基板表面锚泊对液晶全漏导模影响的理论研究

平行排列向列相液晶盒基板表面锚泊能可以影响液晶盒内液晶分子指向矢的分布,光学上将导致液晶导模结构的变化。为了研究基板表面锚泊对液晶全漏导模的影响,首先基于液晶弹性理论推导了液晶指向矢在外加电压下满足的平衡态方程,随后由差分迭代方法数值计算液晶指向矢。最后,基于液晶多层光学理论推导了液晶导波反射率和透射率公式,并通过数值计算得到了平行排列向列相液晶全漏波导反射率Rss随内角变化的理论曲线。计算结果表明,相对于强锚泊情形(1×10~(-3) J/m~2),不同锚泊能强度(5×10~(-5) J/m~2～1×10~(-3) J/m~2)下的理论曲线会发生左移现象,移动距离与锚泊能强度有关。由曲线移动的距离可以确定液晶盒基板表面锚泊能的强度。该研究为进一步利用光导波技术测量液晶盒基板表面锚泊能强度提供了理论依据。     

温度对液晶盒电容的影响

液晶盒电容的大小与外加电压的数值相关。当液晶的温度发生变化时,即使施加的电压值一定,液晶盒的电容也会发生变化。为了研究温度的影响,采用交流电桥的方法对灌注5CB液晶的平行排列向列相液晶盒电容进行了实验测量,并由精密热台（LTS350,Linkam）控制液晶盒的温度,得到了不同温度下液晶盒的电压-电容特性曲线。由此可以看出：在大于阈值电压范围内,同一电压下液晶盒电容随温度的升高逐渐增加,并且曲线的斜率逐渐减小,说明液晶向各向同性态转变。此项研究对进一步分析液晶材料的介电常数有一定的指导意义。     

栅状表面液晶盒的光学特性

栅状表面基板对液晶分子有特殊的锚定作用,其锚定的强度和易取方向与栅状表面的几何参数相关。两块预先处理的栅状表面基板可以制成液晶显示器件,其光学特性也与栅状表面的几何参数相关。文中基于Frank弹性理论和栅状表面基板的等效锚定能公式研究了外加电压下此种液晶盒的光学特性,并通过计算机模拟得到了不同栅状表面液晶盒的电光曲线,且与栅状表面液晶盒的闽值电压进行了比较。     

挠曲电效应对液晶微波相位调制的影响

液晶微波调制器件的相位调制取决于液晶分子指向矢的分布。液晶指向矢的分布不仅会受基板表面处液晶分子预倾角和锚定能等因素的影响,液晶材料的挠曲电特性同样会影响液晶指向矢分布。基于液晶弹性理论和差分迭代方法,研究了挠曲电效应对平行排列向列相(PAN)液晶微波相位调制的影响,理论推导得到弱锚定PAN液晶盒的平衡态方程,数值模拟给出了不同的预倾角、锚定能和液晶材料的挠曲电特性条件下单位长度微波相移(MPSL)随电压的变化。结果表明MPSL随锚定能系数的减小而增大,A_0=A_d=5×10~(-5)J/m~2时,挠曲电效应e_(11)+e_(33)=5×10~(-11 )C/m对MPSL最大可调范围为20°,0°预倾角对MPSL最大可调范围为17°,MPSL差值最大增加均为9°;预倾角为3°时,MPSL可调范围随挠曲电系数的增大而增大,相对于忽略挠曲电效应情形,强锚定A_0=A_d=10~(-3)J/m~2条件下MPSL始终减小,弱锚定A_0=A_d=5×10~(-5)J/m~2条件下MPSL先减小后增大然后再减小,MPSL差值最大增加为9°。此项研究对液晶微波调制器件设计有一定的指导意义。     

改进的极向锚定强度测量方法

介绍一种测量液晶表面极向锚定强度的方法,通过同步测量线性偏振光经过混合排列的楔形液晶盒的相位及外加电压值,经过数值处理,得到表面极向锚定强度。使用混合排列液晶盒,简化了计算及测量步骤;使用楔形盒并用不同点的厚度差值代替厚度值计算,减小了由于厚度测量误差引起的干扰,提高了测量精度。     

基于向列相液晶弹性各向异性偏振光栅结构方位锚定能的理论研究

通过设计上下基板向列相液晶分子排列构建偏振光栅结构模型,并根据向列相液晶Frank弹性理论计算其方位锚定能,其理论结果可为实验测量提供有力的理论指导作用。本文根据弹性理论,考虑弹性各向异性计算了偏振光栅结构的方位锚定能,得到了方位锚定能与光栅条纹宽度关系的解析解。弹性各向异性对方位锚定能有着显著影响。由于液晶具有各向异性,考虑弹性各向异性研究方位锚定能是必要的,其结果更具有普遍性。     

不对称弱锚定沿面排列向列液晶盒的研究

用解析方法研究了上、下基板锚定强度不同的弱锚定沿面排列向列液晶盒(不对称液晶盒)，给出了指向矢倾角θ满足的方程和边界条件，讨论了它的解，导出Freedericksz转变的阈值场强和饱和场强。研究了由于上、下基板锚定强度不同而引起的对称性破缺，以及对称破缺和磁场强度之间的关系，发现了不对称液晶盒一些特殊的现象。作为应用的例子，讨论了一种测定基板锚定强度的新方法。     

弱锚定条件下混合排列向列液晶显示的动态响应

研究了弱锚定条件下混合排列向列液晶显示动响应。具体研究沿面排列处为弱锚定,垂面排列处为强锚定的ＨＡＮ盒。讨论了响应速度与锚定强度系数之间的关系。     

界面锚定能和扭曲向列液晶盒

向列液晶界面锚定能被认为是液晶分子与固体界面上分子相互作用势之和，据此导出了锚定能的新公式，它包含两项，因而有两个强度参量，其中第二项是由于界面诱导双轴性而引起的，倾角锚定强度Aθ和方位角锚定强度定Aφ的差别可归因于此。用新的锚定能公式详细研究了弱锚定扭曲(超扭曲)向列液晶盒，假定Aθ／Aφ=k11／k12，计算了阈值场强和饱和场强的大小。与以前我们认为的Aθ／Aφ=1情况做了比较。结果表明，倾角锚定强度Aθ与方位角锚定强度Aφ的关系对扭曲(超扭曲)向列液晶盒的阈值场强和饱和场强都有影响。     

聚甲基丙烯酸肉桂酰氧基乙酯的光控取向研究

研究了向列相液晶ＬＣ－Ｅ７０分子在肉桂酸酯类材料聚甲基丙烯酸肉桂酰氧基乙酯（ＣＥＭＣ）光控取向层上的排列特性、液晶盒中向错的类型及产生的原因，从理论上计算了这种取向层的方位表面锚定能的数量范围。     

液晶分子在高分子膜上的排列记忆效应

通过测量高分子膜聚酰亚胺由排列记忆效应产生的锚定强度,对锚定强度随记忆时间的变化进行定量描述。聚酰亚胺膜表面的锚定强度随着记忆时间的增加逐渐增大,大约经过20h后达到饱和,其归一化饱和值大约为30μm^-1。     

光控取向弱锚定表面的液晶分子排列

研究了光敏聚酰亚胺ＰＩ（ＢＴＤＡ－ＴＭＭＤＡ）用于液晶取向时的弱锚定边界特性。实验测得了两基板皆为摩擦取向层扭曲向列液晶显示器件（ＤＲ－ＴＮ－ＬＣＤ）及两基板皆为光控取向层的扭曲向列液晶显示器件（ＤＬＰＰ－ＴＮ－ＬＣＤ）的电光特性和时间响应特性曲线。研究了液晶排列的稳定性,讨论了液晶分子在光控取向弱锚定表面上的排列机理。     

光控PI取向膜方位锚定能的温度特性

利用摩擦和光控取向技术在基板上分别做成聚配亚胺(PI)取向膜。由Cano盒测试方位锚定能的原理,测试了在不同温度下摩擦处理的膜和光控取向膜方位锚定能的变化,发现光控取向膜的方位锚定能随温度变化较为敏感,但主要问题还是锚定强度弱,讨论了改善光控取向膜锚定强度的方法。     

纳米结构表面向列相液晶的聚合物锚定效应

提出了纳米结构聚合物表面的一个简化模型:由具有交替的沿面和垂面锚定的一维周期性条纹表面表征。利用Alexe-Ionescu等提出的扩展各向异性表面能形式,研究了向列相和取向层聚合物之间的锚定以及聚合物和基板表面之间的锚定对向列相液晶表面锚定的影响。在理论处理中,假设两不同锚定区域的锚定强度相等。结果表明:聚合物和基板表面之间的锚定会影响向列相的指向矢分布,降低松弛距离以及系统的总自由能。     

等离子体处理过的基板上液晶平行取向的两种模式

我们提出了一种用于液晶盒的新取向工艺,可以得到0或非0的预倾角。这项工艺是用定向的等离子体流倾斜辐照基板。我们用一个阳极层发射器(anodelagerthruster)作为等离子体辐射源,以产生层状的等离子体流。它适合于处理大面积基板,可以处理有机(聚合物)和无机(玻璃,ITO)层。等离子体流辐照可以得到两种类型的液晶取向:(1)最可及(择优)取向轴位于离子束方向和基板法线组成的入射平面上;(2)最可及取向轴垂直于入射面。随着照射总剂量的增加,取向方向可以从类型(1)向类型(2)转变。在第一种取向模式中,可以通过改变工艺参数,如入射角、离子流密度和离子能等来改变预倾角。第二种取向模式的特征是预倾角为0。第一种模式的方位锚泊能系数相对较弱(W=10-3 Erg/cm2),而第二种类型锚泊能很强(W>10-1 Erg/cm2),与摩擦聚合物基板相当。两种模式的取向特征可以用来产生满足所需参数的取向,和构图(pattern)液晶盒基板。这种工艺方法可以克服传统摩擦工艺的某些缺点。