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利用光导波技术测量基板表面锚泊能的研究

利用光导波技术测量基板表面锚泊能的研究

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作者：孙婷婷河北工业大学

学位级别：硕士

基板表面取向层的锚泊处理不仅对液晶显示器件的视角特性、电光特性及动态响应等有一定影响,还对液晶非显示器件(液晶光栅、液晶光阀等)的阈值电压产生影响。因此,精确测量基板表面锚泊能对液晶器件性能研究有非常重要的作用,其测量方... 详细信息

基板表面取向层的锚泊处理不仅对液晶显示器件的视角特性、电光特性及动态响应等有一定影响,还对液晶非显示器件(液晶光栅、液晶光阀等)的阈值电压产生影响。因此,精确测量基板表面锚泊能对液晶器件性能研究有非常重要的作用,其测量方法一直备受关注并不断地优化。基板表面锚泊能可以影响液晶指向矢的分布,光学上导致液晶导模结构的变化。本文提出利用改进的全漏光导波技术测量基板表面极向锚泊能强度。首先,理论上研究基板表面锚泊对液晶全漏导模的影响。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,由差分迭代方法数值计算液晶指向矢,紧接着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R随内角变化的理论曲线,其变化呈现类似正弦波的上下起伏不规则波形状。对比不同极向锚泊能条件下(8×10J/m～1×10J/m)的曲线,极向锚泊能强度越弱,曲线主要表现左移,且左移幅度越大;当低于5×10J/m时,曲线变化主要体现在峰值上,极向锚泊能强度越弱峰值越高。为了确保极向锚泊能强度的测量值精确,理论上还考虑了电压、盒厚、取向层和电极层厚度、预倾角等其它因素对曲线的影响,电压主要影响曲线的峰值,盒厚的不同主要导致波峰个数的变化,而取向层和电极层厚度及预倾角主要影响曲线的左右移动。其次,实验上基于液晶光导波实验测试光路,对平行排列向列相液晶全漏波导反射率进行测量,得到取向层为聚偏氟乙烯和聚酰亚胺两种材料的R实验曲线。同时,为了消除其他因素的影响,盒厚、取向层和氧化铟锡电极层厚度、预倾角进行了精确测量。通过理论曲线和实验曲线的拟合,确定了基板表面极向锚泊能强度,其中对于聚酰亚胺材料,采用了六种不同锚泊处理的液晶盒,分别灌入两种液晶(E7、5CB)进行测量,得到聚偏氟乙烯膜和聚酰亚胺膜的极向锚泊能强度分别为1.4×10J/m和8×10J/m～5×10J/m。研究表明基板表面锚泊能与锚定力矩和取向层材料有关,锚泊能的确定与其他因素的影响无关。

关键词：极向锚泊能光导波技术平行排列向列相液晶弹性理论多层光学理论

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