向列相液晶中挠曲电效应的理论研究

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本文第一章简单叙述了液晶理论中的基本概念,详细阐明了什么是挠曲电效应以及由挠曲电效应引起的极化能量表达式的形式,对挠曲电效应的研究进展作了扼要说明,紧接着就液晶显示器的工作原理进行了阐述。 液晶显示器显示效果的好坏在很大程度上取决于液晶指向矢在液晶盒内的分布情况。液晶指向矢分布除了受到液晶自身弹性自由能、外加电场引起的介电自由能和玻璃基板表面能的影响,在某种形变(展曲和弯曲形变)下,还会受到由挠曲电效应引起的自由能的影响。对两种液晶盒模型进行了研究,讨论了挠曲电效应对液晶指向矢分布的影响。 第一种液晶盒是垂面排列液晶盒,中间充满负性液晶MBBA。沿面外加一匀强电场,将会产生挠曲电效应,使得液晶指向矢分布发生了一个很小的变化。基于液晶弹性理论研究了这一效应,通过变分理论得到了液晶指向矢满足的微分方程及边界条件。应用差分迭代方法进行了数值求解。在小角度近似下,得到了指向矢分布的解析解,并且与数值解和文献中得到的结果进行了比较。 第二种液晶盒是平行排列液晶盒,中间依然充满负性液晶MBBA。液晶分子弱锚泊在玻璃基板表面,并且与玻璃基板表面成一定的角度(预倾角)。沿垂直于玻璃基板表面的方向加一恒定的电压,由于挠曲电效应的影响,液晶指向矢将会发生明显的变化。采用同样的理论和计算方法得到了液晶指向矢随不同的参数变化的曲线。增大液晶盒厚度、上下基板锚定能系数以及增大预倾角这三种方法,在考虑挠曲电效应对液晶指向矢分布的影响时是等效的。我们还研究了一级Fréedericksz转变问题,得出了当|Δε|较大、A较小时,一级Fréedericksz转变将会发生。 通过对两种液晶盒模型的研究,可以看出挠曲电效应对液晶显示效果的影响是不容忽视的。
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