本文研究径向电场作用下同心柱筒中混合排列向列相液晶的指向矢分布, 重点研究挠曲电效应对指向矢分布的影响。向列相液晶处于同心圆柱构成的薄层间, 内表面径向锚定、外表面轴向锚定以及内表面轴向锚定、外表面径向锚定构成两种同心柱筒混合排列模型。基于向列相液晶Frank弹性理论, 通过差分迭代方法, 分别在强锚定及弱锚定边界条件下, 研究了两种模型中挠曲电效应对指向矢分布的影响。研究结果表明: 挠曲电效应在薄层内边界、外边界以及薄层内部对指向矢分布有着不同的影响; 同心柱筒中指向矢分布由柱对称性、边界锚定作用、介电耦合作用、挠曲电效应的综合作用所决定。
向列相液晶 柱状薄层 混合排列 锚定能 挠曲电 nematic liquid crystal cylindrical cell hybrid arrangement anchoring energy flexoelectric effect
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，应用光学国家重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学， 北京 100049
3 河北工业大学理学院, 天津 300401
4 河北冀雅电子有限公司, 河北 石家庄 050071
基于自组装的液晶动态响应实验装置，研究了液晶挠曲电效应对强锚泊混合排列向列相（HAN）液晶动态响应过程的影响。实验中HAN 液晶盒施加脉宽为250 ms、幅度可调的正负单脉冲电压信号，结果发现：幅度相同的正负脉冲电压信号作用下液晶的动态响应不同，幅度不同的正脉冲或负脉冲电压信号作用下液晶的动态响应也不同。通过幅度不同的正脉冲电压信号（3、4、5、6 V）作用下液晶动态响应实验曲线与考虑挠曲电效应情形下液晶动态响应理论曲线之间的比较，得到了液晶材料E7的挠曲电系数为e11+e33=4.0×10-11 C/m，与文献中报道的实验测量值基本一致。
测量 混合排列向列相 动态响应 挠曲电效应 单脉冲 脉宽
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 应用光学国家重点实验室, 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 河北工业大学 理学院, 天津 300401
4 吉林大学 电子科学与工程学院, 长春 130021
利用全漏光导波技术, 测量负性向列相液晶材料MS-N01300-000的展曲和弯曲挠曲电系数之和.根据液晶弹性和多层光学理论得到同一电压下不同挠曲电系数的反射率随内角(入射到液晶层角度)的理论变化曲线.实验中, 将液晶材料灌注到混合排列向列相液晶盒中, 在液晶盒上分别加交流电和直流电, 采用全漏光导波技术得到反映液晶指向矢分布的液晶波导反射率随内角变化曲线.实验发现, 由于液晶挠曲电作用, 同一电压值下反射率随内角变化曲线发生微小移动.对比理论与实验曲线, 由曲线移动距离得到MS-N01300-000液晶材料展曲和弯曲挠曲电系数之和为2.5×10-11 C/m.
光导波技术 负性向列相液晶 挠曲电系数 混合排列向列相 弹性理论 多层光学理论 Optical guided wave technique Negative nematic liquid crystal Flexoelectric coefficient Hybrid aligned nematic Elastic theory Multi-layer optical theory 光子学报
2014, 43(12): 1231003
1 河北工业大学 理学院, 天津 300401
2 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 应用光学国家重点实验室, 吉林 长春 130033
3 中国科学院大学, 北京 100049
在外加电压作用下, 液晶的有效介电常数会发生变化, 导致液晶盒电容的改变, 由于液晶盒本身可以看作是一个电容器, 因此随着外加电压的不同其电容是可调的。基于液晶弹性理论和变分原理, 理论推导强锚泊平行排列和混合排列向列相液晶盒电容的解析表达式, 数值模拟得到了液晶盒的电容-电压曲线。通过数据分析, 两种液晶盒的电容特性存在一定的区别, 尤其在较低电压时为了获得较大范围的可调液晶电容器, 平行排列盒选择弹性常数κ较小且介电各向异性γ较大的液晶材料; 而混合排列盒选择弹性常数κ较大且介电各向异性γ较大的液晶材料。高压时两盒的选择是一致的。
液晶可调电容器 有效介电常数 平行排列向列相 混合排列向列相 liquid crystal tunable capacitor effective dielectric constant parallel aligned nematic hybrid aligned nematic
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 河北工业大学理学院, 天津 300401
强锚泊混合排列向列相(HAN)液晶盒中，挠曲电效应会对液晶指向矢分布产生影响，这种变化可以通过改进的液晶全漏导模技术实验进行测量。基于液晶多层光学理论和液晶弹性理论，计算得到强锚泊混合排列向列相全漏液晶波导反射率和透射率随内角（光线射入液晶层的角度）的变化曲线，分析了挠曲电效应的影响。挠曲电系数取符号“-”或“+”，全漏液晶波导反射率或透射率变化曲线相对于不考虑挠曲电效应时右移或左移一段距离，并且挠曲电系数数值不同移动的距离也会发生变化。由移动距离可知挠曲电系数的数值，为实验确定挠曲电系数提供了理论依据。
材料 全漏导模技术 挠曲电效应 多层光学理论 弹性理论 混合排列向列相
1 河北工业大学 理学院，天津300401
2 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 应用光学国家重点实验室，吉林 长春130033
3 中国科学院 研究生院，北京100049
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。
电容特性 混合排列向列相 挠曲电特性 强锚泊 capacitance characteristics hybrid aligned nematic flexoelectricity strong anchoring
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。
电容特性 混合排列向列相 有效介电常数 capacitance characteristics hybrid-aligned nematic effective dielectric constants
根据Erickson-Leslie流体动力学理论, 研究了混合排列向列相-共面转换液晶盒的引流效应。在强锚定边界条件下, 经过理论推导, 得出液晶指向矢与流速的关系方程, 进一步通过数值计算得出指向矢分布与时间的关系。发现引流效应加快了指向矢达到平衡态的速度, 而且破坏了指向矢分布的瞬态对称性, 特别在加电压的初始几毫秒这种现象非常明显。
混合排列向列相 共面转换 引流效应 指向矢分布 hybrid aligned nematic in-plane switching backflow effect distribution of director
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 激发态物理中科院重点实验室，长春 130033
2 中国科学院研究生院，北京 100049
为了同时获得具有高透射率和反射率的液晶显示器，提出了一种采用平行排列模式与混合排列模式相搭配的单倍盒间距的透反式液晶显示模式.基于液晶盒的初始取向，反射区为混合排列模式，其光程差为透射区平行排列模式的一半.利用单轴膜补偿的方法可以实现宽光谱响应，并且采用不同相位延迟的补偿膜可以使器件工作于常黑模式和常白模式.模拟结果表明：两种工作模式均可实现宽光谱响应，透射与反射电光响应曲线基本趋于一致；在40°方位角度范围内具有很好的可视特性，无灰度反转.
透反式液晶显示 混合排列 可视特性 Transflective liquid crystal display Hybrid alignment Visualization charecter
以液晶动力学理论为基础,对混合排列向列相液晶的动力学行为进行了研究。在严格考虑引流效应、通过有效粘滞系数γeff考虑引流效应和完全忽略引流效应这3种条件下,分别建立了指向矢运动方程。通过对加电压和撤电压过程的数值模拟,给出了有效粘滞系数γeff对液晶指向矢分布及有效折射率的影响。
混合排列向列相 引流效应 有效粘滞系数 hybrid alignment nematic backflow effect effective rotational viscosity
