空间各向异性势扭曲向列液晶盒的Fréedericksz转变

基于格点模型空间各向异性两体势研究扭曲向列(TN)液晶盒的Fréedericksz转变.该作用势不仅是空间各向异性的并且依赖于液晶的弹性常数.理论处理中假定具有理想向列序,这意味着分子长轴取向方向与液晶指向矢是重合的,而总自由能等于总相互作用能.分别对指向矢的倾角和方位角进行傅里叶展开,通过二阶导矩阵方法确定TN盒的阈值磁场.该磁场依赖于总扭曲角和液晶的弹性常数,并与连续体理论结果进行了比较.通过平衡态下系统自由能取最小,得到指向矢满足的平衡态方程.基于平衡态方程,对TN液晶盒中指向矢在磁场作用下的分布进行了数值计算.数值结果验证了液晶指向矢所满足的平衡态方程的正确性.进一步证实了文献中最近提出的两种从弹性能到两体作用势的映射方案之一(即模型Ⅰ)可以给出与连续体理论相一致的结果.     

基于向列相液晶形变研究空间各向异性两体势

基于分子两体势研究向列相液晶的形变。该两体势是空间各向异性的并且依赖于液晶的弹性常数。理论处理中假定具有理想向列序,这意味着分子长轴取向方向与液晶指向矢是重合的,而总自由能等于总相互作用能。通过解析形式研究3种基本的弗雷德里克兹转变,得到了势参数与弹性常数的又一关系。通过MonteCarlo模拟方法研究了新两体作用势所描写向列相的热力学性质。     

空间各向异性两体势与液晶定向排列

基于分子场理论，研究一种新的空间各向异性两体作用势。对于该两体势，分子质心固定在简单立方晶格的格点上，而势参数依赖于液晶的弹性常数。通过函数迭代方法解分子取向分布函数满足的自洽方程。在大块液晶内部，存在3组单轴解，它们的指向矢分别沿x，y和z轴方向并且具有相同自由能。通过表面作用势描写摩擦后基板对液晶分子的作用，对20个分子层构成的5CB液晶薄层进行了数值计算。仍存在三种指向矢不同的状态，指向矢沿着摩擦方向的状态具有最低自由能。另外，讨论了表面作用在界面分子层中诱导的双轴序。     

表面弹性能K24项对液晶盒指向矢分布的影响

采用混合锚定非对称楔形液晶盒,导出了系统的吉布斯自由能.根据平衡态自由能最小的原理,利用变分的方法,得到了表面弹性能K24项存在时,指向矢分布满足的微分方程.通过求解方程,计算讨论了K24项对液晶指向矢分布的影响.结果表明K24项对楔形液晶盒指向矢分布的影响是不可忽视的.     

柱筒中掺杂手性剂向列相液晶的介电及挠曲电性能

在电场作用下，同心圆柱筒中的介电作用及挠曲电作用具有与平面液晶盒中不同的性质。本文在轴向强锚定边界条件下，对柱筒内添加手性剂的向列相液晶5CB施加径向电场，分别研究了介电效应和挠曲电效应对指向矢分布的影响。基于液晶连续体弹性理论和有限差分迭代方法，计算了体平衡态方程。通过数值计算发现，挠曲电系数e1、e3具有不同的取向作用。本文的模拟结果为电场作用下柱筒内手性向列相液晶指向矢结构的预测提供了更全面的理论分析，对液晶挠曲电系数的测量也具有一定的指导意义。     

空间各向异性色散两体势向列相液晶形变研究

基于空间各向异性色散力势能,用简单的立方格子模型研究具有n层液晶分子所组成的向列相液晶形变。理论外理中假定具有理想向列序,这意味着分子长轴取向方向与液晶指向矢是一致的．而总自由能等于相互作用能。文中以解析形式研究了三种基本的Fredericksz转变,给出了三个弹性常数,在近似下它们是相同的,且与连续体理论比较可以得到k13。     

向列相液晶弹性各向异性诱导液晶盒产生漏光的研究

为了阐述具有体缺陷结构的向列相液晶盒在暗态出现漏光的原因,以及边界锚定条件对漏光的影响,首先,建立了3个向列相液晶盒模型,它们具有不同的初始指向矢排布。接着,基于Landau-de Gennes理论,通过对指向矢场的缺陷动力学计算,得到液晶盒截面内平衡态的指向矢分布。最后,使用琼斯矩阵法将该截面内的指向矢分布以透过率的形式表示出来。模拟结果显示,在无外场条件下,当向列相液晶的弹性常数满足L2/L1≥1(K22/K11≤2/3)时,具有体缺陷结构的液晶盒展现出了自发的扭曲结构,导致了漏光的出现。且漏光强度随着缺陷结构和边界条件的不同而不同。本文模型很好地解释了体缺陷造成液晶盒在暗态出现漏光的原因,且模拟结果与工业生产过程中观察到的现象是一致的。     

不同初始分布向列相液晶电容特性的相场法研究

液晶盒内的液晶分子在不同的外加电场作用下重新排布,其极化指向发生改变,从而影响液晶盒整体的电学特性。本文考虑液晶材料的挠曲电效应,分析液晶盒的整体自由能表达式,包含弹性形变自由能密度、介电自由能密度和挠曲电自由能密度。基于液晶弹性理论和相场方法,构建描述液晶核指向矢分布及演化的相场方程,并运用离散方法推导出液晶盒约化电容的表达式。讨论边界强锚定的混合液晶盒(HAN)和平行液晶盒(PAN)表面电荷密度对液晶核指向矢偏转角的影响。进一步分析了挠曲电系数、表面电荷密度以及液晶盒厚度对两种不同初始指向分布液晶盒电容性能的影响。数值分析结果表明,表面电荷密度越大、挠曲电系数越小,液晶核指向矢偏角越大。在混合液晶盒中,约化电容随着表面电荷或液晶厚度的增加而增加,最终趋于饱和;而在平行液晶盒中,当表面电荷密度或液晶盒厚度达到某个临界值时,液晶核的指向矢才发生改变,液晶的约化电容才有明显的变化。随着表面电荷密度增加,液晶核指向矢发生偏转的临界厚度减小。     

具有预扭曲角的共面转换液晶盒的动态响应

根据Ericksen和Leslie的液晶弹性理论和动力学理论,对共面转换液晶显示器件（IPS－LCDs）的响应时间参数进行分析,将预扭曲排列引入这种模式,给邮此种盒中指向矢分布的动态方程。通过计算液晶盒的瞬时指向矢分布,得到光透过率随时间变化与扭曲角之间的关系。计算结果表明：具有预扭曲角的IPS液晶盒有很快的响应速度。     

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。     

场致胆甾相-向列相转变:基于分子场理论的研究

垂直于液晶胆甾相加磁场可以引起胆甾相-向列相转变，基于分子场理论解释了这一现象。在液晶胆甾相，单体取向分布函数按照指向矢的改变定域化。通过对磁场中单分子取向势求平均得到宏观磁场能量；对分子两体作用势作展开，自由能转换为在连续体理论中所具有的形式．得到了发生转变临界磁场的公式。近似计算了温度对临界磁场的影响。     

手性沿面排列IPS模式液晶盒中的电光特性

根据Ericksen和Leslie的液晶弹性理论和动力学理论对共面转换液晶显示器件(IPS—LCDs)响应时间参数进行分析，将手性平行排列引入这种模式，使得液晶盒中有一个扭曲角，给出此种盒中的指向矢分布的动态方程。通过计算液晶盒中的瞬时指向矢分布，得到光透过率随时间变化与扭曲角之间的关系。计算结果表明：具有一定扭曲角的手性沿面排列IPS模式的液晶盆将会有很快的响应速度和高对比度。     

HAN-IPS液晶盒的引流效应

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。     

N-E模型描写的弱锚定边界条件下的Freedericksz转变

N-E模型具有两个参数用于描写液晶在基板上的锚定能。采用该模型研究了弱锚定条件下的Freedericksz转变。通过变分理论得到指向矢满足的微分方程和边界条件，得到了阈值磁场和饱和磁场分别满足的方程。理论结果与R-P模型进行了比较。通过阈值磁场和饱和磁场可以确定N-E模型中的两个参数。基于微分方程和边界条件对液晶盒中的指向矢分布进行了计算。数值结果验证了阈值磁场和饱和磁场满足解析方程的正确性。得到结论：N-E模型是描写液晶在基板上弱锚定的候选模型。     

混合排列向列相边缘场效应电光特性的模拟计算

研究混合排列向列相-边缘场转换(HAN-FFS)液晶显示模式。通过假设液晶盒内电场为均匀共面场建立简化模型,并做k11=k22=k33=k的单一弹性常数近似。根据液晶的连续体理论,从而求得HAN-FFS模型指向矢分布,它与液晶盒厚、电极宽度、弹性系数以及介电常数有关,并根据液晶光学中琼斯矩阵法利用计算机模拟出指向矢变化情况及电光特性曲线。     

向列相液晶盒中液晶指向矢的分布及其显示特性的计算机模拟

本文描述了应用液晶连续体弹性理论和光学4×4矩阵方法模拟计算液晶盒中的液晶指向矢的分布状态以及液晶盒电光特性,并对所得到结果进行了一些分析和讨论。     

表面弹性自由能k13项与楔形液晶盒中阈值厚度附近的指向矢分布

考虑楔形液晶盒，液晶指向矢倾角0是两个空间变量x，z的函数，即θ=θ(x，z)。导出了液晶盒的吉布斯自由能，其中包括表面弹性自由能k13项。由拉格朗日-欧拉方程得到了θ(x，z)满足的微分方程。在k11≡k33近似下，方程变为二维拉普拉斯方程。在阙值厚度hc附近θ很小，方程的解可近似为θ=cz(qx-1)。代人自由能表达式中，求极值可确定c和q的值。计算和讨论了k13项对液晶指向矢分布的影响。     

磁场作用下液晶材料参数和锚定能的测试

介绍了在磁场作用下液晶材料的介电常数各向异性，磁化率各向异性，展曲弹性常数，扭曲弹性常数，弯曲弹性常数，以及在不同锚定强度下液晶分子与取向基板间的极化锚定能，方位锚定能的测试原理和测试技术。同时简单介绍了液晶材料的取向有序度，易取向轴和磁相干长度的磁场测试方法。     

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。     

基板锚定特性对液晶盒电容的影响

基板的锚定特性,包括锚定能大小和锚定易取方向,影响液晶指向矢的分布,直接导致液晶盒电容的改变,因此可以通过液晶盒电容的测量确定基板表面的锚定特性。基于液晶弹性理论和变分原理,理论推导弱锚定平行排列向列相和混合排列向列相液晶盒系统的平衡态方程和边界条件,采用差分迭代方法数值模拟得到了液晶盒约化电容随电压、锚定能系数及锚定易取方向变化的曲线。结果表明:液晶盒电容随基板锚定能系数的增加而减小;随预倾角的增加,液晶盒电容随锚定能系数的变化缩小;同一电压和基板锚定能系数下,平行排列向列相液晶盒电容不会大于混合排列向列相液晶的电容。