蓝相液晶显示器的一维模型研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：博士学位论文蓝相液晶显示器的一维模型研究论文作者：马红梅学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：微电子学与固体电子学指导教师：杨瑞霞职称：教授资助基金项目：国家自然科学基金（11304074，11274088）DissertationSubmittedtoforTheDoctorDegreeofMicroelectronicsandSolidStateElectronicsRESEARCHONONE-DIMENSIONALMODELOFBLUEPHASELIQUIDCRYSTALDISPLAYbyMaHongmeiSupervisor:Prof

2、.YangRuixiaMarch2017ThisworksupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina.No.11304074and11274088.I摘要蓝相液晶显示器因为其具有快速响应、宽视角特性和简单的制作工艺而被认为是下一代液晶显示技术，但是近10年来，它的高驱动电压、“磁滞效应”，残余双折射率都未能完全解决。人们在理论研究蓝相液晶和蓝相液晶显示器时，建立了蓝相中分子排列结构的格胞模型，能够计算Bragg反射和旋光特性；总结出了蓝相液晶在电场作用下的双折射率变化的扩展Kerr公式，能够计算蓝相液晶显示器的

3、光学透过率和视角等光学特性。但缺少能够描写蓝相液晶动力学响应的理论，也没有理论可以给出“磁滞效应”的计算结果。本文中首先应用蓝相液晶显示器的一维模型研究了蓝相液晶显示器的光学阈值电压和光学饱和电压，获得了低驱动电压蓝相液晶显示器对蓝相液晶材料的饱和双折射率与盒厚乘积的要求，并详细研究了已有各种蓝相液晶显示器结构中的驱动电场强度问题，对比消除“磁滞效应”的条件，获得了消除“磁滞效应”的合理的蓝相液晶显示器结构。其次，考虑到蓝相液晶显示器中使用材料的介电常数，应用一维模型研究了材料的介电特性对电势分布的影响，得到低介电常数材料中的电场强度远高于高介电常数材料中的电场强度，从而

4、获得高介电聚合物和手性剂材料可以显著降低蓝相液晶显示器的驱动电压的结果。再次，对比胆甾相液晶和蓝相液晶的结构特点和光学特点，建立了适用于蓝相液晶的类胆甾相液晶的一维模型，模拟计算了蓝相液晶的Bragg反射特性，结合聚合物稳定蓝相液晶的光学特性，建立了蓝相液晶表面动力学方程和聚合物网络的动力学方程，详细研究了蓝相液晶的等效弹性常数，聚合物表面对液晶的弱锚定、聚合物表面和体内的动力学响应对蓝相液晶体系响应的影响，模拟计算得到了与实验相同的电光响应曲线，得到了蓝相液晶材料的等效弹性常数、转动粘滞系数，聚合物表面的转动粘滞系数在加电压和将电压过程中表现差别很大，聚合物网络的转动粘

5、滞系数对电光曲线“磁滞效应”的影响，获得了蓝相液晶显示器的响应时间公式，“磁滞效应”产生的原因。最后，利用一维模型研究了蓝相液晶的旋光特性，得到了如果将蓝相液晶的Bragg反射波长设计在可见光范围，需要特定的圆偏光片来消除蓝相液晶中Bragg反射和旋光特性带来的透光，来获得高对比度特性。研究结果表明：高介电常数的聚合物和手性剂材料将对降低蓝相液晶显示器的驱III动电压有非常明显的作用，聚合物材料的选择将对蓝相液晶显示器的“磁滞效应”产生重要的影响；提高蓝相液晶的螺距，并配合合适的偏光片结构，将有利于提高蓝相液晶的Kerr常数。这些研究结果将对蓝相液晶显示器的性能改进有重要

6、的指导意义。关键字：蓝相液晶显示器磁滞效应驱动电压聚合物稳定旋光能力IVABSTRACTBluephaseliquidcrystaldisplay(BPLCD)isregardedasthenext-generationliquidcrystaldisplaytechnologybecauseofitsfastresponsespeed,wideviewingangleandsimplefabricationprocesses.However,thehighoperatingvoltage,hysteresiseffectandresidualbirefringencec

7、annotbesolvedinrecentlytenyears.Aspeoplestudythebluephaseliquidcrystal(BPLC)andBPLCD,foundthelatticemodeltodescribethemoleculesarrangement,whichcancalculateBraggreflectionandopticalrotatory.TheextendedKerrequationisobtainedfromtheexperimentalelectrical-birefringence