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计 算 物 理 第30卷第5期 V01．30，No．5 OFCOMPUTATIONALPHYSICS 2013年9月 CHINESEJOURNAL Sep．，2013 文章编号：1001-246X(2013)05-0727-06 挠曲电效应对向列相液晶盒响应时间的影响 邢红玉12”， 叶文江3， 周 璇3， 孙玉宝3， 张志东3， 宣 丽1 (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) 摘要：应用液晶动力学理论和差分迭代方法，考虑上液晶挠曲电特性情形下研究强锚泊混合排列向列相液晶盒 撤掉电压时的动态响应过程，数值计算得到液晶盒透过率随时间的变化．结果表明：随展曲和弯曲挠曲电系数和的 绝对值I pC·m’1时，响应时问与忽略挠曲电效应的 e。+e，，l的增加，液晶盒的响应时间逐渐减小，当Ie。。+e。I=50 情况相比缩短了一半． 关键词：挠曲电效应；液晶动力学理论；响应时间；混合排列向列相；强锚泊 中图分类号：0753 文献标识码：A 0 引言 在当前众多平板显示技术中，液晶显示占绝对统治地位．相对于阴极射线管(CRT)显示和其他的平板显 示技术，液晶显示具有低压、低功耗、显示信息量大、易于彩色化、长寿命、无辐射、无污染等很多优点；然而， 由于液晶显示是被动显示，依靠外加电压下液晶分子的形变调制通过液晶盒的光实现显示，同样存在致命的 缺点，如光源利用率低、视角窄、响应时间长等问题．其中，响应时间决定了液晶动态显示速度的快慢，直接影 响显示的效果．基于此，一些提高液晶显示响应速度的显示模式被提出，包括：垂直(VA)模式…、共面切换 式M1等，其中ZBD器件的显示原理是利用向列相液晶挠曲电特性来实现连续态和缺陷态之间的切换，其切 面为周期性的沟槽结构．因此，为了探究ZBD器件的快速切换机制，研究向列相液晶的挠曲电特性对HAN 盒响应时间的影响是非常必要的． 基于液晶动力学理论研究向列相液晶挠曲电特性对强锚?白混合排列液晶盒撤掉电压时动态响应的影 响．首先根据液晶动力学理论推导出液晶弹性、介电和挠曲电共同作用下液晶指向矢随时间变化的运动方 程，然后利用差分形式得到运动方程的迭代格式，最后通过数值计算得到液晶盒透过率和液晶指向矢分布随 时间的变化，由此分析向列相液晶挠曲电系数对液晶盒 响应下降时间的影响． 1 基本理论 1．1液晶指向矢运动方程 在强锚泊HAN盒中，液晶分子的取向在一个基板 表面是平行的，而在另一基板表面是垂直的，且在两基 图1 混合排列向列相液晶盒结构及坐标系 板间分子排列连续变化，其结构如图1所示，厚度为Z． Structureof nematic Fig．1 hybridaligned liquidcrystal 液晶指向矢n的方向由倾角0确定，为坐标g和时间t cellandthecoordinate system 的函数，即0=0(z，t)． 收稿日期：2012—11—05；修回日期：2013—04—08 万方数据 计 算 物 理 第30卷 如果HAN盒中充人具有永久偶极矩的楔形或香蕉形向列相液晶分子，外加电压U作用下单位面积系 统的自由能除了弹性和介电自由能外，还会有挠曲电效应引起的自由能，其形式为