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液晶材料的参数测量 液晶材料参数 1. 介电常数 2. 弹性常数 3. 粘滞系数（流动、转动粘滞系数） 4. 折射率?双折射率 5. 液晶层厚度 6. 表面预倾角度测量 7. 电阻（电导）率?电压保持率（VHR） 8. 相变温度?液晶态温度范围 9. 阈值电压（Uth）?驱动电压（UOP） 1. 介电常数 电容法测量 测量装置和原理 低频和高频近似 2. 弹性常数的测量（C-V） 实验结果及分析 测弹性常数K22（电容法） 3. 测转动粘滞系数（电流法测量） 测试结果(H cell) 测试结果(TN cell) 测体粘滞系数（h2） 测负性液晶的g1 模拟结果 测量和模拟结果 4. 测量折射率(阿贝折射仪) 折射率与波长的关系 双折射率与温度的关系 5. 测液晶层厚度(相位补偿法) 结果分析 6. 表面预倾角度测量 实验装置图 注意： 灌晶前后盒厚的变化 PI电容影响 液晶的电导率效应 采用详细的理论过程，得到 C1 C2 R2 R1 RP CP J. Nakanowatari JJAP, V.35, L111 (1996) 低频时：PI层远薄与液晶层，则有C1C2； PI层的电阻远大于液晶层，R1R2 则有 高频时：忽略电阻效应 则有 估计：RPI1000×RLC，CPI50×CLC 去掉（或者忽略）PI层的效应 RITO C0 RITO CLC RLC 测频率为f1和f2下的电阻值，带入下面公式得到电容和电阻 (当V/Vc4时，线性成立) T. Uchida, MCLC, V.72, 133 (1981) 从图中可以得到： 和曲线的斜率 然后可以顺序得到 倾斜磁场驱动，测电容方法得到Freedericks转变阈值 斜磁场垂直于初始 液晶排列方向 在其它参数确定后 可采用IPS来测K22 tp Ip 0 t I 理论推导过程见下面文献 M. Imai, JJAP, V.33, 3482-3487 (1994) S为电极面积，d为液晶层厚 V为驱动电压，Ip为峰值电流 De0 M. Imai, JJAP, V.33, 3482-3487 (1994) 图像和H盒相似，公式一样！ M Imai, JJAP, V.34, 3170 (1995) 测量标准液体的h0,r0,t0 在测量液晶的r1,t1 测量很准确 范志新，液晶器件工艺基础，2000 液晶在电压作用下倾斜，同时产生上下两部分不同的流动方向，并且表面处的液晶分子也产生滑动(slide)。这些与H盒不同，因此H盒的测量方法在这里不太适用。 S. Chandrasekhar, Liquid Crystals, Cambride Univ. Press, p.164, 1992 Y Iwata, JJAP, V.43, L1588 (2004) Y Iwata, JJAP, V.43, L1588 (2004) o e 5CB Dn~S l增大Dn减小 如何实现l增大Dn增大？ =l不同，T不同=色散 相位可调 补偿膜 LC层 l1, l2 相位补偿到暗态，由补偿值推得LC层的可能相位值，2或3个波长确定LC相位值 波长1，可能的盒厚为：1.83?m或7.40?m或12.46?m 波长2：可能的盒厚为：3.76?m或7.39?m或者10.92?m 最终的盒厚为：7.395mm 范志新，液晶器件工艺基础，2000 E HeNe - laser polarizer analyzer pinhole pinhole 光电转换器 步进平台 IEEE-bus Computer 数字万用表 旋转步进控制器 LCD中各种材料的匹配原则 LC材料（双折射率的色散） PI材料（稳定性：取向、倾角、锚定能） 补偿膜（与液晶的双折射率色散的匹配） CF（色度，光利用率，温度稳定性） 玻璃基板（密度等），柔性基板（挠曲度） 偏光片（波长—透过率，偏光度，色度） 背光系统（均匀性；白光，LED光波频） LC取向技术 PI涂覆——摩擦取向: 简单；低成本 污染；电荷堆积；刮痕 斜蒸镀SiO2: 适用于中等角度和小预倾角的蒸镀 3. 离子束刻蚀 (Ion-beam etching): 原子力显微镜扫描(AFM scanning): 精度高，制程慢 光控取向 (Photo-induced alignment): 无接触；对多畴液晶显示器有好处 但是为弱锚定边界条件 聚酰亚胺 1. Curing Temp: 80oC/15 min; 180oC/1 hr 2. Decomposition Temp: 360 - 450