Author Affiliations
Abstract
1 School of Sciences, Hebei University of Technology, Tianjin 300401, China
2 School of Physical Science and Technology, Southwest University, Chongqing 400715, China
3 Hebei Jiya Electronics Co., Ltd., Shijiazhuang 050071, China
4 Hebei Provincial Research Center of LCD Engineering Technology, Shijiazhuang 050071, China
Image sticking in liquid crystal display (LCD) is related to the residual direct current (DC) voltage (RDCV) on the cell and the dynamic response of the liquid crystal materials. According to the capacitance change of the liquid crystal cell under the DC bias, the saturated RDCV (SRDCV) can be obtained. The response time can be obtained by testing the optical dynamic response of the liquid crystal cell, thereby evaluating the image sticking problem. Based on this, the image sticking of vertical aligned nematic (VAN) LCD (VAN-LCD) with different cell thicknesses (3.8 μm and 11.5 μm) and different concentrations of γ-Fe2O3 nanoparticles (0.017 wt.%, 0.034 wt.%, 0.051 wt.%, 0.068 wt.%, 0.136 wt.%, 0.204 wt.%, and 0.272 wt.%) was evaluated, and the effect of nano-doping was analyzed. It is found that the SRDCV and response time decrease firstly and then increase with the increase of the doping concentration of γ-Fe2O3 nanoparticles in the VAN cell. When the doping concentration is 0.034 wt.%, the γ-Fe2O3 nanoparticles can adsorb most of the free impurity ions in liquid crystal materials, resulting in 70% reduction in the SRDCV, 8.11% decrease in the decay time, and 15.49% reduction in the rise time. The results show that the doping of γ-Fe2O3 nanoparticles can effectively improve the image sticking of VAN-LCD and provide useful guidance for improving the display quality.
nanoparticles doping image sticking SRDCV response time VAN-LCD Chinese Optics Letters
2020, 18(3): 033501
1 河北工业大学 理学院, 天津 300401
2 河北冀雅电子有限公司, 河北 石家庄 050071
3 河北省液晶显示器工程技术研究中心, 河北 石家庄 050071
为了探究液晶材料的介电性能，本文研究了4PPTGS和4PUTGS两种含氟三环NCS类液晶材料的介电各向异性和介电损耗。首先用精密LCR表(Agilent E4980A)测量液晶盒的电容并用双盒模型和液晶盒电容模型得到4PPTGS和4PUTGS两种液晶材料的平行和垂直介电常数，再由电压-电容特性曲线得到它们的阈值电压，并进一步探讨了介电各向异性和阈值电压对温度的依耐性; 然后，在20 Hz~10 kHz范围内研究了外加电压频率对液晶材料介电损耗的影响，两种液晶材料在1 kHz左右都存在介电损耗峰值，为了减小器件的功耗和提升器件的质量，液晶材料应选择在介电损耗小的频率下工作; 最后，通过对平行和垂直排列向列相盒中液晶材料在不同电压下介电损耗的测试与分析，介电损耗的变化是由于在外加电场下液晶分子固有偶极矩的取向极化引起的，介电损耗值的大小与液晶分子的排列状态密切相关。此项研究对提升液晶材料在应用中的介电性能具有一定的指导意义。
液晶材料 电容 介电各向异性 介电损耗 LC materials capacitance dielectric anisotropy dielectric loss
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/m2)，不同锚泊能强度(5×10-5 J/m2~1×10-3 J/m2)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。
锚泊 全漏导模 平行排列向列相 液晶弹性理论 多层光学理论 anchoring fully leaky guided mode planer aligned nematic elastic theory of liquid crystal multilayer optics theory
1 河北工业大学 理学院, 天津 300401
2 广东工业大学 信息工程学院, 广东 广州 510006
弯曲芯型向列相 (BCN) 液晶在一定的低频电压和温度下会产生挠曲电畴, 出现明暗相间的周期结构。本文使用偏光显微镜（BX-51）和电荷耦合元件（CCD）探测了BCN中挠曲电畴的周期大小变化与电压及温度的关系, 并使用光学衍射技术对该周期结构进行了验证。实验结果表明: 温度达到95 ℃, 并且外加电压达到25 V时, BCN液晶的挠曲电畴条纹结构首次出现。在温度一定的条件下, 畴的周期随外加电压的增大而逐渐减小; 而电压一定的条件下, 周期结构的对比度随温度的升高逐渐变得模糊, 必须增大外加电压才能使模糊的周期结构重新变得清晰。本研究对探索BCN液晶在液晶光栅领域的应用与发展具有一定的指导意义。
BCN液晶 挠曲电畴 阈值电压 液晶光栅 BCN liquid crystal flexodomain threshold voltage liquid crystal grating
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 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
Author Affiliations
Abstract
1 School of Sciences, Hebei University of Technology, Tianjin 300401, China
2 School of Information Engineering, Hebei University of Technology, Tianjin 300401, China
3 Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130033, China
4 Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
5 Department of Mathematics and Physics, North China Electric Power University, Baoding 071000, China
Liquid crystal in a nematic liquid crystal cell surface with two crossed-grating surface substrates can be oriented along the normal grating direction with given geometric parameters of groove and anchoring strength. This display is equivalent to multi-domain vertical-alignment mode. It has a relatively wide viewing angle. In this letter, we investigate the viewing angle characteristics of this kind of cell. The viewing angle dependence of contrast ratio is obtained using the extended Jones matrix method, which also considers the flexoelectric effect. The viewing angle is dependent on the geometric parameter of grating surface, the flexoelectric coefficients, and the anchoring strength. Therefore, appropriate value for each factor needs to be selected to obtain a better viewing angle of this cell.
视角特性 栅状表面 多畴垂直显示模式 扩展琼斯矩阵方法 挠曲电 230.3720 Liquid-crystal devices 230.2090 Electro-optical devices Chinese Optics Letters
2010, 8(12): 1171
