栅状表面的等效锚定能公式及VCT效应.pdf

中国科学院液晶相关研究学术研讨会 吉林长春 栅状表面的等效锚定能公式及VCT效应 叶文江杨国琛邢红玉 河北工业大学物理系，天津 300130 (Tel：022 Email：Welljiang—ye@eyou．com) 液晶盒基板表面形成的互相平行的、等间距的直长细小沟槽称为栅状表面 ing (grat 现了HAN盒的电控扭曲效应(VCT效应)，还有人利用它研制了多种特殊的双稳态显示 器件(ZBD器件)，并称其有很好的发展优势，可能成为新世纪的新的显示模式。 本文首先研究栅状表面的锚定作用，特别是其与表面的几何特征量(沟槽间距旯 及深度万)的关系。栅状表面满足的方程为 删珊。s(等x)， ㈩ 其剖面形状如图1所示。考虑到向列相液晶指向矢在栅状表面的排列起源于两种机制， 因此锚定能包含两部分：一部分来源于基板表面的分子与向列相液晶分子之间的相互 作用势能911’；另一部分来源于弹性形变增加的能量重孙。对于第一种机制，栅状表 面投影平面单位面积的锚定能公式可以表示为 g昝i1w。o·∥+丢w：o·妒， (2) A、 A、爿：为基板的锚定强度系数，P和g是在推导过程中引入的两个参数；对于第二种 机制，栅状表面投影平面单位面积的锚定能公式可以表示为 g∥：一昙FG．疗， (3) 其中F：4万，云妥，后是平均弹性常数。同时考虑这两种机制，我们得到了栅状表面 投影面上单位面积的锚定能表达式，并称之为等效锚定能公式， W2,COS2矽COS2矽， (4) iEl,COS2口sin2≯+互1 g。=互l 6l 中国科学院液晶相关研究学术研讨会 吉林长春 不同的是它是栅状表面沟槽间距名和深度万的函数。除此之外，等效锚定的易取方向 同样也是沟槽间距兄和深度万的函数。 进行研究。液晶盒上基板表面为水平强锚定平面，下基板表面为垂直弱锚定栅状表面， 两块基板之间施加一电压。因此，液晶盒系统总的吉布斯自由能由下式确定 o {、5、) G=Getnmc七G。|ec。c七G。u慨ce 利用变分方法得到了倾角p(z)和方位角矽(z)满足的微分方程和下基板处的边界条件， 通过计算机模拟给出了倾角臼和扭曲角≯的分布情况，参见图2、图3，液晶材料参数 加电压为U=O．5V。 最后，推导并计算了饱和态时的饱和电压及下基板处扭曲角的分布情况。饱和电 压满足的方程为 “，=√口2b—O一1)q—F／A。】2一“；sinh(nu，)， (6) 挑=∥万瓜…瓦A／一=鲁；下基板…她漱一为 丸。三惫∞_g+蹦pSin2九。 (7) 通过计算机模拟得到了“，和丸的分布曲线，如图4、图5所示。从图上可以很清楚地 看到，液晶盒内部倾角、扭曲角的分布，饱和电压1．1s及相应的扭曲角丸都随五和万的 变化而变化，由此可知要想在较小的电压驱动下获得较大的扭曲角必须选择合适的 l‘ 8／2的值