第6讲 液晶的电控双折射与光波导性质.ppt

TN-LCD的典型电光曲线： 图3-9 . 典型的TN-LCD的电光特性。其中1为P1⊥P2时所测，2为P1//P2时所测。 V10 V50 V90 V（V） 1. OFF状态下的透过率特性 a. 由扭曲排列的向列型液晶（TN-LCD)的光波导效应： 得： 偏振片P1、P2与指向矢n1、n2的关系： q 对比度表达为： b. TN-LCD的透过特性分析 扭曲双折射层的光学性质，E.P. Raynes曾经用琼斯矩阵进行了计算。 Raynes描述了透过m个双折射层后初始平面偏振光的最终状态，每一层的主轴相对于前一层均转过一小角度。通过取极限m??，最后得到扭曲向列型液晶的琼斯矩阵： 其中： 上述琼斯矩阵中： 如果在与入射方向成?角的方向偏振光透过液晶层，然后通过与入射方向成?角的检偏器 ，那么，透过光场E与入射场E0的关系为： 整理化简得到： 对于TN－LCD，，将P1和P2平行放置，且让n1//P1//P2，则θ＝ 0，γ= 0。因此： 以Δn·d为自变量，以T为函数，解入射光波长为0.55mm时透过率T等于零的条件，得： 或： ?=0.55时透过率随Dnd变化的情况： 白光照射下透过率随Dnd变化的情况： Dn d T 2. 阈值特性 f q z x y 将 代入上式，作积分，并令变分等于0，按以前的推导方式得： 对于TN型， 典型地，5CB—（4.95，2.48，6.15）* 10-12 N ?? = 10.1?0 Vth=0.79 V； 实测 V10=1.73 TN型液晶显示器的视角测量装置与显示视角的极坐标表达方式 3. TN型液晶显示器的视角特性 图3-14 水平方向的视角和垂直方向的视角。 a：水平方向的视角；b：垂直方向的视角。 a b 最佳视角方向的可选条件 : 上升时间： 下降时间： 4. TN型液晶显示器滞后效应 5. TN－LCD的锐度特性 锐度表达为： 也可以表示为： 根据计算，有： VI. 高扭曲与超扭曲效应 （HTN-LCD STN-LCD） 不同扭曲角条件下中心液晶分子的倾角随电压的变化 θm T. J. Scheffer首先设计了超扭曲双折射效应（Super-twist Birefringence Effect，简称为：SBE）的显示器。 SBE的电光特性。与LCD的电光特性相比较，可以看出电光特性极为陡峭 OMI的指向矢与偏振片方位的相对关系与配置 当?＝90度时 P1⊥P2 高扭曲和超扭曲液晶显示器 液晶分子指向矢和偏振片取向关系 零电场下的透过率公式： ， 由 得： 因： 所以： 情形1. TN-LCD（扭曲角φ＝π／2）： 由第一项： 得： 由： 得： m 0 ±1 θ 0 π/2 归纳对扭曲角为90°的TN-LCD设计，应遵从如下设计原则： (1)光程差δ的选取应满足第一极小(Δn d＝0.5μm)或第二极小(Δn d＝1.1μm)原则； (2)对常黑型显示（或称为负性显示，不加电场时T＝0），偏振片平行配置P1//P2；对常白型（或称为正性显示，不加电场时T＝1），偏振片垂直配置P1⊥P 2； (3)入射基板上偏振片的透光轴相对该基板的摩擦方向可以是平行配置，也可以是垂直配置。 情形2. HTN-LCD模式（扭曲角πφ π／2）： 由： 偏振片平行配置P1//P2，即 解上式，得： 扭曲角φ/ ° 110 150 1.959 1.6731 延迟Δn d/μm 0.57 0.62 偏振片偏向角γ/ ° m = 0 10 30 m = -1 100 120 对φ＝110°和φ＝150°，计算结果示于下表： 情形3. STN-LCD模式（扭曲角3π/2 φ π）： 两偏振片透光轴之间的角度与液晶扭曲角相同来配置偏振片，即： 由： 得： 即： φ 150 180 220 240 Δn d 1.0 0.95 0.87 0.82 取m=1 计算，其结果示于下表 ： 由： 取m=0、1 分别计算偏振片P1与入射侧基片的指向矢之间的角度，得： m 0 1 γ π/4 -π/4 * 第6讲 液晶的电控双折射 与光波导性质 I. 液晶分子在电场下的 转向阈值 取一液晶盒，充以介电各向异性为负的向列型液晶，电极表面经过处理，使液晶分子垂面排列。当在两端的电极上加上电压时，液晶分子在外加电场的作用下，有与外场垂直的趋势。 而液晶的弹性性质又有使液晶回复到初始状态的趋势，这两种相