挠曲电效应和不对称向列相液晶盒

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用解析方法研究了不对称液晶盒中挠曲电效应。给出了电压作用下系统的吉布斯自由能,它包含Frank弹性自由能,介电自由能,挠曲电自由能和界面自由能,其中锚定能采用修正后的RP公式,用变分方法导出了指向矢倾角θ满足的微分方程和边界条件。证明挠曲电效应导致一项新的表面能,这项自由能对上、下基板符号相反。这是挠曲电效应的直接结果。 根据θ满足的微分方程和边界条件,研究了液晶盒的基本性质,包括阈值电压和饱和电压。不对称液晶盒的基本性质,是指向矢分布对盒中央平面不再对称。引入参量Δ反映对称性破缺,研究了阈值点和饱和点的对称性破缺参量Δth、Δsat。以上这些物理量都与上、下基板的锚定能公式出现的参量以及挠曲电系数e1+e3有关。给出了它们之间的关系,并用数值计算方法作了详细研究。挠曲电效应对阈值电压、饱和电压和对称性破缺参量有重要影响。 作为本项研究结果的一个应用,本文提出采用不对称液晶盒可以用来测定液晶的挠曲电系数。具体方案为:采用劈形盒,施加三个不同电压U1、U2、U3,测定相应的阈值厚度l1、l2、l3;或用锚定强度A1、A2,完全相同的上、下基板,构造厚度分别为l1、l2、l3的不对称液晶盒,分别测定阈值电压U1、U2、U3。不论用何种方法,都将得到三组实验数据(l1,U1)、(l2,U2)、(l3、U3),从而可进一步得到相应的三个与A1、A2以及(e1+e3)的方程。解此方程组,可解得e1+e3。本文给出了计算挠曲电系数的具体方案,这是采用常规方法测定e1+e3的新方案。
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