OCB模式下液晶器件响应提升的有限差分法研究

摘要

液晶显示器件是当前平板信息显示的主流技术，其响应时间是评价液晶器件性能优劣的关键标准之一。由慢响应造成的运动边缘模糊，动态对比度降低，频闪等图像缺陷已构成液晶器件在平板显示领域进一步发展的严重威胁。针对上述问题，本论文的研究内容主要有：
　　 第一，论文从液晶分子外场中运动微分方程入手，给出解析法和数值法两个求解响应时间的最常用数学方法。分析影响响应时间的直接，间接因素，总结了提高液晶器件响应性能的基本方法及有效途径。从器件结构角度来看，实现液晶器件快速响应的方法主要包括器件设计基本参数调整及模式优化，如降低盒厚，引入OCB，NBB，MVA此类光学模式等。从驱动方式角度来看，主要包括新型电极设计和驱动波形调整。
　　 第二，论文结合有限差分与迭代法数学原理，推导了TN模式下液晶盒平衡于固定电压下的静态指向矢构型，探索得出迭代次数，液晶模型子层厚度为最优参数时对计算精确度及可靠性的影响。求解出不同电压下指向矢平衡态构型，分析证明了当螺距与盒厚比值，电压有效值大小等条件地有效控制对TN模式液晶盒响应过程的加速确存在推动作用。
　　 第三，利用数值模拟，针对OCB模式液晶盒的响应性能进行了深入探讨。首先由外场下引流与分子运动的相互作用入手，结合流速梯度图，描述指向矢动态变化过程，揭示指向矢瞬态对称性保持成因，响应过程上升下降差异来源，同时预测指向矢瞬态曲线变化趋势。
　　 随后结合OCB模式液晶盒构型自身特点，从能量角度探讨有效加速分子展曲至弯曲转变的最佳驱动波形，研究得出预倾角，锚定能等参数对称性，有效值的选择对新型驱动方式下OCB模式液晶盒响应性能起到再次提升作用。从器件商用所需综合性能出发，讨论驱动改进后OCB模式液晶器件响应性能随视角的变化，并结合偏振光学给出其不发生灰阶反转的最大视角在60°左右，此视角可满足来自大多数领域用户的需求。沿用OCB模式的对称结构，在考虑工艺实现可行性的基础上，我们设计出一款具备双成核中心的新型模式，通过模拟给出其动态指向矢转变过程并评价其响应特性。器件4.8ms的响应速度足以使其兼容彩色场序显示等对液晶分子响应要求颇高的画质提升技术，从而使持此种模式的液晶盒在平板显示器市场中具备相当竞争力。