双稳态液晶器件的电光特性研究

论文摘要

用于电视、个人电脑、手机等显示的高质量LCD通常为TFT-LCD,制造TFT的生产设备极其昂贵,同时其制造过程往往伴随着资源浪费和严重污染,随着基板尺寸和量产的扩大,这一问题愈加严重。鉴于TFT生产过程的复杂性和对环境的破坏,在制造电子书、广告牌等刷新频率不是很大的显示器件领域,有必要开发一种替代技术以解决上述问题。这时双稳态技术逐渐走入人们的视线,以显示技术方面来说,双稳态就是同一个显示像素中,在不施加电场的情况下,就可以拥有亮态与暗态两种不同的状态,而且能够长时间持续维持下去。双稳态技术应用在显示中会有几个好处,那就是在不施加电场的情况下,即可记忆画面,可以有效降低电能耗损。在理想情况下,双稳态显示器件相较起传统液晶显示技术,可节省高达数百倍的耗电量。这种显示器件适合应用于不需要频繁更新画面的显示领域,比如说商品标牌、电子书,甚至是大型的电子广告牌等等。本文分别用白光源和波长为632.8nm的He-Ne激光为光源,测试了TB3639型液晶光阀（向列相液晶）在电压驱动下的光谱特性及其光学双稳态特性,并讨论其产生光学双稳态特性的非线性效应物理机制,分析了液晶光阀的光学双稳态特性不明显的原因。分析结果表明,TB3639型液晶光阀在某一电压范围内存在光学双稳态特性,扭曲角度对液晶光阀的光学双稳态影响较大,由于TN型液晶光阀的扭曲角只有90o,从而导致其双稳态特性不是很明显,研究结果对液晶双稳态器件的设计、制作、使用都具有一定的参考价值。分析了胆甾相液晶产生光学双稳态特性的非线性效应物理机制以及影响其显示效果的各种因素,使用计算机控制的UV-Vis8500型双光束可见分光光度计测试了胆甾相液晶在脉冲电压驱动下的光谱特性及其光学双稳态特性,得到了不同液晶织构在可见光波长范围内的光谱特性曲线,分析结果表明:平面态相对焦锥态是能量较低的状态,并且随着液晶盒厚的增大,各种液晶织构的透过率及其对比度会随之减小,如果将胆甾相液晶双稳态显示器件背面加一吸收层将可以制作成为反射型的显示器件,随着盒厚的增大其平面态反射率会随之增大,而焦锥态的反射率则基本不变,从而增强其显示效果。通过胆甾相液晶的光学特性设计了一种新型的液晶光栅—双稳态液晶光栅,这种新型液晶光栅中灌注的液晶为胆甾相液晶,根据胆甾相液晶的双稳态特性,经过一定表面处理的液晶光栅就可以实现在零场状态下工作,通过不同的脉冲电压可以实现液晶光栅衍射强度电场可调,这种新型的液晶光栅制作工艺简单,节能省电,衍射效率电场可调,无须使用偏振片,在衍射光学、光开关等许多领域具有潜在的应用前景。双稳态技术除了应用在电子书、广告牌、商品标牌等显示领域以外,如果使用柔性基底可以应用在目前相当热门的可挠性显示技术中,除了高对比、广视角等固有优点以外,省电节能、便携以及节省纸浆等优点,是未来环保潮流的最佳选择之一。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 绪论
• 1.1 液晶分类及其主要液晶相
• 1.2 液晶的电光效应
• 1.3 胆甾相液晶的电场效应
• 1.4 胆甾相液晶的光学特性
• 1.4.1 胆甾相液晶的光波导效应
• 1.4.2 胆甾相液晶的选择反射
• 1.4.3 胆甾相液晶的圆二色性
• 1.5 双稳态液晶显示
• 1.6 柔性液晶显示
• 1.7 选题意义及研究内容
• 参考文献
• 第二章 液晶光阀的双稳态特性研究
• 2.1 液晶光阀概述
• 2.2 液晶光阀双稳态的基本原理
• 2.3 测试方法及设备
• 2.4 结果及分析
• 2.4.1 可见光范围电光特性曲线T-U
• 2.4.2 632.8nm 处电光特性曲线
• 2.4.3 双稳态特性测试
• 2.5 小结
• 参考文献
• 第三章 胆甾相液晶双稳态器件电光特性研究
• 3.1 研究背景及意义
• 3.2 双稳态胆甾相液晶器件的工作原理
• 3.3 测试方法
• 3.4 测试分析及结论
• 3.4.1 不同电压下胆甾相液晶电光特性
• 3.4.2 可见光范围不同脉冲电压下胆甾相液晶电光特性
• 3.4.3 不同脉冲电压下胆甾相液晶的透射光谱特性
• 3.5 不同盒厚液晶器件的各种织构在可见光波长范围内的光谱特性测试
• 3.6 小结
• 参考文献
• 第四章 零场双稳态液晶光栅
• 4.1 液晶光栅的发展
• 4.2 液晶光栅的工作原理
• 4.3 双稳态液晶光栅的背景技术及工作原理
• 4.4 双稳态液晶光栅的设计基本构造
• 4.5 双稳态液晶光栅的工作方式
• 4.6 小结
• 参考文献
• 第五章 结论
• 致谢
• 硕士期间发表的论文
• 个人简历