广义向列相液晶π-盒中曲率诱导表面有序重构的理论研究

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为了理解柔性基板对显示模式及性能的影响,建立平面π-盒和同轴圆柱π-盒模型。两模型在基态(关态)下处于向列相液晶的展曲形变状态,电场作用下到达弯曲形变状态(开态)。高电压下液晶分子指向矢n在基态和开态之间将发生拓扑不连续变化,Hs态(对称展曲态)可通过有序重构直接过渡到弯曲态,有序重构的出现使得Frank理论不能给出精确解释。因此,本文基于Landau-de Gennes动力学理论研究了 π-盒中向列相液晶在对称和非对称边界条件下系统的结构转变过程。通过时间动力学上有序重构的具体过程研究有限曲率半径以及预倾角的设定对有序重构现象的影响。第一,在对称边界条件下,即两种模型中均将指向矢与上(外)、下(内)边界预倾角分别设定为-10°和10°。同轴圆柱π-盒中由于内外边界曲率的影响,在U=35(约化电压)下系统出现Ha态(非对称展曲态),此态可区别低电压下平面π-盒与同轴圆柱π-盒的结构转变。继续增加电压到(?)=40时,系统转变为Hs态。随着电压的增加,平面π-盒系统和同轴圆柱π-盒系统均会由展曲态完全转变为弯曲态,阈值电压分别为(?)1th=42.3和(?)2th=42。阈值电压下由动力学过程得,在同轴圆柱π-盒中由于曲率的存在系统展-弯形变后指向矢极角呈180°排列范围会相对于平面π-盒向内边界处移动。第二,当边界条件设定为非对称时,即平面π-盒中液晶分子与下基板预倾角设定为1°、与上基板预倾角设定为-20°时,阈值电压(?)1th=73下系统出现体有序重构;在同轴圆柱π-盒中分别将内外边界的预倾角设定为1°、-20°和20°、-1°时,系统分别在阈值电压(?)2th=63和(?)3th=78 下由于曲率的存在出现表面有序重构。三者的阈值电压关系为(?)3th> (?)1th>(?)2th。并且在两个模型中改变预倾角的非对称设定后得到:曲率越大,系统有序重构的位置越向边界移动。
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