藍相液晶技術(shù)的進(jìn)步

設入射光波長(cháng)為550nm，BP- LC 盒在不同驅動(dòng)電壓下，在一個(gè)波形周期內沿x 方向透射率的變化曲線(xiàn)如圖5 所示。圖5 中縱坐標是對上、下偏振片的偏振方向為互相平行情況下的透明度（35%）歸一化的。

　　由圖可知：（1）水平電場(chǎng)分量是比較大的；（2）電場(chǎng)均勻深入地滲透進(jìn)入整個(gè)液晶層；（3）由于電極對是波紋形的，光線(xiàn)經(jīng)過(guò)液晶層的距離大于液晶層的間隙，因此當光線(xiàn)從頂部經(jīng)過(guò)液晶層由底部射出的過(guò)程中會(huì )積累更多的相位延遲，使得“開(kāi)”態(tài)電壓很低，只有約10Vrms，并且在10Vrms 以下具有很好的灰度等級。

　　在波紋形電極的頂點(diǎn)和谷點(diǎn)，電場(chǎng)只有垂直分量，該處即使在“開(kāi)”態(tài)電壓下也是不透明的，在該區域附近形成透明度死區，影響“開(kāi)”態(tài)下的器件透射率。由于在波紋形電極結構中透明度死區面積與整個(gè)面積之比較小，所以其“開(kāi)”態(tài)透射率是較高的。在上述電極結構參數中，在極間施加9.9Vrms 的情況下，“開(kāi)”態(tài)透射率為85.6% ；而在采用普通IPS 液晶盒的交叉指電極結構中，在極間施加約50Vrms 下，“開(kāi)”態(tài)透射率只有約65%。

　　本文還研究了上、下波紋形電極水平對準誤差對“開(kāi)”態(tài)透明度的影響。水平對準誤差決定于電極間支撐物的尺寸誤差，一般小于0.3μm。但是研究表明，水平對準誤差值即使大至1μm，只要電壓小于8V，不同水平對準誤差下的透射率隨極間電壓的變化曲線(xiàn)幾乎是重合的（如圖6 所示）。在水平對準誤差為1μm 的情況下，“開(kāi)”態(tài)透射率仍然達到70%。其物理解釋是：發(fā)生水平偏移時(shí)，在一個(gè)波形周期內，部分區域極間距離變小，電場(chǎng)增強；而另一部分區域極間距離變大，電場(chǎng)減弱。即在一個(gè)波形周期內形成了自補償，使得水平偏移對T- V曲線(xiàn)的影響不大。

　　關(guān)于傾角α 與液晶盒間隙d 對器件“開(kāi)”態(tài)透射率Top 與“開(kāi)”態(tài)電壓Vop 的影響如表1 所示。

表1 α 與d 對器件Top 與Vop 的影響

　　增加α 會(huì )增加電場(chǎng)的水平分量和使垂直入射光經(jīng)過(guò)BP- LC 的距離變長(cháng)，結果是降低器件的“開(kāi)”

　　態(tài)電壓Vop 和“開(kāi)”態(tài)透射率Top。減小間隙d ，一方面會(huì )增加電場(chǎng)的水平分量，有利于Vop 的降低，另一方面使垂直入射光經(jīng)過(guò)BP- LC 的距離變短，不利于Vop 的降低。由于相位延遲與電場(chǎng)的平方成正比，所以總的來(lái)說(shuō)，減小間隙d 會(huì )降低Vop。此外，減小間隙d 會(huì )使透明度死區相對變小，所以減小間隙d 會(huì )使“開(kāi)”態(tài)透射率Top 增加。

　　如果該器件加一層雙光軸的補償膜，則對于550nm的入射光，在70°的視角內對比度都大于100。

　　采用波浪形電極結構，使用具有中等水平Kerr常數（K=12.7nm/V2） 的BP- LC，可獲得Vop 約為9.9Vrms，“開(kāi)”態(tài)透射率Top 達到85.6%的高水平。

　　4 研究BP -LCD 的灰度響應時(shí)間（gray-to-gray，GTG）

　　BP- LCD 用于顯示電視圖像時(shí)，更多的是實(shí)現不同灰度等級之間的轉換（GTG），而不是全亮- 全暗之間的轉換。所以從實(shí)用角度出發(fā)，研究BP- LCD的GTG 響應時(shí)間是很重要的。

　　4.1 研究時(shí)采用的BP-LCD 的材料和結構

　　聚合物穩定BP- LC 盒由Merck BL- 038、手性試劑（CB15 和R- 1011）、反應單體RM257 和EHA丙烯酸脂組成。采用IPS 電極結構，電極材料為ITO，電極寬5μm，極間距為10μm，盒的間隙為13μm。BP- LC 盒采用常黑模式結構。其不同溫度下的V- T 曲線(xiàn)如圖7 所示。

　　圖中縱坐標是對開(kāi)態(tài)下的透射率（約34%）歸一化的，由圖5 可知，隨著(zhù)溫度的升高，由于雙折射效應變弱，曲線(xiàn)向右平移，Vop 變大。所以測量GTG的響應時(shí)間時(shí)，應該保持液晶盒溫度穩定，這里取液晶盒的溫度為40℃。