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液晶显示器的理论计算

来源：本站　作者：匿名　发布：2015/7/3　修改：2015/7/3

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液晶显示器的理论计算

八十年代，H.L.Ong和A.Lien用Jones矩阵法推导出的结果。然后，根据此结果结合我们自已开展的研究工作进行了有意义的讨论。

A.Lien的计算结果:

假设玻璃基板平行X-Y平面，液晶分子指向矢和偏振片取向关系如图1-14所示。

液晶分子指向矢和偏振片取向关系

对垂直入射光，通过LCD后透光率T可表示为

T=[1/Xsin(Xq)sin(q+фen-фenit)+cos(xq)cos(q+фen-фenit)]²

+u²/x²sin²(xq)cos²(q-фen-фenit) (1-9)

其中x= 1+u²

pd△ ne

u=--(--------- )-n0

lq 1+wsin²qs

w=(--)²

ne,n0----- ne为沿LC分子长轴方向的折射率，n0为垂直LC分子长轴方向的折射率

qs----预倾角

d----盒间隙，即液晶层厚度

若预倾角qs很小时，

------------ -n0= ne-n0=△n（△n—液晶的双折射）

lq 1+wsin²qs

u=--△nd

由1+u²=x² u= x²-1 代入上式得

△nd=--- x²-1

讨论:

1.T=0的情况(最小透光率)

此时,要求式(1-9)右边两部分分别等于0

由u²/x²sin²(xq)cos²(q-фent-фexit)=0 得 (1-9)

sin²(xq)=0或cos²(q-фent-фexit)=0

由sin²(xq)=0则xq=kp k—整数

代入式(1-10)得

lq kp

△nd=--- (---)²-1 (1-10)

p q

对TN-LCD q=p/2,代入式(1-11)可得

k	1	2
△nd	( 3/2)l	( 15/2)l

对人的视觉响应峰值波长l=0.55um而言,△nd=( 3/2)l=0.48=0.5(um);

△nd=( 15/2)l=1.07=1(um),即通常所说的第1极小与第2极小设计再由

1/xsin(xq)sin(q+фent-фexit)+cos(xq)cos(q+фent-фexit)=0,代入sin(xq)=0, cos(xq)=1,可得

cos(q+фent-фexit)=0,则 q+фen-фexit=p/2+ kp k—整数

将фexit=фexit+q-(2k+1/2)p (1-12)

对q=p/2 情况,代入式(1-12)可得фexit=фent-kp,即要求偏振片平行配置

P1∥P2.

另外,假设cos²(q-фent-фexit)=0(只要求(1-11)和(1-12)成立,此假设成立与否,T都为0,我们假设它成立),可得

q-фent-фexit=p/2+kp k—整数

对P1∥P2配置,фent=фexit,代入上式得

фent=(q/2)-[(2k+1)/4]p (1-13)

k	0	±1
фent	0	p/2

即偏振片相对摩擦方向可以是平行(фent=0),也可以是垂直(фent=p/2)配置.

归纳:对扭曲角q=p/2的TN-LCD情况,透光率T=0,S 要求△nd的设计应满足第一极小(△nd=0.5um)或第二极小(△nd=1um)原则,两偏振片透光轴平行配置,而偏振片透光轴与摩擦方向(起偏振片透光轴与该基板上摩擦方向)可以是平行,也可以是垂直配置.

2 .2 T=1的情况(最大透光率)

此时,要求式(1-9)右边两部分满足如下关系

1/xsin(xq)sin(q+фent-фexit)+cos(xq)cos(q+фent-фexit)=0

u²/x²sin²(xq)cos²(q-фent-фexit)=1

或

1/xsin(xq)sin(q+фent-фexit)+cos(xq)cos(q+фent-фexit)=1

u²/x²sin²(xq)cos²(q-фent-фexit)=0

对前一组方程,因sin²(xq)cos²(q-фent-фexit)= x²/u²=[(1+u²)/u²]/>1不能成立,不予考虑.下面讨论后一组方程,由方程组的第二式,可得

sin²(xq)=0, cos(xq)=1 代入方程组的第一式,得

cos(q+фent-фexit)=1

则 q+фent-фexit=2kp k—整数

фexit=q+фent- 2kp

对TN-LCD, q=p/2情况，фexit=（p/2）+фent-2kp，即要求偏振片垂直配置

例: 180°STN-LCD

d/p=0.8p/2p=0.4

P=d/0.4=6.8um/0.4=17um

C=1/(HTP×P)==1/(11×17)=0.53%

即掺杂0.53%的S-811.

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