傾角錨定能係數量測原理

我們提出一個方法，利用DIMOS模擬軟體模擬出相位延遲與電壓的關 係與實驗結果做比較，可以求得傾角錨定能係數W_θ及修正係數ς的值。(註：

下圖3-3 是相位延遲對電壓的實驗裝置圖，實驗裝置大約與預傾角量測裝置 相同，只是將旋轉液晶盒的步進馬達置換為波形產生器，相位延遲量測原 理也不變。因此，相位延遲對電壓的關係可由此裝置量測出。)

圖3-3 相位延遲對電壓的量測裝置

以編號B的水平排列液晶盒為例，說明傾角錨定能係數的量測原理。首 先先以圖3-3 的實驗裝置量測相位延遲與電壓的關係，再測量液晶盒的預傾 角及液晶盒厚度(量測方法於第二章已介紹過)，將液晶盒的預傾角及厚度代 入模擬軟體DIMOS，改變傾角錨定能係數W^θ以得到不同錨定能係數的相位 延遲對電壓的關係(其中用於DIMOS的液晶參數列於第二章表 2-2 及表 2-3 中)，實驗結果與模擬曲線圖如下圖 3-4，圖 3-4 是小電壓的局部放大圖。

300 350 400 450 500 550

1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0

V

phase(degree)

infinite exp

5.5_10_-4 5.5*10^-4J/m²

圖3-4 液晶盒 B 相位延遲與電壓關係的局部放大圖

我們知道從DIMOS算出的任何傾角錨定能係數的δ-V曲線都應位於 infinite的下方，但從圖 3-4 卻發現實驗的曲線比infinite高，這是不符合常理 的，我們假設是K₁₁、

K

₃₃等參數的誤差，於是將K₁₁從10.8pN調整成 11.54pN，

K

₃₃從 13.6pN調整成 14.28pN再做模擬以分析求得傾角錨定能係數的值。下 圖 3-5 是調過參數後的實驗結果與模擬比對的相位延遲對電壓關係小電壓 的局部放大圖，我們可以觀察到實驗曲線已經位於傾角錨定能強度無窮大 以下，較合常理。以下，我們將採用調整過後的參數做模擬。

300 350 400 450 500 550

1 1.2 1.4 1. 6 1.8 2

V

ph as e( deg re e) _infinite

exp 5_10_-4 5*10

^-4

J/m

² phase retardation (deg.)

圖3-5 液晶盒 B 調參數後相位延遲與電壓關係的局部放大圖

利用上述調整過的參數，模擬不同的傾角錨定能係數以找尋與實驗結 果吻合的傾角錨定能係數W_θ。如下圖 3-6 所示，當電壓從 10V加到 22V，

實驗曲線與W_θ=5*10^-4J/m²吻合，即當偏離角度不大時，我們便決定了修改 過後的RP準則其二次方項(sin²∆α)錨定能係數。這裡必需注意的是，尋找此 係數需在小電壓(偏離角度很小)下尋找，但由於在小電壓時，不同錨定能係 數的相位延遲與電壓曲線非常靠近，不易判斷，於是選擇在高一點的電壓 且偏離角度仍不是很大時去決定W_θ，∆α(10.5V)=5.513°。

9 14 19 24 29 34

10 12 14 16 18 20 22

V

infinite 10_-3 5_10_-4 3_10_-4 exp 10

^-3

J/m

²

5*10

^-4

J/m

²

3*10

^-4

J/m

²

ph as e( de gr ee )

phase retardation (deg.)

∆α(10.5V)=5.513°

圖3-6 模擬不同傾角錨定能係數W_θ的相位延遲與電壓關係圖

如果電壓持續上升，實驗曲線會開始與更高的錨定能係數相交(如下圖 3-7 所示)，於是傾角界面自由能四次項的影響顯現。但實驗曲線有些許的 震盪，於是我們對實驗值做曲線 fitting 來代替實驗的數值，以減少誤差，

以下所有的交點皆是fitting 曲線與模擬曲線的交點。

圖 3-7 模擬不同傾角錨定能係數W_θ在高電壓下的 phase retardation (deg.)

相位延遲與電壓關係圖

由於液晶指向矢分佈會決定液晶盒的相位延遲，所以這裡我們假設在 電壓V_m時(m=1,2,3,...即exp曲線與模擬曲線相交時所對應的電壓)，真實液晶 盒邊界的偏離角度∆α最接近於實驗擬合(fitting)曲線與模擬曲線交點W_θm所 算出的偏離角度∆α_m(是W_θm與V_m的函數)，且假設此時傾角界面的自由能f_exp

)]

, ( [

sin² _{m m m}

sRP

sRP sm

V W f

f f

α θ

ς ∆

= − (3-13)

不同的交點會得到不同的

ς 值，利用數學軟體非線性擬合的指令去 fit (3-11)

式可以得到一最合適的

ς 值。

因此，我們不僅得到傾角錨定能係數W_θ的值，也約略估計出修正項(sin⁴∆α) 的係數ς值。

在文檔中 平行水平配向液晶盒錨定特性探討 (頁 26-31)