[发明专利]一种液晶扭曲弹性常数的测量方法

权利要求书

1.一种液晶扭曲弹性常数的测量方法，该方法使用的液晶空盒有PAN液晶空盒、VAN液晶空盒、TN液晶空盒和IPS液晶空盒；

所述的测量方法用于测量正性液晶材料时，使用PAN液晶空盒、VAN液晶空盒和TN液晶空盒；用于测量负性液晶材料时，使用PAN液晶空盒、VAN液晶空盒和IPS液晶空盒；

具体步骤是：

第一步、建立液晶盒电容模型：

所述液晶盒电容模型从上至下包括第一玻璃基板、第一ITO电极层、第一取向层、液晶层、第二取向层、第二ITO电极层和第二玻璃基板，第一取向层和第二取向层宽度相同；PAN液晶盒、VAN液晶盒、TN液晶盒和IPS液晶盒均满足液晶盒电容模型；所述的PAN液晶空盒中第一取向层和第二取向层对各自附近的液晶分子指向矢的取向均为水平方向，与相应玻璃基板的夹角均为1～2°，且第一取向层和第二取向层之间对各自取向层附近液晶分子指向矢的取向平行；

所述的VAN液晶空盒中第一取向层和第二取向层对各自附近的液晶分子指向矢的取向均为竖直方向，与相应玻璃基板的夹角均为88～89°，且第一取向层和第二取向层之间对各自取向层附近液晶分子指向矢的取向平行；

所述的TN液晶空盒中第一取向层和第二取向层对各自附近的液晶分子指向矢的取向均为水平方向，与相应的玻璃基板夹角均为1～2°，且第一取向层和第二取向层之间对各自取向层附近液晶分子指向矢的取向垂直；

所述的IPS液晶空盒中第二ITO电极层的平面内包括两个共面电极，且两个共面电极相互不连接；第一取向层对该取向层附近液晶分子指向矢的取向为竖直方向或水平方向，竖直方向时与玻璃基板夹角88～89°，水平方向时与第二取向层对第二取向层附近液晶分子指向矢的取向平行，第二取向层对该取向层附近液晶分子指向矢的取向为水平方向，与玻璃基板夹角1～2°，液晶分子指向矢在玻璃基板上的投影与IPS电极周期方向夹角为30-60°；

第二步、判断液晶材料性质，若为正性液晶材料进入第三步，若为负性液晶材料进入第四步；

第三步、测量正性液晶扭曲弹性常数：

3-1、将正性液晶材料分别灌入到PAN液晶空盒、VAN液晶空盒和TN液晶空盒中；然后分别测量出垂直介电常数ε_⊥、平行介电常数ε_//和展曲弹性常数k₁₁；

所述垂直介电常数ε_⊥和平行介电常数ε_//的测量步骤是：测定PAN液晶盒的液晶盒总电容，得到实测PAN液晶盒的C-U特性曲线，然后根据式(2)得到PAN液晶盒中液晶层电容，得到PAN液晶盒液晶层的C-U特性曲线，进而确定PAN液晶盒中液晶层的阈值电压，

其中，C为液晶盒总电容，C_LC为液晶层电容，C₁为第一取向层电容，C₂为第二取向层电容；

测定VAN液晶盒的液晶盒总电容，然后根据式(2)得到VAN液晶盒中液晶层电容，由VAN液晶盒中液晶层在高电压下的VAN液晶盒液晶层电容C_LC-VAN及PAN液晶盒中液晶层在低于阈值电压下的PAN液晶盒液晶层电容C_LC-PAN，按照式(7)求得液晶平行于指向矢方向的平行介电常数ε_//和液晶垂直于指向矢方向的垂直介电常数ε_⊥；

式中，S为电极面积，ε₀为真空介电常数，L_LC为液晶层的厚度，θ_PAN和θ_VAN分别为第一取向层和第二取向层在PAN液晶盒和VAN液晶盒中对各自取向层附近液晶分子指向矢取向与相应玻璃基板间的夹角；

所述展曲弹性常数k₁₁的测量步骤是：根据PAN液晶盒液晶层的阈值电压U_th及平行介电常数ε_//和垂直介电常数ε_⊥的差值，根据式(10)计算展曲弹性常数k₁₁的值，

其中，公式(10)中U_th为PAN液晶盒液晶层的阈值电压，Δε＝ε_//-ε_⊥，ε₀为真空介电常数；

3-2、根据步骤3-1得到的垂直介电常数ε_⊥、平行介电常数ε_//和展曲弹性常数k₁₁，利用TechWiz LCD软件模拟PAN液晶盒的C-U特性曲线，将模拟PAN液晶盒的C-U特性曲线与实测PAN液晶盒的C-U特性曲线比较得到弯曲弹性常数k₃₃的值；

3-3、测定TN液晶盒的液晶盒总电容，得到实测TN液晶盒的C-U特性曲线；然后根据步骤3-1和步骤3-2所得的垂直介电常数ε_⊥、平行介电常数ε_//、展曲弹性常数k₁₁和弯曲弹性常数k₃₃，利用TechWiz LCD软件模拟TN液晶盒的C-U特性曲线，将模拟TN液晶盒的C-U特性曲线与实测TN液晶盒的C-U特性曲线比较得到扭曲弹性常数k₂₂的值；

第四步、测量负性液晶扭曲弹性常数：

4-1、将负性液晶材料分别灌入VAN液晶盒、PAN液晶盒和IPS液晶盒，然后分别测量出垂直介电常数ε_⊥、平行介电常数ε_//和弯曲弹性常数k₃₃；

所述垂直介电常数ε_⊥和平行介电常数ε_//的测量步骤是：测定PAN液晶盒的液晶盒总电容，然后根据式(2)得到PAN液晶盒中液晶层电容；测定VAN液晶盒的液晶盒总电容，得到实测VAN液晶盒的C-U特性曲线，然后根据式(2)得到VAN液晶盒中液晶层电容，得到VAN液晶盒液晶层的C-U特性曲线，进而确定VAN液晶盒中液晶层的阈值电压；由PAN液晶盒中液晶层在高电压下的PAN液晶盒液晶层电容C_LC-PAN及由VAN液晶盒中液晶层在低于阈值电压下的VAN液晶盒液晶层电容C_LC-VAN，按照式(7)求得液晶平行于指向矢方向的平行介电常数ε_//和液晶垂直于指向矢方向的垂直介电常数ε_⊥；

所述弯曲弹性常数k₃₃的测量步骤是：根据VAN液晶盒液晶层的阈值电压U_th及平行介电常数ε_//和垂直介电常数ε_⊥的差值，根据式(12)计算弯曲弹性常数k₃₃的值；

其中，公式(12)中U_th为VAN液晶盒液晶层的阈值电压，Δε＝ε_//-ε_⊥，ε₀为真空介电常数；

4-2、根据步骤4-1得到的垂直介电常数ε_⊥、平行介电常数ε_//和弯曲弹性常数k₃₃，利用TechWiz LCD软件模拟VAN液晶盒的C-U特性曲线，将模拟VAN液晶盒的C-U特性曲线与实测VAN液晶盒的C-U特性曲线比较得到展曲弹性常数k₁₁的值；

4-3、测定IPS液晶盒的液晶盒总电容，得到实测IPS液晶盒的C-U特性曲线；然后根据步骤4-1和步骤4-2所得的垂直介电常数ε_⊥、平行介电常数ε_//、展曲弹性常数k₁₁和弯曲弹性常数k₃₃，利用TechWiz LCD软件模拟IPS液晶盒的C-U特性曲线，将模拟IPS液晶盒的C-U特性曲线与实测IPS液晶盒的C-U特性曲线比较得到扭曲弹性常数k₂₂的值。