Leslie 粘性係数がダイレクタ再配向に与える影響

負の誘電率異方性を有するネマティック液晶の

Leslie

粘性係数が垂直配向液晶セルの 電場応答におけるダイレクタ再配向に与える影響を調べるために，流れを考慮し

free

slip

境界条件において過渡電流，ダイレクタのバルクでのチルト角

θ

b

(t)[= θ(L/2, t)]

の 数値計算を行った．free slip境界条件は式

(2.11)

において

z

に対する積分定数

σ(t) = 0

であることに対応する．ここで，Lは液晶セルのセル厚である．

α

1，α2，α3，および

α

4

+ α

5 の値を変化させたときの，印加電圧

90V

における過 渡電流，θb

(t)

の数値計算結果を，それぞれ図

4.1，4.2，4.3，および 4.4

に示す

(各図

において，α1，α2，α3，および

α

4

+ α

5のうち

1

つの値だけを変化させ，変化させた

Leslie

粘性係数以外の値は表

4.1

に示した

MLC-2039

の値で固定した)．各

Leslie

粘性 係数の値を変化させた範囲は，Leslie粘性係数の測定値が存在する数種類のネマティッ ク液晶の値を参考にして

[6, 12, 17]，η

2

> 0

の条件を満たすように決定した．ここで，

η

2

= (α

2

+ 2α

3

+ α

4

+ α

5

)/2

は

Miesowicz

粘性係数であり，常に正の値となる

[4–6]． α

1，

α

2，および

α

4

+ α

5の値は等しい範囲で変化させた．一般に

α

3の値は他の

Leslie

粘性 係数の値と比較して

2

桁程度小さいため

[4–6]，α

3の値を変化させた範囲は他の

Leslie

粘性係数の値を変化させた範囲の

5%とした．図 4.1–4.4

に示した計算結果より得られ た知見を以下に示す：

(i). α

1の値が増加するにしたがって，過渡電流のピーク時間は変化しないが，ピー ク時間付近の電流値は減少し，t

≃ 0.3ms

以降の電流値はわずかに増加している．

しかし，電流波形の変化はそれほど大きくなく，

α

₁がダイレクタ再配向に与える 影響は小さい．

(ii). α

₂の値が変化すると，過渡電流波形，

θ

_b

(t)

は大きく，複雑に変化している．こ

れは，

α

₂が流れのみでなくダイレクタの回転に対しても直接的に影響を与える

(

式

(2.11)

および

(2.12)

中の

∂v

_x

/∂z

，

∂θ/∂t

のどちらの係数にも

α

₂が含まれる

)

ためであると考えられる．

(iii). α

3の値の増加にともないダイレクタの回転はわずかに遅くなるため，ピーク時

間は遅くなり電流のピーク値は小さくなる．しかし，

α

3の値は他の

Leslie

粘性係 数の値と比較して非常に小さいため

[4–6]

，図

4.3

からわかるように

α

3が垂直配 向液晶セル内のダイレクタ再配向に与える影響は小さい．

(iv).

ダイレクタの回転は

α

4

+ α

5の値が減少するにしたがって速くなるため，過渡電

0 0.5 1

Time (ms)

0 20 40 60 80

C u rr e n t ( µ A )

-0.08 Pa s -0.04 Pa s 0 Pa s 0.04 Pa s 0.08 Pa s

α

1

(a)

0 0.5 1

Time (ms)

0 45 90

θ

b

( d e g )

-0.08 Pa s -0.04 Pa s 0 Pa s 0.04 Pa s 0.08 Pa s

α

₁

(b)

図

4.1

 

α

1の値を変化させた際の，印加電圧

90V，free slip

境界条件におけ る垂直配向液晶セルの

(a)

過渡電流，(b)θb

(t)

の数値計算結果．数 値計算には表

4.1

に示した

MLC-2039

の物性値を用いた．

0 0.5 1

Time (ms)

0 20 40 60 80 100 120 140

C u rr e n t ( µ A )

-0.2 Pa s -0.16 Pa s -0.12 Pa s -0.08 Pa s -0.04 Pa s

α

2

(a)

0 0.5 1

Time (ms)

0 45 90

θ

b

( d e g )

-0.2 Pa s -0.16 Pa s -0.12 Pa s -0.08 Pa s -0.04 Pa s

α

₂

(b)

図

4.2

 

α

2の値を変化させた際の，印加電圧

90V

，

free slip

境界条件におけ る垂直配向液晶セルの

(a)

過渡電流，(b)θb

(t)

の数値計算結果．数 値計算には表

4.1

に示した

MLC-2039

の物性値を用いた．

0 0.5 1

Time (ms)

0 20 40 60 80

C u rr e n t ( µ A )

-0.004 Pa s -0.002 Pa s 0 Pa s 0.002 Pa s 0.004 Pa s

α

3

(a)

0 0.5 1

Time (ms)

0 45 90

θ

b

( d e g )

-0.004 Pa s -0.002 Pa s 0 Pa s 0.002 Pa s 0.004 Pa s

α

₃

(b)

図

4.3

 

α

3の値を変化させた際の，印加電圧

90V，free slip

境界条件におけ る垂直配向液晶セルの

(a)

過渡電流，(b)θb

(t)

の数値計算結果．数 値計算には表

4.1

に示した

MLC-2039

の物性値を用いた．

0 0.5 1 1.5

Time (ms)

0 20 40 60 80

C u rr e n t ( µ A )

0.18 Pa s 0.22 Pa s 0.26 Pa s 0.3 Pa s 0.34 Pa s

α

4

+α

5

(a)

0 0.5 1 1.5

Time (ms)

0 45 90

θ

b

( d e g )

0.18 Pa s 0.22 Pa s 0.26 Pa s 0.3 Pa s 0.34 Pa s

α

₄

+α

₅

(b)

図

4.4

 

α

4

+ α

5の値を変化させた際の，印加電圧

90V

，

free slip

境界条件 における垂直配向液晶セルの

(a)

過渡電流，

(b)θ

b

(t)

の数値計算結 果．数値計算には表

4.1

に示した

MLC-2039

の物性値を用いた．

流のピーク時間は短くなりピーク値は大きくなる．この結果は，α4

+ α

5の値の 減少にともなって流速が速くなり，それによりダイレクタの回転が加速されるこ とを示唆している．

図

4.1–4.4

全ての計算結果より，垂直配向液晶セルの電場応答におけるダイレクタ再配

向には，α2，α4

+ α

5の寄与が

α

1，α3と比較して非常に大きいことがわかった．これ は

VA

方式の液晶表示素子の応答時間が，負の誘電率異方性を有するネマティック液晶 の

α

2，α4

+ α

5に支配されることを示している．

ドキュメント内 負の誘電率異方性を有するネマティック液晶の過渡応答に関する研究 (ページ 59-65)