液晶微光學(xué)結(jié)構(gòu)建模與大孔徑電控液晶透鏡研究.pdf

1、液晶材料具有介電各向異性，目前被廣泛應(yīng)用于平板顯示領(lǐng)域和多種光電器件中。基于液晶材料的電控液晶透鏡具有獨(dú)特的電調(diào)焦電擺焦功能，常以陣列形式存在，通光孔徑一般較小，從而限制了其應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展。迄今為止，發(fā)展大通光孔徑電控液晶透鏡技術(shù)，已成為國內(nèi)外的一個研究熱點(diǎn)并受到廣泛關(guān)注。本論文針對該種液晶結(jié)構(gòu)，較為深入地開展了理論分析和實(shí)驗(yàn)技術(shù)研究。首先，基于連續(xù)體彈性理論，開展了電控液晶透鏡其指向矢和空間電勢的三維建模。然后，對經(jīng)典的電控液晶透鏡和

2、擺焦透鏡進(jìn)行了仿真，以檢驗(yàn)建模的正確性。最后，從液晶透鏡的通光孔徑限制因素出發(fā)，結(jié)合理論計(jì)算和仿真分析，提出了大孔徑電控液晶透鏡器件結(jié)構(gòu)和圖案電極的設(shè)計(jì)方法，完成了器件的制作、測試與評估。本論文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)包括如下幾個方面。
　　首先，用有限元法完成了電控液晶透鏡的三維建模，詳細(xì)分析了數(shù)值計(jì)算難點(diǎn)。通過坐標(biāo)變換把不同形狀的四面體離散單元變換成了規(guī)則的四面體，使各離散單元區(qū)域內(nèi)的積分限同質(zhì)化，從而顯著降低了建模難度。
　

3、　然后，對常規(guī)電控液晶透鏡進(jìn)行了再仿真，更為精確地給出其指向矢和電勢的空間分布特征，提出了點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的動態(tài)再現(xiàn)算法，進(jìn)而得到透鏡結(jié)構(gòu)的精細(xì)焦距和焦斑屬性，從而克服了傳統(tǒng)方法基于相位延遲分布曲率來粗略估算焦距這一缺陷。
　　接著，模擬和分析了電擺焦液晶透鏡的電光和光學(xué)性能，討論了關(guān)鍵性的向錯線問題，提出了通過抑制向錯線改善電擺焦液晶透鏡性能的方法和途徑。
　　最后，基于發(fā)展大通光孔徑電控液晶透鏡這一目標(biāo)，設(shè)計(jì)了新的液晶器件結(jié)構(gòu)