Modelling electro-optical response of nematic liquid crystals by numerical methods Articles uri icon

publication date

  • December 2013

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  • 327

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  • 336

issue

  • 4

volume

  • 46

international standard serial number (ISSN)

  • 0030-3917

electronic international standard serial number (EISSN)

  • 2171-8814

abstract

  • NOTA: Este número esta dedicado a trabajos presentados en la VIII Reunión Española de Optoelectrónica - OPTOEL2013. Sin embargo, esta ponencia no aparece en el libro de actas (al menos con este título). Abstract: En este trabajo se propone un nuevo algoritmo para resolver la posición molecular del cristal liquido nemático (CLN) en un dispositivo afectado por un campo eléctrico. La formulación característica del CLN bajo la influencia de un campo eléctrico se compone de la energía libre de deformación de Frank-Oseen menos la energía eléctrica. Este resultado, considerado como energía libre de Gibbs, tiene un mínimo cuando el director molecular se encuentra en equilibrio. La minimización de esta energía ha sido establecida usando una representación esférica del director molecular. Se han considerado las constantes elásticas del CLN y se ha resuelto mediante métodos numéricos. Para ello se emplea un algoritmo desarrollado por los autores, que ha sido comparado con otros métodos propuestos en la literatura como el método de las diferencias finitas (FDT) o un método de resolución propietario de MATLAB conocido como bvp4c. Las comparativas realizadas muestran un comportamiento superior del algoritmo propuesto, siendo más rápido y preciso que los métodos anteriores. Una vez que se conoce la posición de las moléculas en el dispositivo, otros parámetros como índice de refracción y permitividad en función del voltaje, pueden ser determinados. Para dar una validez a los resultados de simulación, se ha fabricado y caracterizado un dispositivo monopixel de CLN. Las medidas experimentales de birrefringencia y permitividad para diferentes tensiones de alimentación muestran una gran concordancia con los resultados de simulación. Este trabajo pretende proporcionar una herramienta de simulación que puede emplearse en otros dispositivos de CLN más complejos en los cuales se conoce la distribución de tensión.

keywords

  • optoelectronics; liquid crystals; liquid-crystal devices