等离子体处理过的基板上液晶平行取向的两种模式

我们提出了一种用于液晶盒的新取向工艺,可以得到0或非0的预倾角。这项工艺是用定向的等离子体流倾斜辐照基板。我们用一个阳极层发射器(anodelagerthruster)作为等离子体辐射源,以产生层状的等离子体流。它适合于处理大面积基板,可以处理有机(聚合物)和无机(玻璃,ITO)层。等离子体流辐照可以得到两种类型的液晶取向:(1)最可及(择优)取向轴位于离子束方向和基板法线组成的入射平面上;(2)最可及取向轴垂直于入射面。随着照射总剂量的增加,取向方向可以从类型(1)向类型(2)转变。在第一种取向模式中,可以通过改变工艺参数,如入射角、离子流密度和离子能等来改变预倾角。第二种取向模式的特征是预倾角为0。第一种模式的方位锚泊能系数相对较弱(W=10-3 Erg/cm2),而第二种类型锚泊能很强(W>10-1 Erg/cm2),与摩擦聚合物基板相当。两种模式的取向特征可以用来产生满足所需参数的取向,和构图(pattern)液晶盒基板。这种工艺方法可以克服传统摩擦工艺的某些缺点。     

光控PI取向膜方位锚定能的温度特性

利用摩擦和光控取向技术在基板上分别做成聚配亚胺(PI)取向膜。由Cano盒测试方位锚定能的原理,测试了在不同温度下摩擦处理的膜和光控取向膜方位锚定能的变化,发现光控取向膜的方位锚定能随温度变化较为敏感,但主要问题还是锚定强度弱,讨论了改善光控取向膜锚定强度的方法。     

用静态和动态辐射等离子流处理基板上的液晶取向

在本文,我们介绍关于液晶取向的新成果,基板用阳极分层推进器(anode layer s thruster,ALT)产生的加速氩等离子体"层(sheet)"作倾斜处理.由有机的(聚合物)和无机的(玻璃,类金刚石(DLC),二氧化硅等)原材料做成的基板,用等离子体流在静态和动态(垂直于等离子体层方向单向变化)方式下进行处理.对于正性液晶(△ε＞0),在两种方式下观察到两种取向模式易取向轴限制在入射等离子层平面内(模式1)或垂直于这个平面(模式2).在第1种取向模式中,液晶的预倾角不等于零,并且随着等离子体束入射角和辐射量而变化,其均匀性在动态辐射中更好.随着辐射的增强,会发生模式1到模式2的转变.应用于垂面取向液晶显示器(VA LCD)的负性液晶混合物(△ε＜0),只有第1种模式(在整个基板上一致取向)被观察到,在辐射量低或高(正性液晶出现第2种取向模式时的相对高的辐射量)时都能出现.预倾角可高达30°,由等离子束的辐射量和入射角来控制.第2种模式在高辐射下出现,并且只在静态方式下,位于等离子层中心的、比较密集的区域,而第1种取向模式在其外围.模式1和模式2由狭窄的过渡区分开,该区呈现多畴液晶取向(二重简并).这些畴的易取向轴相对于模式1中取向方向大约偏转±45°.对于负性液晶,由模式1到二重简并到模式2转变的取向方式,与早期真空镀膜产生的取向非常相似.对于正性和负性两种液晶,我们实现了动态辐射下在15×15cm2基板上的均匀取向.     

取向层参数对响应时间的影响

为了减小液晶波前校正器的响应时间,本文结合光控取向技术,研究了取向层预倾角及锚定强度特性对器件响应性能的影响。以液晶动力学方程为依据,分析预倾角效应对液晶器件响应时间的影响;利用预倾角及锚定强度与响应时间的定量关系,推导出锚定强度与预倾角的关系,从而简化了锚定强度的测量方法。采用光谱法监测了光控取向膜的取向度;以此为依据,利用4种不同曝光方式获得了不同的预倾角。理论模拟及实验结果一致表明:偶氮染料分子(SD1)获得一定的锚定强度后,通过降低其预倾角角度,其所制器件的响应性能实现了优化。     

ZnO纳米结构对液晶取向控制研究

为了弥补传统液晶取向方式存在的不足,研发出低成本、制作简单、取向效果更优异的取向技术,本文使用简单的实验方法将纳米ZnO自组装到氧化铟锡玻璃基板上,并通过改变ZnO的煅烧温度,调控其纳米结构;继而结合摩擦方法,实现对液晶分子预倾角的调控.实验结果表明,ZnO的煅烧温度越高,液晶分子的预倾角越接近0°.反之,煅烧温度越低...     

向列液晶的表面锚定能

向列液晶表面锚定是表征基板表面取向效果的关键参数,也是研究液晶分子表面取向排列机理的重要信息.描述向列液晶的表面锚定能首先要准确地理解对基板-向列液晶界面的宏观处理和微观处理的差异,其次要明确吉布斯(Gibbs)分界面的意义,它同表面锚定能与预倾角的热力学性质是同等重要的。向列液晶的表面锚定能可分为极化表面锚定能和方位表面锚定能两大类.人们已经采用多种实验技术从宏观上测试了向列液晶的表面锚定能。本文以热力学理论为基础,探讨了向列液晶表面锚定能的物理意义,并且以Freedericksz转变、高电场技术为例分析了极化表面锚定能的测试原理,以高磁场、Cano劈技术为例分析了方位表面锚定能的测试原理,最后用Cano劈技术给出了我们对外推长度的实验测试结果,并估算了液晶的表面锚定能的量级.     

预倾角和扭曲角对向列相液晶滤波片的输出影响

在考虑液晶(LC)双折射效应和旋光效应的基础上, 探究 了不同预倾角和扭曲角下向列相LC滤波片的输出特性,导出了其透射率表达式,并用 Matlab软件对其进行了数值模 拟分析和实验测试。结果表明,随着扭曲角的增大,LC滤波片的透射峰值向长波 方向移动;随着预倾角的增大,LC滤波片 的透射峰值向短波方向移动且其移动速率随波长变化,波长越短移动速率越小;若增大下基 板预倾角,减小上基板预倾角(或 者减小下基板预倾角,增大上基板预倾角)则其透射峰值向短波方向的移动速率会减弱;当 下基板预倾角的增量值与上基板 预倾角的减量值(或者下基板预倾角的减量值与上基板预倾角的增量值)之比约为 1.2时,其透射峰的中心波长将不会发生 漂移。通过实验,进一步验证了理论结果的正确性。     

聚合物的表面取向与液晶预倾角之间的关系

在经摩擦处理的聚合物取向层上,液晶分子是在离表面倾斜的某一极角上取向排列起来的。这一预倾角在设计ＬＣＤ时是一个重要参数。本文介绍了聚合物取向层的摩擦工艺,并介绍了测定在取向层中聚合物倾斜角的测量方法。本文还描述了在聚合物倾斜方向和液晶层预倾角之间的关系。     

共面转换液晶显示器的饱和电场

本文从连续体理论出发，利用线性化处理的方法，给出了弱锚定边界条件下，有预倾角的IPS型盒的饱和电压的解析结果。饱和电压随着锚定能的减小而减小，随着预倾角的减小而增大。     

用于液晶盒偶氮染料光致取向层的合成和性质

我们研究了可用于光致取向液晶(LCs)偶氮染料的合成和性质,提出了偶氮染料的结构与合成过程。偶氮染料光致取向完全是因为分子吸收振子垂直于UV光偏振方向的再取向。讨论了在偏振光场中,偶氮染料分子旋转扩散现象的定性模型。测量了波长为372nm时,偏振吸收光谱的有序参数S=-0.4(80%的最大绝对值Sm=-0.5)。对一个偶氮染料膜,利用在正常的正入射偏振光之后,紧跟一个斜入射的非偏振光两步曝光,可以获得温度稳定的5.3°预倾角。光致取向基片的方位角锚定能为Aφ≈10-4Jm-2,这与摩擦聚酰亚胺(PI)层的锚定能相同。我们发现,光致取向液晶盒的电压保持率甚至比摩擦PI层取向的还高,因此,偶氮染料完全可以用作有源矩阵液晶显示器的取向层。光致取向偶氮染料层的热稳定性很高,但UV稳定性需通过诸如聚合等来改良。于是,我们设想了一种新的基于聚合偶氮染料层的LCD取向技术。     

IPS Mode应用RM光电特性研究

在负性液晶里加活性单体聚合物经过两次UV制程,制得IPS-RM LCD,通过AOI光学自动检测设备以及DMS光学测量等对获得样品的预倾角、对比度、穿透率进行了测量,并研究了负性液晶加RM后的信赖性。结果表明:加RM后预倾角变小,其暗态亮度降低,对比度提高;经过两次UV光照,RM完全聚合,在配向层表面形成小颗粒聚合物,使液晶配向更加均匀,并得到更强的锚定能,电压保持率提升,直流电压残余降低。     

New developments in liquid crystal photo-aligning by azo-dyes

Liquid crystal (LC) photo-alignment using azo-dyes is reviewed. This alignment method is very different from previously reported ones, which are due to mechanisms such as photo-crosslinking, photo degradation, and photo-isomerization. We present the basic physical mechanisms of the photo-induced orientational order in various photo-aligning materials and in azo-dye layers in particular. This method is based on rotational diffusion in a potential created by the light field as well as intermolecular forces. It will be shown that this photo-aligning method can provide a controllable pretilt angle and strong anchoring energy of the LC cell, as well as having high thermal and ultraviolet (UV) stability. The application of this method to the alignment and fabrication of various types of LC displays is also discussed.     

Alignment of liquid crystals on a topographically nano-patterned polymer surface prepared by a soft-imprint technique

In this study, we have fabricated polyacrylate substrates having a nano-patterned surface topography using a soft-imprint technique. The planar alignment of liquid crystals (LCs) along the direction of nanogrooves has been generated. Twisting behavior of nematic LCs has been also observed with a perpendicularly assembled LC cell and the cell parameters can be estimated by using the Soutar and Lu method. By comparing the anchoring energies obtained, accordingly, it has been demonstrated that the polymer nanogroove pattern has a comparable influence on LC alignment to the conventional rubbing process. It has been also shown that the artificial topography of the line grooves on the conventionally rubbed surface has a significant influence on the anchoring stability of the LC molecules.     

Determining the Liquid-Crystal Polar Anchoring at High Electric Fields by Heterodyne Interferometer

A common-path heterodyne interferometer is proposed to determine the surface anchoring energy of a homogeneously aligned nematic liquid crystal (LC). This technique measures, with high sensitivity, the phase retardation of a nematic LC cell as a function of the applied voltage. According to the measured voltage-dependent phase retardation of the LC cells, a simple linear fitting over a well-specified voltage window can be achieved, leading to a precise determination of the polar anchoring energy. The anchoring energy , cell gap, and pretilt angle can be simultaneously obtained in the course of the same experiment.     

侧链密度对聚酰亚胺取向膜性能的影响

成功地合成了二胺单体十二烷氧基苯-4′,4″-二氨基三苯胺(DPDTA),并用此单体与3,3′-二甲基-4,4′-二氨基二苯甲烷(DMMDA)和二苯醚四羧酸二酐(ODPA)共缩聚,采用低温缩聚-热酰亚胺化、通过调节共聚物组成制备了2种聚酰亚胺(PI)。利用FT-IR、NMR、UV-Vis与DSC等手段对合成二胺单体及PI进行了结构表征和性能测试。研究了其取向性能、透光性能和耐热性能。结果表明,在摩擦前,含10%DPDTA的PI不能诱导液晶分子取向,含25%DPDTA的PI能诱导液晶分子垂直取向,预倾角可达89.6°。而摩擦后,两种PI都能使液晶分子平行取向,预倾角分别为1.8°和2.4°。两种PI膜在500～800nm区域透光率都在80%以上,玻璃化温度都在230℃以上。     

LPP聚酰亚胺取向膜的制备及其取向研究

合成具有光敏性的聚酰亚胺OPDA－BAPAF－Cin－CN,对其化学性质进行研究。用这种聚酰亚胺作为光致取向剂,能对液晶MLC－LC2000有良好的取向效果。研究了这种取向剂对液晶MLC－LC2000的取向方向及提高预倾角的作用,发现该取向剂有良好的热稳定性。     

有限元法求解液晶层中的指向矢分布

建立了基于有限元法的液晶层中指向矢分布的计算方法,可以方便地考虑非对称取向和表面锚定能及其形式对指向矢分布的影响,作为应用实例,给出了非对称弱锚定情形下的液晶层下指向矢分布的计算结果。