红外二向色性法测量取向膜表面液晶界面层的取向度

液晶分子的取向排列通常需取向膜诱导引发,但实验发现强摩擦处理的取向膜表面的液晶分子有序度远低于液晶体内部的有序度,大约为体内部的1／2。实验中采用楔形液晶盒,用较严谨的红外二向色性吸收定量分析了液晶层厚方向上的平均有序度随液晶层厚的变化,并通过这一结果的理论拟合,获得了取向膜表面的液晶分子取向有序度,同时获得了液晶界面层厚大约为7nm。这些结果说明液晶具有抵制外界微扰、自我修复分子取向度的能力,有利于对液晶排列机理的理解,也为研究新的取向方法提供了参照依据。     

椭圆偏光解析法对液晶界面层分子有序度的研究

论述了向列相液晶分子取向有序度的评价方法以及与宏观物理张量之间的关系, 阐述了椭圆偏光解析法测量分子取向有序度的原理,并应用在基板表面液晶界面层中的测量。实验结果表明, 即使是在强摩擦条件下基板表面附近 ５０ｎｍ 厚的液晶层中,分子取向有序度低于液晶体内部的值。讨论了实验误差, 确认了这一结果的合理性, 为澄清液晶取向排列原动力模型提供了实验依据。     

序电效应和电场对向列相液晶分子有序度的影响

液晶盒内分子的排列很容易受外场的影响，对向列相液晶盒施加足够大的电场，液晶分子排列和序参数都将随空间变化，序参数发生变化会有序电效应产生，要考虑序参数的变化我们选用朗道自由能展开式表示液晶的体自由能密度。本文讨论的是平行型液晶盒，利用差分法和计算机模拟计算得到了不同电场作用下向列相液晶分子指向矢和序参数随空间变化的图形规律．并讨论了序电效应和序电极化能对自由能密度的影响。     

240°超扭曲液晶盒偏振片参数的最佳化及其显示特性

本文用液晶连续体弹性理论和4×4矩阵方法通过计算光通过液晶盒及偏振片的透过率及时比度得到了偏振片的最佳角度,并对具有最佳角度偏振片的液晶盒的电光特性曲线及色度变化进行了计算。在计算中实际地考虑了前照明光源光谱、人眼视觉函数及液晶材料的折射率的色散对液晶盒的影响。     

偏光干涉法检测LCD间隔子的均匀性

由于液晶显示器中间隔子的均匀性影响着对比度、色调变化等性能,因此,本文对液晶显示屏间隔子均匀性的检测方法进行了研究。首先分别利用干喷和湿喷法制备了对应的液晶盒,然后采用偏光显微镜研究了所制备液晶显示屏间隔子的分布特性。研究发现,正常情况下,液晶盒内间隔子最小距离接近20μm,最大距离超过100μm;间隔子分布不良的主要缺陷为间隔子团聚;在实验室条件下,干喷法间隔子团聚比较严重,湿喷法基本上无此现象。所以,利用偏光干涉法,通过调节偏光显微镜上下偏光片的相对角度,可以在不破坏液晶显示屏的前提下直接观察到其内部的间隔子及间隔子的分布情况。文中还分析了利用偏光干涉检验间隔子均匀性的原理。     

基板锚定特性对液晶盒电容的影响

基板的锚定特性,包括锚定能大小和锚定易取方向,影响液晶指向矢的分布,直接导致液晶盒电容的改变,因此可以通过液晶盒电容的测量确定基板表面的锚定特性。基于液晶弹性理论和变分原理,理论推导弱锚定平行排列向列相和混合排列向列相液晶盒系统的平衡态方程和边界条件,采用差分迭代方法数值模拟得到了液晶盒约化电容随电压、锚定能系数及锚定易取方向变化的曲线。结果表明:液晶盒电容随基板锚定能系数的增加而减小;随预倾角的增加,液晶盒电容随锚定能系数的变化缩小;同一电压和基板锚定能系数下,平行排列向列相液晶盒电容不会大于混合排列向列相液晶的电容。     

柱状腔向列相液晶指向矢结构的Monte Carlo模拟

液晶分子被限定在柱状腔内,基于Gruhn-Hess两体势,通过Monte Carlo模拟方法,研究了径向边界条件及温度对柱状腔内向列相液晶PAA的指向矢结构的影响。文中计算了系统平衡后的二阶序参数、轴向序参数、径向序参数、角向序参数和指向矢快照图。在自由表面条件下,液晶分子在与柱轴垂直的面内呈均匀一致排列,而径向锚定作用下,指向矢结构为平面极性结构;在径向锚定作用下,随着锚定强度的增加,液晶分子在与柱状腔轴垂直的面内径向排列有序度增加;温度的变化会改变液晶分子的有序度,但不改变其指向矢结构。     

液晶盒的电容特性

液晶盒外加一定的电压,会改变液晶分子的取向排列,这样液晶层的有效介电常数也会随之发生改变。如果把液晶盒看作一个电容器,其电容也会有所改变。本论文理论研究强锚泊混合排列向列相液晶盒的电容特性,基于液晶弹性理论和变分原理,理论推导液晶盒系统的平衡态方程及电容的解析表达式,通过Matlab软件数值模拟了此液晶盒的电容-电压曲线和指向矢分布曲线,并对其电容特性进行了分析。     

液晶玻盒结构中PI层摩擦定向的实现

液晶玻璃表面涂敷一层有机高分子薄膜,这层薄膜是液晶玻盒结构的一个重要组成部分,行业内称之为液晶玻盒定向层（PI层）。这层薄膜经过绒布类材料高速摩擦来实现定向,使玻盒内的液晶分子可以按照摩擦所产生的沟槽方向来实现想要达到的均匀有序排列。文章主要介绍了摩擦工艺实现的方法以及摩擦胶辊与摩擦布的设计与选用。     

摩擦强度对取向膜表面液晶取向度的影响

利用红外二向色性吸收实验,定量分析了不同摩擦强度的取向处理后取向膜表面的液晶分子取向度。实验结果表明,取向膜表面的液晶分子取向度随摩擦强度的增加而增加,最后达到饱和。取向膜表面的液晶分子取向度饱和值仍低于体内部,大约为体内部的1／2。液晶界面层的厚度不随摩擦强度变化,均为7nm左右,此值具有分子相干长度的物理意义。     

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。     

压电晶体-固体-液体结构中IDT的体声波激励

对压电晶体－固体（层）－液体结构中叉指换能器的体声波激励效应进行了深入探讨，通过引入压电晶体－固体层界面的界面有效介电常数，研究了叉指换能器的体声波激励效应与晶体切向、电边界条件及固体层归一化厚度之间的关系。数值分析表明，电边界条件对叉指换能器体声波激励效应的影响可忽略；体声波激励效应与压电晶体切向和固体层归一化厚度密切相关；通过选择恰当的晶体切向、固体层归一化厚度和慢度，叉指换能器仅向液体中激励体声波，且可确定出最强体声波激励时的结构参数。文中所得结果，为有关液体声传感器结构的优化设计奠定了基础。     

液晶显示器取向膜性能的影响因素分析

取向膜作为液晶显示器的重要组成部分,起到使液晶分子在液晶盒内整齐排列的作用。影响取向膜性能的因素主要有取向膜材料聚酰亚胺本身的特性、取向膜形成的工艺和取向膜的取向摩擦过程。文章重点分析了聚酰亚胺结构及组成、取向膜涂布方法及固化温度、取向膜摩擦材质及摩擦强度等对取向膜性能的影响。     

Super‐Fast Switching of Twisted Nematic Liquid Crystals on 2D Single Wall Carbon Nanotube Networks

We have developed a high performance liquid crystal (LC) alignment layer of ultra‐thin single wall carbon nanotubes (SWNTs) and a conjugated block copolymer nanocomposite that is solution‐processible for conventional twisted nematic (TN) LC cells. The alignment layer is based on the non‐destructive solution dispersion of nanotubes with a poly(styrene‐b‐ paraphenylene) (PS‐b‐PPP) copolymer and subsequent spin coating, followed by conventional rubbing without a post‐annealing process. Topographically grooved nanocomposite films with two dimensionally (2D) networked SWNTs embedded in a block copolymer matrix were created using a rubbing process in which bundles of SWNTs on the composite surface were effectively removed. The LCs were well aligned with a stable pre‐tilt angle of approximately 2° on our extremely transparent nanocomposite, which gave rise to superfast switching of the TN LC molecules that was approximately 3.8 ms, or four times faster than that on a commercial polyimide layer. Furthermore, the TN LCD cells containing our SWNT nanocomposite alignment layers exhibited low power operation at an effective switching voltage amplitude of approximately 1.3 V without capacitance hysteresis.     

聚酰亚胺溶液黏度对液晶预倾角的影响

为了制备具有自取向功能的聚酰亚胺(PI)取向膜,避免摩擦工序在取向膜表面造成静电、灰尘、配向不良等不利影响,本实验通过一系列黏度不同且有水平及垂直取向功能的PI溶液,研究了PI液黏度和其取向膜表面粗糙度的关系,进而研究了PI膜表面粗糙度和液晶预倾角(θ_p)的关系。研究发现:取向膜表面粗糙度随着PI液黏度的增大而增大,θ_p随着粗糙度的增大而增大,但当粗糙度大于一定值(3.760nm)后,θ_p增长缓慢并趋于稳定。这主要是因为PI液黏度增大时,阻碍了相邻PI液滴通过分子链段协同运动向彼此扩散的几率,进而形成取向膜表面的"峰谷"形貌,这种"峰谷"形貌表面对液晶垂直取向起到了支撑作用,正是这种支撑作用使得液晶分子获得较大的θ_p。结合液晶面板响应时间对高预倾角的要求和Inkjet PI液滴喷嘴过小对PI液黏度的限制,得出PI液黏度大约为41CP时,此时取向膜表面粗糙度为4.830nm,液晶取向角为5.5°,能较好地满足液晶取向的要求。     

反射式胆甾相液晶显示器件双稳特性的研究

主要利用反射光谱特征曲线来研究摩擦取向对反射式胆甾相液晶显示器件双稳特性的影响,研究表明未经摩擦PI层不具有取向作用,由于其较高的预倾角和表面非均匀性,有利于胆甾相液晶形成多畴结构,实现双稳态显示,同时该器件具有较高的对比度,能实现不同灰度。     

Photo‐ and Rubbing‐Alignable Brush Polyimides Bearing Three Different Chromophores

Three new photoreactive brush polyimides (PSPIs), each bearing a different type of chromophore (cinnamoyl (CA), 3‐(2‐furyl)acryloyl (FA), and methacryloyl (MA)) in their bristles (i.e., side groups), are successfully synthesized, and are found to produce good‐quality films with smooth surfaces through conventional spin‐casting and drying processes. These PSPI polymers are thermally stable up to 320 °C. This is the first quantitative investigation of the photoaligning and rubbing‐aligning processabilities of PSPI polymer films, and of the abilities of the resultant films to control the orientation and anchoring of liquid‐crystal (LC) molecules. The chromophores of both poly(1‐cinnamoyloxy‐2,4‐phenylene hexafluoroisopropylidenediphthalimide) (6F‐DAP‐CA) and poly(1‐3‐(2‐furyl)acryloyloxy‐2,4‐phenylene hexafluoroisopropylidenediphthalimide) (6F‐DAP‐FA) PSPIs are found to undergo photodimerization in thin films and, to a lesser extent, photoisomerization, resulting in insoluble, crosslinked films. The MA chromophores of 6F‐DAP‐MA PSPI are found to undergo photopolymerization in thin films, which might include photodimerization to a lesser extent, resulting in insoluble, crosslinked films. Thin films of the PSPI polymer chains are found to have excellent unidirectional orientation ability as a result of either photoexposure with linearly polarized UV light (LPUVL) or rubbing. Both the photoaligned and the rubbing‐aligned polymer chains in the PSPI films are demonstrated to effectively induce the alignment of nematic LCs along their orientation directors by anisotropic interactions between the preferentially oriented polymer chain segments and the LCs. The contribution to LC alignment of the microgrooves developed in the rubbed films is found to be very low. The anchoring energies of the LCs on the photoaligned film surfaces are comparable to those on the rubbing‐aligned film surfaces; the anchoring energies are found to be in the range 0.45–2.25 × 10^–5 J m^–2, and to depend on which film treatment process is used and which chromophore bristle is present. In summary, the new PSPIs reported in this paper are promising LC alignment‐layer candidates with rubbing‐free processing for the production of advanced LC‐display (LCD) devices, including LCD televisions with large display areas.     

聚酰亚胺液晶垂直取向膜的表面取向分析

采用均苯四甲酸二酐(PMDA)、4,4′-二胺基二苯甲烷(MDA)以及侧基含联苯和己基的二胺(TBCA)三元共聚制备了聚酰亚胺垂直取向剂,摩擦前后得到相同的垂直取向效果,探讨了侧链二胺TBCA的含量对聚酰亚胺取向膜垂直取向性能的影响,采用衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)对摩擦前后聚酰亚胺膜表面侧链的相对含量进行了对比,并运用原子力显微镜(AFM)考察了表面细微沟纹对液晶分子取向的影响。结果表明,在取向膜未经摩擦没有产生表面沟纹的情况下液晶分子也能取向,并且这类取向膜表面侧链的含量与摩擦后的含量相当。