蓝相液晶光电特性研究

蓝相液晶由于其特有的扭曲双螺旋结构,具有快速响应特性与宏观上的光学各向同性。通过聚合物稳定的方法,可以提升其热稳定性,但是也导致了驱动性能下降,磁滞效应增强等问题。文章通过研究手性掺杂和聚合物网络对蓝相液晶材料体系的作用以及不同温度下的磁滞效应,探索蓝相液晶器件光电特性的影响因子,为改善蓝相液晶材料的光电特性提供理论上的支持。     

含氟二苯乙炔类蓝相液晶的研究进展

蓝相液晶具有高度流动的自聚集的三维立方缺陷结构,在高度手性的液晶中,它们存在于狭窄的温度区间。分子中引入适当的手性中心可以制得蓝相液晶。由于氟原子的特殊性,在液晶核分子中引入含氟二苯乙炔,可以得到黏度低、双折射率及清亮点高的液晶材料。文中介绍了6类含手性端基的含氟液晶化合物(其中有一个化合物不含氟原子)。通过偏光显微镜和DSC对其相变行为进行了研究。结果表明:共有13个化合物显示蓝相;化合物结构中手性中心的细微差别都会导致蓝相的出现或消失。     

蓝相液晶对聚集诱导发光分子荧光性能的影响

为了拓宽蓝相液晶的应用范围,构建多功能化蓝相体系平台,本文将具有聚集诱导发光（AIE）特性的液晶TPEPPE引入蓝相液晶体系,围绕复合体系的荧光性能展开研究。一方面,系统研究并归纳了手性添加剂含量对蓝相液晶相转变行为和光子带隙位移情况的影响;另一方面,探究了蓝相液晶对AIE分子荧光性能的影响,提出了相关荧光增强效应的假说。实验结果表明,不同手性添加剂体系的蓝相Ⅱ的温域范围基本一致,且反射带隙随着温度的降低发生蓝移;而蓝相Ⅰ的温域与手性密切相关,体系中仅存在蓝相Ⅰ时,其反射带隙随温度的降低而红移。蓝相液晶体系对AIE分子有一定的荧光增强效应,并且在整个蓝相温域内,蓝相Ⅰ的反射带隙红移,体系的荧光强度明显增强。由此得出结论,TPE-PPE分子在一定程度上参与了蓝相液晶体系的自组装。由于TPE-PPE分子在双螺旋柱结构中的受限运动,导致其荧光强度增强。随着蓝相Ⅱ的消失和蓝相Ⅰ光子带隙的红移,更多TPE-PPE分子参与到双螺旋柱的自组装中,体系的荧光发射增强。     

液晶中的蓝相Ⅲ

蓝相Ⅲ（BPⅢ）是液晶中蓝相的一个子相。它是具有特殊性质的相态。它的结构和性质不同于BPⅠ和BPⅡ。近年来，BPⅢ的理论和实验研究有了很大的突破。在理论上BPⅢ的研究主要体现在其结构和相变上。不同的BPⅢ结构模型的建立，为它的结构的确定提供了很好的研究方法。BPⅢ—ISO相变为热力学相变。相变临界点的存在对BPⅢ的物理性质的研究有着重要的意义。实验上，通过各种手段（光的反射与选择性光散射、电场等）对液晶BPⅢ的结构研究证明和否定了理论上所主张的一些BPⅢ的结构模型，但是有些实验结果很难处理。目前，关于BPⅢ的结构之谜还不能被揭开。由BPⅢ理论和实验研究的简要论述，可以引发出BPⅢ结构研究的新的理论方法。BPⅢ的织构呈无规则形状，这就有可能在理论上从特定的模型出发建立起非线性方程，计算所得方程的结果可能存在混沌解。     

蓝相液晶的旋光特性与消除

为了实现蓝相液晶中旋光能力性能的模拟计算,建立了蓝相液晶的一维模型,对蓝相液晶在正交线偏光片和正交圆偏光片下的旋光能力进行了模拟计算,并研究了蓝相液晶对外界环境光的反射特性。首先对胆甾相液晶的旋光特性进行了理论和模拟计算结果之间的对比。然后对比蓝相液晶与胆甾相液晶的结构特点,建立了高倾角的胆甾相液晶模型来作为蓝相液晶的一维模型,高倾角的角度由各向同性相的序参数来得到。利用该一维模型模拟计算了蓝相液晶的旋光特性,与实验结果相符,然后模拟计算了大螺距蓝相液晶在正交线偏光片和正交圆偏光片下的透过率,最后模拟计算了这两种情况下蓝相液晶对外界环境光的反射特性。模拟结果表明:使用正交圆偏光片,可以有效地消除大螺距蓝相液晶在可见光范围的旋光特性和Bragg反射,可见光整体旋光角度从5.2°降低到0.06°。结果将对提高蓝相液晶显示器的显示特性有很大的帮助。     

蓝相液晶网络聚合物及其应用进展

蓝相是一种通常介于各向同性态和胆甾相态之间的高手性液晶相态,由于其具有独特的光学各向同性、快速电场响应以及选择性反射波长等光学性能,因而在液晶显示、光学器件以及在可调谐的三维光子晶体等方面均具有良好的发展前景.近年来,蓝相液晶材料引起了国内外研究者的广泛关注.本文综述了蓝相液晶的发展历程、蓝相液晶网络聚合物的研究进展及...     

蓝相液晶晶体结构与结构色

蓝相液晶具有许多不同寻常的光学特性,如快速的响应速度(亚毫秒量级),可见光范围的布拉格反射,光学各向同性等。这些特性使得蓝相液晶在电光器件领域有着广泛的应用前景。近年来,除显示领域以外,蓝相液晶在聚合物蓝相液晶薄膜、晶格结构、结构色,以及可调谐方面取得了一系列新的进展。这些进展不仅深化了人们对蓝相液晶制备和基本结构认知,同时也极大扩展了其应用范围。本文侧重阐述近年来蓝相液晶在晶格结构以及结构色方面的研究进展。首先介绍蓝相液晶薄膜的制备方法和进展;其次介绍蓝相液晶晶格结构,包括单畴晶格、单晶晶格和结构色方面的研究进展;最后介绍可调谐的蓝相液晶晶格结构,主要包括电场、光场对蓝相晶格的调控作用。     

蓝相液晶及其在微透镜器件中的应用

聚合物稳定蓝相液晶(PSBPLC)具有响应速度达到亚毫秒量级,偏振光独立及工艺无需取向工艺等特点,在显示技术及光电子器件领域有潜在的巨大应用空间。文章论述了PSBPLC微观相变模型、宏观克尔效应等特性。在此基础上,论述了蓝相液晶微透镜技术的发展。介绍了PSBPLC实现微透镜阵列的主要结构,包括圆孔电极的蓝相液晶透镜;曲面电极的蓝相液晶透镜;多电极蓝相液晶GRIN透镜;模式控制的蓝相液晶透镜,以及采用ZnO纳米棒为电极实现蓝相液晶透镜,对比了上述几种透镜的结构和特点。     

偶氮分子掺杂对蓝相液晶选择性反射波长的影响

偶氮基团(—N=N—)在适当波长光的照射下,会发生可逆的顺反异构反应,这一反应中偶氮分子构型上的变化会影响到蓝相液晶中脆弱的晶格结构,并造成晶格参数的变化,进而影响到选择性反射波长的变化,甚至有时会造成蓝相相态的消失。文章合成并将几种偶氮化合物掺入手性向列相液晶中,再变温至BPI,对比了这几种偶氮化合物对蓝相液晶选择性反射波长的影响,从而得出更有实际使用价值的偶氮分子,在此基础上还从分子结构角度分析了产生差异的原因,为进一步的改进工作提供了方向。     

蓝相液晶材料与光子学器件研究进展

蓝相液晶是一种三维手性自组装软超结构材料,具有光学各向同性,选择性反射波长,快速响应等优秀特性,无论在显示还是光子器件的应用上都具有良好的发展前景,吸引了研究人员的大量关注。近十年关于蓝相液晶显示领域的研究与工程或应用发展迅猛,于此同时催生了其在光子学这个后显示领域的研究。面对来自国际上其他先进国家的竞争与压力,中国大陆的学者们奋勇迎接,经过短短数年的发展获得了一批有显示度的成果,在国内外的优秀期刊上报道了一系列富含学术性和实用性的工作。具备高热稳定性与显著电光调制特性的新型蓝相液晶材料及其光子学器件,如衍射光栅、相位调制器、透镜、激光以及光衰减器等,相继被开发出。本文追逐这些前辈留下的脚印,从材料制备、性能到光子器件设计、应用进行了概括性的回顾,旨在通过此综述激发出蓝相液晶在非显示光子学应用领域更多的研究灵感;若能起到进一步促进该领域发展的作用,笔者将感到幸甚之至!     

基于相转换的蓝相液晶显示器

快速响应且无需摩擦取向的新型LCD材料已经开发出来。聚合物稳定蓝相液晶具有电场诱导下从光学各向同性到各向异性转换的特性,极大地提升了电光响应速度,且无需表面处理。     

聚合物稳定双频蓝相液晶的亚微秒电光响应

蓝相液晶由于其出色的电光性质在信息显示和光电子领域受到了广泛的关注，然而日益发展的信息技术对信息的传递、处理、存储速度提出了更高的要求。为了进一步强化蓝相液晶的快速电光响应优势，本文以双频向列相液晶为主体，掺杂聚合单体、手性剂、光引发剂等材料制备了聚合物稳定双频蓝相液晶，通过调节双段电压脉冲时长，实现了聚合物稳定双频蓝相液晶的快速电光调控，其电光调控的开关时间均小于500 ns。     

分子双轴性与液晶向列相的最高过热温度

向列相(N)-各向同性相(I)相变为弱一级相变，其相变潜热大约比溶化的相变潜热小2个数量级。在这种弱一级相变附近焓随温度的变化表明：各向同性相最低过冷温度T^*、N-I相变温度TC和向列相最高过热温度T^**彼此十分接近。本文通过分子统计理论研究这一现象。形成单轴向列相的液晶分子并不具有D∞对称性。在分子场近似下和二粒子集团近似下，随分子双轴性参数增大，T^*／T^**增大并趋近于1。     

磁场对双轴分子液晶的影响

在分子场近似下,研究分子双轴性对向列相液晶在各向同性相最低过冷温度的影响,以及对临界磁场的影响。当外加磁场大于临界磁场时,不发生向列相－各向同性相相变。理论结果表明,通过考虑分子双轴性,最低过冷温度Ｔ＾＊与相变温度Ｔｃ的比值向实验值靠近。随着分子双轴性的增加,临界磁场很快下降。     

降低聚合物稳定蓝相液晶显示器驱动电压的一种方法

聚合物稳定蓝相液晶显示器存在驱动电压高和"磁滞效应"的缺点,是其应用之路上的难题。本文在深入研究蓝相液晶显示器中所使用的各种材料介电常数的基础上,结合电动力学中电介质中的电场和电位移之间关系的知识,解释了蓝相液晶显示器驱动电压高的原因为聚合物材料和绝缘层材料的介电常数远低于蓝相液晶材料的介电常数。研究中发现提高聚合物材料和绝缘层材料的介电常数,将会明显降低聚合物蓝相液晶显示器驱动电压。理论和模拟结果表明:当聚合物材料和绝缘层的介电常数达到蓝相液晶的平均介电常数,该聚合物稳定蓝相液晶显示器的驱动电压降低一半。研究结果将对聚合物稳定蓝相液晶显示器的产业化应用起到促进作用。     

基于多重掺杂的高科尔常数聚合物稳定蓝相液晶

聚合物稳定蓝相液晶具有亚毫秒级响应速度,光学各向同性及无需配向工艺等特点,在显示及光子器件领域有广泛的应用。本文研究了一种基于聚合物稳定蓝相液晶的多重聚合物材料掺杂系统。聚合物稳定蓝相液晶的驱动电压可以通过掺杂N-乙烯吡咯烷酮(NVP)和聚苯胺氧化石墨烯(G-PANI)得到大幅度的降低。经过优化掺杂物的配比,多重掺杂的聚合物稳定蓝相液晶材料的科尔常数被提高了68%,并且不会对材料的响应时间、磁滞及残留双折射产生负面影响。     

多波长与带宽可调液晶滤波器

手性螺旋结构液晶由于其固有的布拉格反射特性可以广泛应用于滤波器件中.结合模板化技术,研究了单层结构的多波长蓝相液晶滤波器,通过多次液晶重灌工艺,分别制备了具有2个和3个反射峰的液晶滤波器,验证了设计的可行性,且各反射波长和带宽与设计参数具有很好的一致性.同时研究了单层结构的带宽可调胆甾相液晶滤波器,通过向胆甾相液晶模板...     

聚合物稳定蓝相液晶用单体研究进展

聚合物稳定蓝相液晶(PS-BPLC)由于其具有相对宽的温域,亚毫秒的灰度响应速率,并且无需取向层等特点在平面显示和光学方面引起越来越多的关注。本文简要回顾了目前应用在聚合稳定蓝相液晶方面的聚合物单体的发展情况,主要从单体结构,单体的浓度,交联剂的使用这3个方面研究了这些因素对聚合物稳定蓝相的性能影响。其中对单体结构的影响进行了更为详细的讨论,包括特殊基团如氟原子、手性中心的引入,端烯的甲基化等因素对聚合物稳定蓝相液晶在驱动电压、迟滞效应和响应时间等性能的影响。并在此基础上,对聚合物稳定蓝相液晶所用单体的结构设计提出新的构想。     

基于菱形电极结构的高对比度平面内扭转模式蓝相液晶显示器件设计

以往研究发现平面内扭转(In-Plane Switching,IPS)模式蓝相液晶显示器件的图像显示对比度明显低于理论预期。本文对导致这一问题的物理原理进行理论分析和实验验证,据此提出改进的菱形电极结构设计以解决这一问题。实验证明,调整走向后的IPS电极结构能使蓝相液晶显示器件的暗态漏光减小2/3,使其显示对比度提升至10 000∶1以上。基于这一实验发现,本文提出了全新的菱形电极结构设计,以求获得高对比度显示效果。除此以外,采用Techwiz仿真分析改进后的菱形IPS电极蓝相液晶显示器件的电光特性,发现其伽玛偏移和灰度反转可分别减小3/4和2/3,并且其驱动电压和透过率与传统IPS模式蓝相液晶显示器件相仿。可见,基于改进的菱形IPS电极结构的蓝相液晶显示器件相较传统蓝相液晶显示器件具备更好的显示性能和市场竞争力。     

一类含不饱和侧链的氟代甾类液晶的合成和相变研究

设计并合成了一类新型的甾体2,3－二氟－4－丁烯氧基苯甲酸酯液晶,相相变性质通过偏光显微镜和DSC进行了测量和观察。结果表明末端的双健和芳香环上的氟原子取代都能降低甾体液晶的熔点和清亮点,增加中介相的温度区域,但是没有观察到手性近晶C相或其他铁电相。