基于光配向的主链型液晶聚合物预倾角的控制

液晶的方位角和预倾角的调制广泛应用于各类液晶光子器件的研究。液晶预倾角调控常使用的小分子液晶容易受外场干扰导致液晶预倾角的改变,影响液晶器件稳定性和可靠性。液晶聚合物具有相变温度高、耐热、耐强光、耐机械振动、更加稳定不易受外场干扰等优点,因此液晶聚合物预倾角的可控制备有着重要研究意义。由于液晶单体受液晶与空气界面的锚定能的影响,RM257液晶聚合物的预倾角与液晶层的厚度有关,难以实现预倾角的稳定可控。本研究利用两步法曝光偶氮染料亮黄（BY）薄膜诱导液晶单体RM257倾斜,采用多层旋凃及液晶单体RM257光聚合的方式降低液晶与空气界面锚定能对预倾角的影响,实现RM257主链型液晶聚合物预倾角可控制备。结果表明,采用这一方法制备的液晶聚合物薄膜预倾角可在0°～16°之间连续可调,并具有光热稳定的优点,具备实现液晶光子器件所需的图案化能力。本研究有望为液晶光子与显示器件的制备提供新的材料设计思路。     

不同单体配比对聚合物网络及聚合物稳定胆甾相液晶器件光电性能的影响

为了调节聚合物网络与液晶分子之间的相互作用,从而改善聚合物稳定胆甾相液晶(PSCLC)的光电性能,本文采用紫外光聚合诱导相分离法(PIPS)制备了聚合物稳定胆甾相液晶,通过控制2种单体RM257与BAB6的比例来改善器件性能。随着RM257含量的减少,聚合物网络由取向排列的纤维状结构向疏松不规整的交联状结构转变,形成的聚合物网络对液晶分子的锚定作用减弱,聚合物稳定胆甾相液晶的饱和电压降低,关闭时间增大。当RM257与BAB6质量比为1∶4时,聚合物稳定胆甾相液晶器件具有较好的对比度。     

基于FFS架构实现宽窄视角切换

基于公共场合隐私保护的需求,宽窄视角可切换的液晶显示技术有着迫切的市场需求。现有宽窄视角切换技术不但增加了显示装置的厚度与成本,而且降低了原本宽视角模式下的显示效果。本文研究了一种基于负性液晶FFS模式的宽窄视角切换技术,它通过在彩色滤光片一侧形成高预倾角配向(40°～60°),在同侧第三电极施加弱电场时,液晶分子离轴方向具有较大相位延迟,形成大视角观看时的暗态漏光与对比度下降,实现窄视角显示模式。而同侧第三电极施加强垂直电场时,大的预倾角液晶分子因负介电各项异性使得倾角降低,可减少暗态漏光和提升对比度,实现宽视角显示模式。验证结果表明:宽视角模式时,其上下左右视角均可达到85°以上;而窄视角模式时,左右视角仅为40°,且具有较好的对称性。本技术结构简单,驱动灵活,在防窥显示领域具有很好的应用前景。     

光配向PI固烤时间与曝光能量对LCD光学及残影的影响

采用光配向技术使PI获得配向能力并制得IPS型LCD,通过AOI光学自动检测设备以及DMS光学测量系统对在不同PI固烤时间和UV曝光能量下获得样品的预倾角、对比度及穿透率进行了量测,并研究了各条件下样品的残影(Image Sticking)性能。结果显示:在900~2 700s,400~600mJ/cm~2范围内,固烤时间和曝光能量对LCD光学性能影响较小,但对残影性能影响较大,IS随曝光量增大有恶化的趋势,且该趋势在高亚胺化程度下趋于平缓;调整固烤时间及曝光能量可以获得较佳的残影性能,固烤时间1 800s,曝光能量400~500mJ/cm~2条件的LCD残影性能较佳。     

负性液晶在FFS模式下的残像研究

图像残像是评价画面质量的最重要因素之一,大部分工程师研究了组合物的材料和液晶面板的制造工艺,以改善影像残留,但之前的研究主要是以正性液晶材料为基础进行探讨的,本文主要以负性液晶材料为基础研究了用边缘场驱动的面板残像。首先为了比较正性液晶与负性液晶,测量了离子密度及电压保持率(VHR),其次为了比较两种配向材料(PI)与液晶材料的搭配特性并选择合适的组合,量测了样品的直流残留(RDC)电压和Vcom电压随时间的变化。从量测结果可知,紫外(UV)光照前负性液晶离子密度是正性液晶的39倍,经过紫外光照,后负性液晶的离子密度为560Pc/cm,且其紫外光照后电压保持率变化量为2.7%;使用负性液晶搭配PI1的样品A-1的直流残留电压和Vcom(等效为交流驱动电压的中心值)随时间变化量都是最大的,分别为0.5V和250mV,负性液晶搭配PI2材料的面板和正性液晶的面板的直流残留电压均小于0.2V,其Vcom随时间变化量均在50mV以内。负性液晶材料的离子浓度含量高,且其稳定性比正性液晶材料差,负性液晶材料比正性液晶材料更容易发生残像;对于使用负性液晶材料,边缘场驱动模式的面板,搭配PI2配向膜材料能够保持低的直流残留电压及低的Vcom电压变化量,从而对改善残像现象有帮助。     

利用LCD Master软件模拟预倾角对LCD性能的影响

利用LCD Master软件构架了两种不同液晶材料的TN-LCD显示屏,模拟了在不同预倾角下,液晶屏的响应时间、对比度和视角的变化情况。通过模拟,发现随着液晶分子预倾角的增加(3.6～4.4°),液晶屏响应时间逐步增加,对比度也同时变大,而液晶屏的视角基本保持不变。     

光配向制程参数对预倾角及其光电性能的影响

为了满足市场对LCD面板高对比度、高画质的需求,光配向作为一种非接触式的新型配向方法正被广泛研究。本文采用光裂解型聚酰亚胺取向材料制备得到IPS型测试液晶盒,并针对光配向成膜条件与其所形成的光电效应进行研究。通过FT-IR、AFM、偏光板角度测试机等仪器对不同pre-bake和post-bake温度和时间下的测试盒的预倾角及光电特性进行了表征。结果显示,pre-bake、post-bake的温度和时间与预倾角、穿透率、对比度和电压保持率均存在一定的相关性。本文的研究可以为后人对光配向制程相关参数的优化提供借鉴。     

高分辨率UV^2A面板光学特性改善研究

通过一系列实验研究了高分辨率TFT液晶显示器的对比度和透过率特性。改善了UV^2A光配向技术在提高分辨率的同时像素透过率和对比度下降的情况。提高了面板光学性能的同时也降低了生产成本。     

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。     

液晶的表面排列机理

本文系统地研究了向列液晶分子在各种表面上的排列,特别是研究了在各种聚酰亚胺取向膜表面上的排列状态,并得到6°以上的稳定排列的高预倾角.详细地讨论了沟纹理论和分子相互作用理论,并通过锚定能加以综合分析,提出了两种理论的适用范围.对于有机聚合物表面,我们分析了取向膜的光学各向导性,并分析了占优势的分子相互作用类型.最后,给出了液晶分子的倾斜排列模型,这对实践上对预倾角的控制是相当重要的.     

液晶共面取向的等离子处理方法

在受等离子辐照过的一些有机和无机的基板上，获得了高质量的液晶共面取向。与已知的用来改善顶部锚定及预倾角各向同性的等离子处理方法不同，新方法是将等离子束调整到倾斜射向待取向的基板。在所用的辐射参数范围内，所有基板上的LC取向的易取向轴(easy axis)都平行于等离子体传播方向。研究了LC的预倾角和锚定能与等离子束的入射角、辐照时间、能量以及辐照电流密度等的依赖关系。经等离子处理过的基板上，方位角、锚定能与用光取向方法得到的相近，而预倾角与摩擦产生的类似。透过率-电压曲线与等离子处理的和摩擦工艺处理的非常接近。与摩擦取向相同，等离子诱导的取向具有很高的温度和光照的稳定性。也考虑了采用等离子／偏振紫外光和等离子／摩擦处理等组合方法来制作LC图形。     

Splay-to-Bend Transition-Free Reactive Monomer Modified Pi-Cell

A reactive monomer modified Pi-cell (RMM-Pi-cell) comprising a layer of liquid crystal (LC) reactive monomer on one surface was prepared to control the surface pretilt angle. The simulation results suggested that a transition-free Pi-cell can be prepared by asymmetrical cell with one 8 ^deg pretilt angle and the other surface greater than 47^deg when the cell gap was smaller than 4 mum. The nematic reactive monomer layer has a molecular average tilt angle over 80^deg which allowed the LC molecules to be arranged in a favored bend state in the asymmetrical cell. The critical voltages cannot be found in all 3-mu m RMM-Pi-cells. The cell retardation data confirmed the initial bend orientation with zero voltage applied. Moreover, the light leakage of dark state was reduced. The contrast ratio of RMM-Pi-cell was improved by a factor of 11 compared with an original Pi-cell without using compensation film.     

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。     

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。     

光控取向材料F-PVCN表面偏光性及预倾角与曝光的非单调关系

本文报导首次观察到在光控取向材料表面上液晶分子预倾角与紫外光非单调曝光的关系。我们发现这种在加氟聚乙烯基肉桂酸(PVCN-F)表面预倾角与曝光的关系是非单调性的，而在无氟PVCN时显示的关系是单调递减的。这些和PVCN-F和PVCN表面的入射光偏光性变化有关系。实验结果表明表面偏光性和入射光变化对于光控取向材料的预倾角产生在机理上起着很重要的作用。     

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.     

The Directional Peeling Effect of Nanostructured Rigiflex Molds on Liquid‐Crystal Devices: Liquid‐Crystal Alignment and Optical Properties

We report a new strategy, the directional peeling of a rigiflex mold with a nanostructure, to overcome several problems with general patterning techniques for liquid‐crystal (LC) alignment. These include difficulty in generating the pretilt angle and in controlling the LC rising‐up direction, formation of local domains, and weak optical properties. The directional peeling of the rigiflex mold results in pretilt‐angle formation and controls the LC rising‐up direction. In addition, a nanostructure with small spacing aligns the LC with a high order parameter because of a strong confinement effect and suppresses diffraction due to its small spacing. Eventually, the nanostructure achieves improvements in the optical properties. In summary, while recent patterning techniques for LC alignment only solve one problem, the directional peeling of the rigiflex mold with a nanostructure simultaneously overcomes several problems with LC alignment and optical properties.     

Photogeneration of High Pretilt Angles of Nematic Liquid Crystals by Non‐Polarized Light Irradiation of Azobenzene‐Containing Polymer Films

A vertical‐alignment (VA) cell of nematic liquid crystals (LCs) was prepared using photoirradiated thin films of a poly(methacrylate) with mesogenic moieties of 4‐trifluoromethoxyazobenzene as the side chains. Optical anisotropy was generated by oblique irradiation of the azobenzene‐containing polymer films with non‐polarized UV light, followed by annealing treatment to enhance the photodichroism, which displayed thermal stability. The combination of oblique exposure to non‐polarized UV light and subsequent annealing treatment brought about high pretilt angles of nematic LCs so that a photoaligned VA LC cell was fabricated. The photopatterned LC cell exhibited electro‐optical properties with excellent optical quality when a voltage was applied even after heating at 100 °C for several hours.     

An O-plate compensated in-plane switching liquid crystal display

Pretilt angle effect on the dark-state light leakage and viewing angle of in-plane switching (IPS) liquid crystal display is investigated. As the liquid crystal (LC) pretilt angle increases, the light leakage becomes more severe and the off-axis light leakage from the out-of-plane LC directors cannot be neglected. Introducing an oblique compensation plate (O-plate) reduces the off-axis light leakages from the crossed linear polarizers and the anisotropic LC media simultaneously which, in turn, improves the viewing angle of the IPS LCD.     

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。