用不对称液晶盒测定挠曲电系数

用解析方法研究了电压作用下的沿面校列不对称向列液晶(NLC)盒。着重考虑了挠曲电效应的影响．导出了指向矢倾角θ满足的微分方程和边界条件，计算和讨论了阈值电压以及指向矢分布对盒中央平面对称性破缺参量△。提出了一种在给定阈值电压和盒厚时，可确定上、下基板锚定强度及挠曲电参量e(e=(e1 e3)／√k11△ε)的新实验方法。     

向列相液晶盒挠曲电效应的理论分析

用解析的方法证明了挠曲电效应对沿面排列的向列相液晶盒的物理效应。在不考虑液晶界面离子吸附的情况下，导出了挠曲电效应引起的表面能，证明了该表面能在上下基板处具有不同的数值，从而引起液晶指向矢分布对中间层对称性破缺。这将会影响液晶盒的光学性质。通过计算机数值模拟表明，挠曲电效应引起的指向矢分布对称性破缺会随着挠曲电效应的增强而增大。     

对向列相液晶反转壁中+1缺陷处挠曲电效应的理论分析

基于Pramoda Kumar等人文章中关于向列相液晶反转壁中+1缺陷处挠曲电效应的实验现象,我们利用Landau-de Gennes理论给出相应的理论分析。当对弱锚定的平行排列向列相液晶盒施加垂直基板的直流电压,在反转壁中的±1缺陷会发生旋转。对于其中的+1缺陷,我们给出了外加电场作用下液晶分子的自由能表达式并通过模拟描述指向矢的方位角和极角的变化情况给出相应的缺陷处电场驱动的结构变化。模拟结果给出的挠曲电效应引起的方位角的变化角度与Pramoda Kumar等人的实验得到的在+1缺陷处消光刷的变化情况是一致的。     

同心柱筒中混合排列向列相液晶中的挠曲电效应

本文研究径向电场作用下同心柱筒中混合排列向列相液晶的指向矢分布,重点研究挠曲电效应对指向矢分布的影响。向列相液晶处于同心圆柱构成的薄层间,内表面径向锚定、外表面轴向锚定以及内表面轴向锚定、外表面径向锚定构成两种同心柱筒混合排列模型。基于向列相液晶Frank弹性理论,通过差分迭代方法,分别在强锚定及弱锚定边界条件下,研究了两种模型中挠曲电效应对指向矢分布的影响。研究结果表明:挠曲电效应在薄层内边界、外边界以及薄层内部对指向矢分布有着不同的影响;同心柱筒中指向矢分布由柱对称性、边界锚定作用、介电耦合作用、挠曲电效应的综合作用所决定。     

温度对向列相液晶阈值电压的影响

采用商用ECB液晶盒灌装向列相液晶样品JK-13141＋0．1％S811测量并分析了环境温度对该型液晶阈值电压的影响,结果表明向列相液晶阂值电压是温度的函数。温度从室温25℃变化到85℃,阈值电压从2．6V降到2．2V,这与TN盒闽值电压Uth随温度T增加而降低的理论推导相符。在实际应用中则可能出现在室温下非显示状态的像素,在较高的温度下呈现半显状态。文章为设计高稳定性的液晶显示器件提供了依据。     

柱筒中掺杂手性剂向列相液晶的介电及挠曲电性能

在电场作用下,同心圆柱筒中的介电作用及挠曲电作用具有与平面液晶盒中不同的性质。本文在轴向强锚定边界条件下,对柱筒内添加手性剂的向列相液晶5CB施加径向电场,分别研究了介电效应和挠曲电效应对指向矢分布的影响。基于液晶连续体弹性理论和有限差分迭代方法,计算了体平衡态方程。通过数值计算发现,挠曲电系数e1、e3具有不同的取向作用。本文的模拟结果为电场作用下柱筒内手性向列相液晶指向矢结构的预测提供了更全面的理论分析,对液晶挠曲电系数的测量也具有一定的指导意义。     

平行排列液晶盒的挠曲电效应及一级Fréedericksz转变

基于液晶弹性理论研究了平行排列液晶盒中的挠曲电效应,通过变分理论得到了液晶指向矢满足的微分方程及边界条件。应用差分迭代方法进行了数值求解,得到了液晶指向矢随不同的参数变化的曲线。增大液晶盒厚度、上下基板锚定能系数以及增大预倾角这3种方法,在考虑挠曲电效应对液晶指向矢分布的影响时是等效的。研究了介电效应和挠曲电效应同时作用下的一级Fr啨edericksz转变问题。当|Δ<ε|较大、A较小时,将会发生一级Fr啨edericksz转变。     

平行排列液晶盒的挠曲电效应及一级Fr(e)edericksz转变

基于液晶弹性理论研究了平行排列液晶盒中的挠曲电效应,通过变分理论得到了液晶指向矢满足的微分方程及边界条件.应用差分迭代方法进行了数值求解,得到了液晶指向矢随不同的参数变化的曲线.增大液晶盒厚度、上下基板锚定能系数以及增大预倾角这3种方法,在考虑挠曲电效应对液晶指向矢分布的影响时是等效的.研究了介电效应和挠曲电效应同时作用下的一级Fréedericksz转变问题.当|Δ＜ε| 较大、A较小时,将会发生一级Fréedericksz转变.     

平行排列液晶盒的挠曲电效应及一级Fréedericksz转变

基于液晶弹性理论研究了平行排列液晶盒中的挠曲电效应,通过变分理论得到了液晶指向矢满足的微分方程及边界条件.应用差分迭代方法进行了数值求解,得到了液晶指向矢随不同的参数变化的曲线.增大液晶盒厚度、上下基板锚定能系数以及增大预倾角这3种方法,在考虑挠曲电效应对液晶指向矢分布的影响时是等效的.研究了介电效应和挠曲电效应同时作用下的一级Fréedericksz转变问题.当|Δ＜ε| 较大、A较小时,将会发生一级Fréedericksz转变.     

向列相液晶畴壁中挠曲电效应和自发扭曲效应的理论研究

基于Landau-de Gennes理论,利用松弛迭代法,研究了电场诱导平行排列向列相液晶系统中的3种畴壁,以及畴壁中的挠曲电效应和自发扭曲效应。结果表明,畴壁存在的电压范围为0.2≤E/E_0≤1.2(E_0=1.45V/μm)。单一常数近似下,相反方向外电场的挠曲电效应对扭曲壁中扭曲角的影响关于90°对称;对混合壁中扭曲角的影响是非对称的;对展-弯壁无影响。弹性各向异性时,外电场会诱导自发扭曲效应。该效应会使展-弯壁与混合壁中指向矢均由原角度变为90°,即沿壁切线方向排列;对扭曲壁结构无影响。挠曲电效应会在自发扭曲的基础上,对畴壁中指向矢扭曲角产生叠加影响。     

ZnO纳米棒掺杂液晶的阈值电压现象

采用ZnO纳米棒在单侧PVA层掺杂,我们在不同方向的直流电压下测到了液晶盒不同的阈值电压。实验中采用的ZnO纳米棒长度和直径分别大约为180nm和20nm。当ZnO掺杂在靠近正极一侧时,液晶盒阈值电压与不掺杂时相比升高;当ZnO掺杂在负极一侧时,液晶盒阈值电压与不掺杂时相比降低。上述实验结果可以由内建电场模型解释。另外,我们在低频交流电压下还观察到了一种共振现象。     

Voltage threshold behaviors of ZnO nanorod doped liquid crystal cell

With ZnO nanorods doped in only one poly(vinyl alcohol)(PVA) layer,we observed different threshold voltages with reverse DC voltages for a liquid crystal cell.The length and diameter of the ZnO nanorod used in our experiment were about 180 nm and 20 nm,respectively.When the PVA layer on the anodic side was doped, the threshold voltage was larger than that of the pure cell;conversely,when the PVA layer on the cathodic side was doped,the threshold voltage was smaller than that of the pure cell.These results can be explained by the internal electric field model.We also observed a resonance phenomenon with a low frequency AC voltage.     

聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯对聚合物网络液晶电光特性的影响

聚合物网络液晶一般有较大的阈值电压和饱和电压,有明显的迟滞效应,所以降低阈值电压与饱和电压,降低迟滞效应和增加对比度是研究的主要目标。表面活性剂的使用可以有效减小聚合物网络与液晶的相互作用,从而降低聚合物网络对液晶分子的锚定能,来达到降低阈值电压与饱和电压的效果。本文通过在聚合物网络液晶里掺入不同比例的表面活性剂(聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯:TWEEN 80),来研究表面活性剂对聚合物网络液晶电光特性的影响。实验结果表明:在聚合物网络液晶里增加该种表面活性剂的比例达到10∶1时,阈值电压可以降低11倍以上,饱和电压降低5倍以上,对比度有一个大的提高,迟滞效应也得到很大的改善。本文结果对提高PNLC的电光特性有重要的指导意义。     

Ag纳米线掺杂的液晶显示器件的电-光特性

为了降低液晶显示器(LCD)的能耗,制备了Ag纳米线-液晶复合材料。用不同浓度的直径约为50nm的Ag纳米线掺杂在液晶中,制备了扭曲向列相液晶显示(TN)模式液晶盒,研究了Ag纳米线对TN显示模式液晶盒的驱动电压、开态响应时间以及频率调制特性的影响。液晶电-光性能的研究结果表明,Ag纳米线的加入能显著降低TN显示模式液晶盒的驱动电压,最大降幅可达14%;但液晶盒的响应时间在掺杂Ag纳米线掺杂后有一定程度的增加。此外,Ag纳米线掺杂的液晶显示出很强的频率调制特性。Ag纳米线的掺杂可以有效改善TN显示模式液晶的电-光性能。     

聚合物分散型液晶结构紫外光稳定性分析

聚合物分散型液晶组件技术是市面上常用的散射式光开关系统,且常常应用于具隐私保护性之电控切换窗户中。然而对于室外的应用,属于有机高分子材料的液晶材料与聚合物结构对于照射紫外光之稳定性与耐受性值得被讨论,尤其是较少被讨论之高分子聚合物结构的影响。本研究主要探讨不同聚合物结构之聚合物分散型液晶组件在紫外光照射下光电特性的变化,期待可以了解聚合物结构特性随曝光时间的变化并提出适当之改善方法。本实验藉由选择具有高紫外光稳定性之主体液晶搭配紫外固化胶调配聚合物分散型液晶预聚物,分别探讨不同固化胶比例与光强度等固化条件下,组件照射紫外光后对于光电特性造成的影响,以此了解各种聚合物形貌照射紫外光后之光电特性变化。实验结果显示,照射紫外光后,各种聚合物分散型液晶组件之临界电压仅仅些微提升,但下降时间剧烈地提高,以聚合物比例35%、固化强度2mW/cm~2为例,临界电压从15.57V些微提升至18.18V,下降时间从195.12ms大幅提升至925.26ms。此外,本研究亦发现相对于照射前,照射紫外光后之组件的下降时间对于电压施加时间长短相当敏感,且此现象可藉由调整固化光强度与固化胶浓度有抑制之趋势。本研究呈现了各种聚合物分散型液晶组件在照射紫外光后光电特性的变化,并了解聚合物结构的特性变化的影响。     

基于激光光源的液晶特性研究

为了研究激光光源对液晶电光特性的影响, 采用Jones矩阵对液晶的光学特性进行了分析, 同时利用不同波长的半导体激光器作为入射光源, 对液晶的电光特性进行了实验研究。结果表明, 当电压达到4.8V时, 各光源下液晶的透光强度均出现陡降, 说明液晶的阈值电压与入射光波长无依赖关系; 通过示波器跟踪图像发现各光源下液晶的响应时间有明显的差异; 随着供电电压的增大, 液晶光栅的衍射光斑由圆环状逐渐转为平行分布, 且各级衍射光斑并非完全对称, 入射波长及供电电压决定了衍射光斑的空间及能量分布。该研究结果对液晶器件的研发具有一定的借鉴意义。     

快速响应的共面转换型液晶显示器

共面转换液晶显示器(IPS-LCD)由于其具有可视角度大、色彩真实、画质出色等优点,在平板显示器中得到了广泛应用,然而响应速度慢限制了其在高端显示器中的应用。本文中,首先通过采用正性液晶,对IPS类型中的边缘场转换型(FFS)和边缘场共面转换型(FIS)的液晶显示器,不同摩擦角度下的电光特性和响应时间进行了模拟计算。然后从预倾角度、电极尺寸以及弹性常数出发,对FIS液晶盒结构参数进行了优化,提出了一种快速响应的液晶显示器。我们通过计算机模拟发现,在FFS液晶盒中,摩擦角度对工作电压具有较大影响,小摩擦角度可实现高透过率、低工作电压;而在FIS液晶盒中,摩擦角度对响应时间具有较大影响,大于10°时与2°时相比,响应速度可提高82.7%以上。并且,不同摩擦角度下,弹性常数对FIS液晶显示器的响应速度影响不同,摩擦角度为2°时,响应速度与弹性常数K11、K22、K33都有关,而摩擦角度为12°时,响应速度只与K22有关,这个原因导致了12°与2°时相比,响应速度提高了84.2%。     

负性液晶材料电压保持率的研究

电压保持率(VHR)是表征液晶材料信赖性特性的重要参数之一,液晶材料的线残像特性与VHR相关。本文着重探讨了负性液晶材料在搭配不同PI材料,在不同电压、不同温度时VHR的表现。通过使用由不同PI材料制备的测试盒测量液晶材料在不同电压和温度下的VHR,从而得出负性液晶材料在不同条件下VHR的变化趋势。实验结果表明,测试盒的VHR值受到液晶材料和PI材料的共同影响。|Δε|较大的液晶材料VHR相对较低。在常温时,伴随充电电压升高,测试盒VHR呈下降趋势;而在高温时趋势相反,伴随充电电压升高,VHR呈上升趋势。|Δε|较高的液晶材料含有较多极性成分,易出现相对较低的VHR。常温时,离子运动较慢,伴随充电电压升高测试盒离子析出持续增加,离子析出增加会使测试盒VHR呈下降趋势。而高温时,离子活性较强,测试盒会析出大量离子,而大量离子不纯物的存在会使液晶盒在充电放时产生直流电残留,伴随充电电压升高,直流电残留电会更加严重,因此导致测试盒伴随VHR呈上升趋势。     

一种新颖的聚合物分散液晶反射光栅

在制备液晶光开关的基础上,采用聚合物分散液晶(PDLC)与金属反射光栅压合的方法研制了一种新型反射式液晶光栅器件,并对其响应时间、调制电压、不同偏振态和不同入射角情况下的衍射效率等光电参数进行了测试.结果表明,该液晶反射光栅具有电场可调性,当驱动电压小于特定值时仅观察到常规反射现象,当驱动电压大于40 V时器件出现明显的光栅衍射效应,且1级衍射效率最大可到6.7%.实验讨论了入射光的偏振态、入射角度等因素对PDLC光栅衍射效率的影响,同时测试了该液晶反射光栅的电场响应时间为10 ms.     

基于光取向液晶叉型光栅的涡旋光产生器北大核心CSCD

具有螺旋相位的涡旋光因其坡印廷矢量绕轴旋转而携带光子轨道角动量,其产生和变换也伴随着轨道角动量的变化。光子轨道角动量在经典光学与量子信息领域均受到强烈的关注。目前已开发出一系列轨道角动量加载和调制的成熟方法,光取向液晶叉型光栅就是其中重要一类。光取向技术适用于液晶微结构的高分辨灵活制备,极大地提升了涡旋光及其阵列的产生与调制能力。综述了光取向液晶叉型光栅在涡旋光场产生与调制方面的相关研究,具体介绍了二元与偏振叉形光栅、达曼叉形光栅、具有螺旋结构的达曼叉形光栅在涡旋光场产生及其阵列化和宽带应用方面的最新进展。