液晶光控取向

近年来TFT—LCD从其薄型、轻便、显示档次的提高,已广泛用于便携式个人计算机,直至监视器.其液晶显示模式多半采用TN模式,且多采用摩擦的方法(通常是形成聚酰亚胺等聚合物层后,用人造丝等绒布摩擦)进行液晶取向控制.虽然是采用了摩擦聚合物表面这种原始的方法,但从其工艺简便、可靠性高这一角度来讲,摩擦工艺正在逐步确立.     

液晶分子的光控取向

介绍了偏振紫外光诱导光聚物液晶取向的基本原理；对用于光控取向的取向层聚合物材料做了分类；把光控取向的取向机理从不同角度归纳为：体诱导和表面诱导、光聚合、光分解和光异构作用。     

液晶投影显示

通过对液晶光阀，光源及液晶投影显示系统实例的描述，对液晶投影显示技术的现状及发展趋向做了简单介绍。     

基于光取向技术的液晶螺旋达曼波带片

涡旋光阵列在光通信、多微粒操控、并行激光加工等领域有着广阔的应用前景,近年来受到越来越多的关注。然而动态可调的纵向涡旋光阵列的实现仍具有一定挑战性。本文基于达曼编码方法与液晶光取向技术,设计并制备出一种液晶螺旋达曼波带片。实验结果表明,该器件可以高效地产生拓扑荷数逐级变化的1×5纵向涡旋光阵列,并可以通过改变外加电压来动态切换器件的开关态。此外,该器件通过水平/竖直翻转一次或是改变入射光模式,还可以对产生的纵向涡旋光阵列的拓扑荷数进行反转变换或加减运算。液晶螺旋达曼波带片兼具低成本、高效率、电光可调等优势,有望促进液晶光电元件在多维光场调控等领域的应用。     

光控取向弱锚定表面的液晶分子排列

研究了光敏聚酰亚胺ＰＩ（ＢＴＤＡ－ＴＭＭＤＡ）用于液晶取向时的弱锚定边界特性。实验测得了两基板皆为摩擦取向层扭曲向列液晶显示器件（ＤＲ－ＴＮ－ＬＣＤ）及两基板皆为光控取向层的扭曲向列液晶显示器件（ＤＬＰＰ－ＴＮ－ＬＣＤ）的电光特性和时间响应特性曲线。研究了液晶排列的稳定性,讨论了液晶分子在光控取向弱锚定表面上的排列机理。     

表面自组装反应制备液晶光控取向膜

通过聚乙烯醇薄膜表面致密的羟基基团与肉桂酰氯间的选择性酯化反应,将光敏基团连接到聚乙烯醇薄膜表面,制备出一种新型的光敏自组装单层膜.用线性偏振紫外光辐照该薄膜,与光矢量方向匹配的肉桂酸基团发生光化学反应,反应产物沿辐照光的偏振方向分布,形成表面张力各向异性的薄膜.将该薄膜作为向列相液晶的取向膜制成平行液晶器件,在偏光显微镜下观察,发现获得了均一、稳定的取向效果.这种自组装光控取向膜的制作过程简单,且具有良好的热稳定性.     

液晶光控取向技术进展

液晶光控取向技术是一种通过偏振光照射来实现液晶取向的非接触式方法,不同于摩擦取向法,它具有无污染、无静电、易实现微区多畴取向等优点,因此引起了世界各地科研工作者的广泛关注。本文综述了液晶光控取向技术的研究现状和最新进展,简略地阐述了一些光控取向技术的基本原理以及液晶光控取向材料的工作机理。本文重点介绍了目前光控取向研究中比较新颖的一种光诱导偶氮染料取向的方法,并且从液晶光控取向在曲面及柔性基底、光数据处理及高空间分辨率的光处理系统、具有复杂几何图形取向的液晶光学元器件、3D光可擦写及铁电液晶显示器、光学滤光器和其他光控取向材料这六个方面列举了一些液晶光控取向技术的最新应用。     

液晶奥秘的新信息—取向光折变

液晶奥秘的新信息──取向光折变对呈现光折变材料的兴趣一直甚为强烈，因为这种材料可用于低功率光波混频，包括相位共轭、成象、信号处理和全息存储等。目前，无机光折变材料是选用的材料，但这种材料很贵，也很难生长，而且光谱响应仅限于可见光～ｌｕｍ波长范围。最近...     

现代显示技术的进展

介绍了几种现代显示技术的发展概况．如：阴极射线管(CRT)、数字光处理技术(DLP)、等离子显示板(PDP)、场发射显示器(FED)、有机发光二极管(OLED)、光栅光阀(GLV)投影显示器、液晶显示系统(LCD)、全色发光二极管(LED)、数字打印全息图(DPH)及视频全息(holovideo)、全息背投屏(holoscreen)、液晶硅(LCOS)．对上述几种现代显示技术在结构、原理和技术特点等方面作了比较．特别是对液晶硅显示(LCOS）的结构和原理以及发展趋势和市场走向作了较详细的分析．     

光敏侧链型高分子液晶的光控取向

日本姬路工大的川月喜弘等研究人员对光敏侧链型高分子液晶的光控取向进行了研究，通过使光敏性良好的β-（2－呋喃基丙烯）基与甲基丙烯系液晶聚合物支链端相结合，力图使光照能量大幅度降低，同时还研究了将烷基丙烯酸酯共聚制膜后，经偏振紫外光照射时，对液晶预倾角及耐热性方面所产生的影响，实验结果表明，具有β－（2－呋喃基丙烯）基的聚合物[Poly(MHFEB)]膜面只用以往具有苯乙烯基聚合物[Poly(MHCEB)]膜面的1／30光照射能量即可实现液晶取向功能，且聚倾角不依赖光能量的变化而变化，而依赖于侧链基成份含量而变化，此外，还显示出高耐热性。     

Liquid crystal applications in photonics

We developed new optical switches based on nematic and ferroelectric liquid crystal (LC) cells for photonics applications. Certain new LC switches based on the effect of total internal reflection in nematic LC and deformed helix ferroelectric effect ferroelectric LC with very fast response time were developed. Fast bistable optical switches of the light polarization based on ferroelectric liquid crystal cells were proposed. The switches are characterized by 100 us switching time and 26 dB crosstalk at the wavelength of 632.8 nm and bistable, i.e., required zero power consumption in the switch state.High frequency hysteretic free electrically controlled 0-2π phase modulation of light has been proposed using a very short helix pitch (less than 400 nm) deformed helix ferroelectric liquid crystal. The electrically controlled 0-2π hysteretic free phase modulation was achieved at the driving voltage frequency up to 4 kHz and the voltage amplitude of 32 V. The application of fast V-shaped deformed helix ferroelectric ferroelectric LC (DHF-FLC) for new active-matrix liquid crystal display (LCD) and optical data processing devices is envisaged.Photoalignment technology can be very useful for the new generation of liquid crystal devices as well as in new photovoltaic, optoelectronic and photonic devices based on highly ordered thin organic layers. We have investigated the LC photoalignment in superthin tubes, which are basic elements of switchable photonic crystal/liquid crystal structures and obtained the order parameter comparable with usual homogeneous nematic LC cells. We studied LC alignment on silicon surfaces with submicrometer-sized straight and curved waveguide profiles. The liquid crystal cladding refractive index was then varied according to the applied voltage, and subsequently the microresonator resonance wavelengths were tuned. Based on our initial measurements, the free spectral range (FSR) wavelength shift within the range of 20 nm was obtained, which is comparable with a thermooptic effect. The new voltagecontrollable Si-based add drop filters are envisaged based on this principle.     

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。     

基于应变液晶技术制备反式电控调光玻璃的研究

基于应变液晶原理,在聚合物分散负性液晶紫外光固化相分离过程中采用二次曝光技术,进行第二次曝光时施加了垂面拉伸应力,制备出应力诱导垂面定向聚合物分散负性液晶反式电控调光玻璃样品。样品既具有反式压光效应调光玻璃功能,又具有反式电控调光玻璃功能。处于半透明态时,透光率接近30%;施加压力或电场后变散射雾态,雾度90%以上。反式电控调光玻璃研究是调光玻璃领域难题,采用应变液晶技术制备反式电控调光玻璃对液晶电光器件的研究和应用具有重要意义。     

一维液晶缺陷光子晶体温度传感器的研究

将向列相液晶作为缺陷层引入一维光子晶体中,利用液晶折射率对温度变化敏感特性,设计了一维液晶缺陷光子晶体温度传感器。用传输矩阵法研究了传感器的温度特性,并用Matlab编程进行了模拟计算。结果表明,当温度升高时,液晶排列沿平行介质表面的传感器,缺陷峰波长向长波长方向漂移,缺陷模透射峰的宽度减小;而液晶排列沿介质表面法向的传感器,缺陷峰波长则向短波长方向漂移,缺陷模透射峰的宽度增大;传感器的温度灵敏度大于普通材料缺陷的光子晶体,与液晶材料和温度有关,温度接近液晶相变点而增大迅速;传感器缺陷峰波长的漂移与温度成非线性关系。设计了温度传感器探头结构和实验测量系统,测量结果与理论计算值符合。     

平板型光子晶体液晶微谐振腔的温度特性

在二维光子晶体薄板的中心空气孔中填充厚度与光波长相当的液晶材料,形成平板型光子晶体液晶微谐振腔结构。用时域有限差分法研究了液晶微谐振腔的温度特性,并用Matlab编程进行了数值计算。计算结果表明,由于液晶折射率是温度的函数以及微腔对光波传输的约束,当温度升高时微谐振腔的透射峰波长向长波长方向移动,透射峰半高宽度减小,品质因子增大,谐振波长和品质因子随填充因子与平板厚度的变化曲线向增大方向移动,接近液晶相变点时微腔的温度特性变化更迅速。平板型光子晶体液晶微谐振腔的温度特性,为可调光子晶体器件的设计提供了理论基础。     

液晶折射率与电压关系的研究

液晶的一个重要特性是：液晶的折射率会随所加于液晶上的电压的变化而变化。本文正是对这一规律进行了研究实验,并得出了实验结果。     

一种光学状态可由电场控制的液晶复合材料的制备与表征

液晶材料对电、热、磁、光等外界物理量的变化具有不同的响应特性,向其中添加具有一定特性的化合物,可以得到具备一定响应特性的液晶复合材料。利用所制备的液晶复合材料对于电场变化具有响应特性的特点,制备出具有信息记录功能的复合材料。合成手性离子液体,按一定配比将其加入手征向列相液晶(N~*-LC)中,得到反射波段可电控的手征向列相液晶/手性离子液体复合材料。实验结果表明:材料初始状态为光透射状态;对材料施加直流电压40V时,样品表现为光散射状态,透过率低于10%;施加高频交流电压40V时,样品表现为半透明镜面反射,反射范围覆盖400～750nm,透射率为45%左右;撤去电场后,可恢复至初始状态,并且每种状态都具有一定的记忆效应。该种液晶复合材料制备简单,无需紫外辐射工艺,且具有电场响应特性,可以通过电场控制在可见光范围内表现出光透射、强烈光散射、半透明镜面反射3种不同状态,具有记忆效应,操作简单方便。     

乙烷桥键类四环液晶单体的介晶性研究

乙烷桥键类四环液晶早已得到广泛的应用,但是其介晶性能很少有系统的报道。本文采用DSC、POM测试,对新合成的两种含双乙烷桥键侧氟类和二苯乙炔类四环液晶单体(EA3E和EA5E)的介晶性进行了研究,并探讨了已有的乙烷桥键类四环液晶单体结构与性能之间的关系。结果发现,引入乙烷桥键的位置及数目对四环液晶热性能的影响较大,对其影响的规律与四环液晶的类型有关。说明在不同类型的四环液晶中,合理地引入乙烷桥键能够获得性能优异的液晶单体。     

具有含氧亚甲基中心桥键的含氟液晶化合物的质谱裂解规律研究

利用气相色谱质谱联用仪(GCMS)对含有侧向氟取代苯并吡喃结构和侧向氟取代萘酚(苯酚)结构的16个中心桥键为含氧亚甲基的醚类液晶化合物进行分析,结果表明此两类化合物的谱图具有明显的特征,化合物具有相似的裂解途径。主要是与醚键相连取代基团β位的氢通过四元环过渡态重排脱去中性分子,得到对应的侧向氟取代酚碎片离子;萘酚(苯酚)醚类化合物当结构中有两个烷氧基取代时,当另一个烷氧基也存在β氢时会再一次通过氢重排反应脱去烯烃,得到特征的侧向氟取代二酚碎片离子。对于苯并吡喃醚类化合物,当吡喃环α位有烷基取代时将通过σ键的断裂引起烷基碳碳键的裂解,脱去烷基自由基得到相应的离子;特殊的,对于苯并吡喃醚类液晶化合物其可以通过吡喃环上的氢重排引起吡喃环开环从而得到对应的离子。通过对此两类含有醚键结构的液晶化合物的质谱分析可为该类液晶化合物的杂质解析与质量监测提供依据,将有助于同类液晶衍生物的识别,同时可为混晶的有效剖析提供参考。     

基于光敏自组装多层膜的液晶光控取向膜

采用layer-by-layer(LBL)的方法，将基板依次在具有光敏双键的季铵盐水溶液和聚乙烯基苯磺酸钠水溶液中浸泡，石英基板表面形成了自组装多层沉积膜。经线性偏振紫外光辐照后，LBL多层膜表现出明显的紫外吸收各向异性。将两片带有各向异性薄膜的基板做成平行液晶器件。在正交的偏光显微镜下观察，发现取得均一、稳定的取向效果。该种光控取向膜有望用作LCoS微显示的取向层。