偏振光下向列相液晶(5CB:C60)取向光折变特性的研究

通过实验研究了外加电场对C60掺杂的向列相液晶(5CB)的取向光折变特性及水平和竖直偏振光对样品二波耦合和自相位调制现象的影响。通过测量样品的增益系数和光束耦合率可以看出，在水平偏振光照射下两束透射光有较强的能量转移而在垂直偏振光照射时几乎观察不到明显的能量耦合现象。可见，液晶盒中的分子取向与光束的偏振方向有很强的依赖关系。     

向列相液晶中的耦合自相位调制现象

通过实验研究了C60掺杂的向列相液晶(5CB)在低光强下的自相位调制现象。样品经过二波耦合实验之后液晶分子进行一定的取向,这时在水平和竖直偏振光的照射下可观察到明显的自相位调制现象。改变入射光的偏振方向可以看到自相位调制的衍射图样也随之改变,原因就是液晶折射率变化的各向异性。可见,液晶盒中的分子取向与光束的偏振方向有很强的依赖关系。     

液晶分子的光控取向

1 前言 不加电场而通过光化学方法使液晶分子取向发生变化,一般有以下三种途径:1、在液晶中掺入光反应性分子,通过光照引起相变;2、光反应性分子与高分子液晶材料相结合,用线偏振光照射引起再取向;3、通过光化学反应使基板表面的分子结构发生变化,利用这种变化,控制液晶相的取向。本文主要讨论第三种方式。 液晶的开关功能是通过表面作用先均匀取向,然后在电场作用下使取向发生变化而实现的。也就是说,是通过基板表面对液晶分子的取向限制作用和变化的电场实现再取向的。如果基板表面在电场以外的外界作用下,其结构发生变化的话,那么有可能只依靠这个外界的作用实现开关功能。1988年有人提出上述建议,并把对液晶具有光控取向功能的表面称为指令表面（command一surface）。     

偏振光照对偶氮苯侧链聚硅氧烷膜表面能的提高

采用硅氢加成法合成了含偶氮苯侧链的聚硅烷液晶聚合物,用FTIR、DSC和偏光显微镜对聚合物结构及液晶特性进行了表征。采用473nm偏振光对聚合物膜进行了光致取向,用偏光显微镜对取向结果进行了表征,发现偏振光倾斜照射后侧链偶氮苯基团发生了面外垂直取向。采用量高法测量了取向前后膜的接触角,根据接触角计算了膜的表面能。聚合物膜在取向前接触角为94.5°,偏振光照射取向后降低为76.5°,表明光照使聚合物膜从疏水变为亲水,膜的表面能明显增加。结合锥光显微镜观察到的干涉图结果,提出了极性偶氮苯基团面外垂直排列取向提升膜表面能的机理。     

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。     

向列相液晶光学双稳态

本文以高斯光束传输矩阵几何光学近似分析法入手,得到向列相液晶光自聚焦和光双稳性的解析结果.很好地解释了EBBA液晶样品的某些实验现象;并再次证实了双稳性起源于光致重取向效应.     

液晶光阀(LCLV)实时假彩色编码

本文利用液晶光阀实现了光学密度图像的实时假彩色编码。文章采用一种简化混合场效应模式,数学地分析了液晶光阀对读出线偏振光的偏振态的调制作用,给出了投影光束的光强与液晶层上的电压、读出光的偏振方向和波长的关系,讨论了液晶光阀假彩色编码的原理和实质,并得到了实际假彩色编码的结果。     

基于二色性染料及聚合物取向的液晶光开关的制备及其性能研究

为获得一种开关效应强、响应快且结构简单的光开关,对一种基于二色性染料及聚合物取向的液晶光开关进行研究。通过在垂直配向的液晶中加入二色性染料及聚合物,并在施加偏压的情况下照射紫外光使其发生聚合物取向效应,制得了一种具有电控偏光特性的液晶盒,进而将这种液晶盒按照偏光角度为0°/90°的方式组合为液晶光开关。对所制得液晶光开关的插入损耗、消光比和响应特性进行测试,结果表明,所制得的液晶光开关的插入损耗小于0.6dB、消光比超过13dB,具有较明显的开关效应,聚合物取向的方法则可以消除这种液晶光开关的迟滞现象,使其开关时间降低到20ms以内;通过聚合物取向过程所施加偏压的控制,二选一地,可以进一步减少其插入损耗或开关时间。     

偶氮苯聚合物掺杂液晶光栅的研究

将偶氮苯聚合物和向列相液晶以一定比例混合后注入液晶盒,用线性偏振光进行掩膜光照,引发偶氮苯聚合物发生顺反异构,诱导液晶产生光双折射现象,形成偶氮苯聚合物掺杂液晶光栅,样品通过光学显微镜和He-Ne激光器的检测,结果表明该光栅具有清晰的光栅结构,衍射效率高并具有电场可调谐性,更为重要的是驱动电压大幅降低,可与集成电路匹配。     

用于液晶盒偶氮染料光致取向层的合成和性质

我们研究了可用于光致取向液晶(LCs)偶氮染料的合成和性质,提出了偶氮染料的结构与合成过程。偶氮染料光致取向完全是因为分子吸收振子垂直于UV光偏振方向的再取向。讨论了在偏振光场中,偶氮染料分子旋转扩散现象的定性模型。测量了波长为372nm时,偏振吸收光谱的有序参数S=-0.4(80%的最大绝对值Sm=-0.5)。对一个偶氮染料膜,利用在正常的正入射偏振光之后,紧跟一个斜入射的非偏振光两步曝光,可以获得温度稳定的5.3°预倾角。光致取向基片的方位角锚定能为Aφ≈10-4Jm-2,这与摩擦聚酰亚胺(PI)层的锚定能相同。我们发现,光致取向液晶盒的电压保持率甚至比摩擦PI层取向的还高,因此,偶氮染料完全可以用作有源矩阵液晶显示器的取向层。光致取向偶氮染料层的热稳定性很高,但UV稳定性需通过诸如聚合等来改良。于是,我们设想了一种新的基于聚合偶氮染料层的LCD取向技术。     

向列相液晶中高阶衍射图像的特性

研究了垂直排列C60掺杂的向列相液晶(5CB)记录光折变光栅衍射像的特性。利用二波耦合实验,以较小入射角的信号光束与参考光束在样品中干涉并形成光折变光栅。在远离样品的观察屏上可观察到高阶衍射像。对衍射像进行分析发现,信号光一侧的二阶衍射像被放大,而在参考光一侧的负一阶衍射虽没放大,但产生了180°旋转,理论分析与实验观察结果非常吻合。     

用全漏光导波技术测量反射式混合型扭曲向列相液晶盒的指向矢分布

架设了全漏光导波测量系统并对反射式混合型扭曲向列相液晶盒进行了光学测量,氦氖激光经过处理后变为s偏振光或p偏振光,然后通过棱镜耦合使某一偏振状态的光进入液晶盒并采集不同电压下与入射角相关的不同偏振光组合的反射信号。进而结合多层光学4×4矩阵和弹性连续体理论对液晶盒的不同状态组合的反射信号模拟预测并与实验数据进行拟合,就得到了指向矢在液晶盒内的倾角和扭曲角以及在不同电压下的分布情况。     

聚合物分散液晶膜的弯曲散射偏光效应

实验制备了聚合物分散液晶(PDLC)电控调光膜样品 。测试结果表明,样品散射雾度90%以上;施加电场透明透光率接近 80%;施加弯曲应力半透明最大透光率30%以上。分析了样品施加应力 后出现的弯 曲散射偏光现象,弯曲应力导致双极构型的双极连线有沿弯曲方向的大致沿面取向,使 得液晶 微滴中液晶分子有沿面大致取向,导致液晶微滴的折射率沿弯曲方向与聚合物折射率差别大 造成光散射,而沿垂直弯曲方向与聚合物折射率相等造成光透射。     

反应性液晶修饰的光敏聚芳醚光取向稳定性研究

采用反应性液晶通过光聚合反应与聚芳醚光取向膜复合方法,制备了平面转换(In-plane switching,IPS)液晶显示器件,并在高温状态下对其光电显示和取向稳定性能进行了研究。结果显示,与单一聚芳醚光取向膜相比,利用复合光取向膜制备的IPS器件在高温状态下的光电显示和液晶取向稳定性能都得到了明显提高,在65℃明亮显示20h无液晶取向变化,在120℃维持2h无明显光量渗透。在线偏振紫外光下,光敏聚芳醚薄膜发生各向异性光交联反应,其交联程度最高可达67.4%。SEM分析结果发现,反应性液晶单体在UV光照射下,在聚芳醚光取向膜表面上发生了各向异性光聚合反应,沿先前光取向方向形成长度为0.4μm左右的棒状聚合物,有效限制了光取向膜中未交联的柔性基团的活动能力,进而有效增强了复合取向膜对液晶的取向稳定性。     

电控矢量涡旋光的偏振测试研究

为了研究电控相位延迟对矢量涡旋光偏振态的影响规律, 采用半波液晶可变延迟器和液晶q波片搭建了电控矢量涡旋光的全斯托克斯偏振测试实验装置, 进行了电控矢量涡旋光的斯托克斯参量传输特性的Muller矩阵分析和实验验证。通过对输入偏振光进行连续相位调控, 获得了其通过调谐q波片后的输出光束偏振态演变规律。结果表明, 电控相位延迟会改变角向和径向偏振光的局域偏振椭偏度, 且随电压变化呈线性关系, 同时偏振态演变会影响矢量涡旋光的输出光强。此研究对于探索电控矢量涡旋光的偏振转换有着重要的意义。     

光声信号与光束在样品上照射位置关系的研究

我们采用压电陶瓷作为光声探测器,研究了单晶硅在10.6μm的光吸收产生的光声信号与光束在样品上照射位置的关系。实验表明,当光束沿着圆形样品的直径扫描,光束照射在两侧时,光声信号随照射位置离开中心距离的加大而减小,与我们进行的理论计算符合得较好。     

专利

单光阀全色投影显示器 本专利提出一种采用第1和第2视频信号控制相干光束强度的显示方法。投影仪在这两个视频信号控制下在屏幕上显示图像。该投影仪是由提供相干光束的激光光源、液晶光阀组成。液晶光阀在用相干光束校准时调制照射输出层的光,入射到输出单元的光与入射到输入层上的相干光束产生电压图形相关。(美国专利号:5465174)     

用光控取向的向列型液晶垂直取向特性等5则

日本东京农工大学的秋山英也等研究人员对用光控取向的向列型液晶的垂直取向特性进行了研究, 据报道, 这种模式可获得高对比度、宽视角特性, 但界面锚定特性及光照对取向影响的研究几乎未见报道. 此研究针对垂直取向盒的外推长度及极角锚定能量与温度的依赖关系, 用UV光控垂直取向盒做了比较. 研究实验中采用了JSR制垂直取向剂. 涂覆在带有ITO电极的玻璃基板上, 然后在180℃温度下经过60min烧结(膜厚30nm). 用这样的基板组合制作成盒. 注入的向列型液晶是相变温度为78.4℃的MLC-2038(日). 紫外光照射系统由高压水银灯、带通滤光片和偏振片组合而成, 可获得峰值波长约254nm的线偏振光, 照射强度为0.7mW/cm2, 对基板进行正入射曝光. 实验结果表明, 在经过光照射的基板上制作的盒, 在测定温度范围内要比未经过光照射的盒外推长度长. 尤其是在接近相变温度时, 外推长度差增大. 由此证实了垂直取向盒的外推长度与温度有关.     

液晶(EBBA)光学双稳态及其温度关系

本文从理论和实验上研究了平行平面排列的向列型液晶在光场作用下的重取向及由其产生的非线性光学现象、光学双稳态和多稳态特性。观察了光通过液晶时产生的“光自聚焦”现象,并首次观察到“光自发散”现象,对二者进行理论解释,前者归结δε=ε∥-ε⊥>0,而后者为δε<0。     

激光诱导液晶定向研究

报道了一种新的激光诱导液晶定向技术。用偏振激光辐照两块涂有聚乙烯醇（ＰＶＡ）和甲基橙（ＭＯ）混合物薄膜的玻璃基片,再按激发光偏振态相互垂直的方向组装为液晶（ＬＣ）盒,用光诱导法获得盒内液晶分子的扭曲向列排列,该盒可使入射线偏振光旋转９０°。用１ＧＷ／ｃｍ２强激光辐照后,盒内ＬＣ分子取向不变,因而可望用于制备强激光系统中偏光控制器以改善光束质量。