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。     

液晶显示器取向膜性能的影响因素分析

取向膜作为液晶显示器的重要组成部分,起到使液晶分子在液晶盒内整齐排列的作用。影响取向膜性能的因素主要有取向膜材料聚酰亚胺本身的特性、取向膜形成的工艺和取向膜的取向摩擦过程。文章重点分析了聚酰亚胺结构及组成、取向膜涂布方法及固化温度、取向膜摩擦材质及摩擦强度等对取向膜性能的影响。     

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。     

红外二向色性法测量取向膜表面液晶界面层的取向度

液晶分子的取向排列通常需取向膜诱导引发,但实验发现强摩擦处理的取向膜表面的液晶分子有序度远低于液晶体内部的有序度,大约为体内部的1／2。实验中采用楔形液晶盒,用较严谨的红外二向色性吸收定量分析了液晶层厚方向上的平均有序度随液晶层厚的变化,并通过这一结果的理论拟合,获得了取向膜表面的液晶分子取向有序度,同时获得了液晶界面层厚大约为7nm。这些结果说明液晶具有抵制外界微扰、自我修复分子取向度的能力,有利于对液晶排列机理的理解,也为研究新的取向方法提供了参照依据。     

激光诱导向列相液晶分子重新取向的研究

用液晶分子运动的动力学方程,求出了激光诱导向列相液晶分子重新取向的取向角、折射率改变、阈值场强和上升时间的近似表达式。讨论了它们随液晶材料参数、激光强度和激光在液晶中传播方向的变化,进行了数值计算。给出了激光能诱导向列相液晶分子重新取向的必备条件,得到向列相液晶的各向异性是其分子重新的取向的根本原因。     

Au纳米颗粒对向列相液晶取向性能的影响

液晶分子的初始排列在液晶显示器中起着关键的作用。纳米粒子掺杂到液晶体系可扰乱液晶分子的排列,从而改变液晶的自组装特性,进而影响液晶的各项性能。将制备的Au八面体纳米颗粒掺杂到向列相液晶4-氰基-4′-正戊基联苯(5CB)中,灌入液晶盒后,通过使用偏光显微镜对液晶盒的观察发现,掺杂的八面体Au纳米颗粒诱导5CB液晶分子发生了垂直取向,而球形Au纳米颗粒不能诱导液晶分子垂直取向。这归因于八面体Au纳米颗粒的表面能比较小,液晶分子间的作用力比较大,使液晶分子易于垂直取向。随着O-Au NPs的浓度增大,液晶分子的取向效果先变好又逐渐变差。这是因为O-Au NPs的浓度越高,可诱导越多的液晶分子垂直取向排列,但随着纳米粒子浓度的增加,纳米粒子团聚,减少了与液晶分子的作用,使取向效果变差。动态过程实验显示,0.1%的八面体金纳米颗粒可诱导向列相液晶5CB在2 min内快速完成垂直取向,表明O-Au NPs具有优异的诱导5CB取向的动态效果。     

光控取向技术应用于液晶非显示领域的若干进展

近年来,光取向已成为主流的液晶取向技术。除了在平板显示领域的广泛应用之外,光取向技术在液晶非显示领域也得到了广泛的应用。本文简要综述了南京大学液晶与微纳光学研究组利用一种偶氮苯类光取向剂进行图形化取向,进而实现了液晶光开关、特殊光场产生与调控、退偏器、太赫兹波片等元器件的制备、胆甾相液晶螺旋轴空间排列的控制等非显示应用。     

摩擦强度对取向膜表面液晶取向度的影响

利用红外二向色性吸收实验,定量分析了不同摩擦强度的取向处理后取向膜表面的液晶分子取向度。实验结果表明,取向膜表面的液晶分子取向度随摩擦强度的增加而增加,最后达到饱和。取向膜表面的液晶分子取向度饱和值仍低于体内部,大约为体内部的1／2。液晶界面层的厚度不随摩擦强度变化,均为7nm左右,此值具有分子相干长度的物理意义。     

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。     

液晶的表面增强拉曼散射

应用表面增强拉曼散射(SERS)技术,对液晶5CB分子在银、金纳米粗糙电极表面的取向进行研究.结果表明液晶5CB分子在银、金电极表面具有不同的取向,揭示了液晶5CB分子与银和金的表面原子之间的相互作用是不一样的,说明了液晶在基体表面的取向是由液晶分子与基体表面原子的相互作用导致的.对液晶5CB的表面增强拉曼光谱的实验特性、应用及其机理作了较全面的研究,并给出了如何应用表面增强拉曼光谱来确定液晶分子在基体表面的取向.在对实验结果进行分析的基础上,得出了5CB在银电极表面成近似垂直取向,而在金电极表面成较复杂取向的结果.     

浅谈液晶摩擦技术的发展

摩擦取向技术一直是液晶显示器领域使用最广泛的取向技术和研究热点。进行了液晶显示器摩擦取向技术在取向工艺、取向理论、取向材料、检测方法等方面的调查。     

信息与动态

用光控取向的向列型液晶垂直取向特性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Ｍ…     

液晶显示器摩擦取向技术的新发展

摩擦取向技术一直是液晶显示器领域使用最广泛的取向技术和研究热点。介绍了液晶显示器摩擦取向技术在取向工艺、取向理论、取向材料、检测方法等方面的新进展和局限性。     

铁电液晶光电模式及其应用

铁电液晶因具有低电压驱动下的微秒级响应,近年来得到科研工作者的广泛关注,且有望应用于下一代显示及光子学器件领域。本文介绍3种典型铁电液晶光电模式,分别为表面稳定型(surface stabilized ferroelectric liquid crystal,SSFLC)、螺旋形变型(deformed helix ferroelectric,DHF)及电致解旋型(electrically suppressed helix,ESH)。对各光电模式的工作原理及对应的电光效应进行详细阐述,如双稳及多稳态响应、连续灰阶调制、高对比度开关等。同时,光控取向技术在铁电液晶器件中发挥着至关重要的作用。相较于传统摩擦取向层,光控偶氮染料取向层可实现非接触的、锚定能有效控制的铁电液晶取向,这为铁电液晶器件的无缺陷、大面积均匀取向提供前期基础。因此,高对比度、高分辨率、快响应的铁电液晶器件在未来的场序彩色显示、微型显示、2D/3D显示等领域有着广阔应用前景。     

椭圆偏光解析法对液晶界面层分子有序度的研究

论述了向列相液晶分子取向有序度的评价方法以及与宏观物理张量之间的关系, 阐述了椭圆偏光解析法测量分子取向有序度的原理,并应用在基板表面液晶界面层中的测量。实验结果表明, 即使是在强摩擦条件下基板表面附近 ５０ｎｍ 厚的液晶层中,分子取向有序度低于液晶体内部的值。讨论了实验误差, 确认了这一结果的合理性, 为澄清液晶取向排列原动力模型提供了实验依据。     

纳米结构液晶取向膜

介绍了一种新型纳米结构液晶取向膜技术,详述该取向膜的机理和最新进展。该取向膜本身是不均匀的,但不均匀性在亚微米以下,可以为液晶分子提供均匀的取向,并且产生任何在0～90°范围内的预倾角,具有良好的可靠性和可控性。分析了获得这样均匀取向性能的条件,提出3种产生纳米结构液晶取向膜的方法。     

聚酰亚胺液晶垂直取向膜的制备与性质

虽然传统的平行取向技术已广泛应用于液晶显示器的生产,但其存在窄视角、低对比度和慢响应时间等问题,因此液晶分子的垂直取向技术在国外已经被广泛研究。在实验中,一种含有液晶结构侧链的聚酰亚胺通过均苯四羧酸二酐(PMDA),4,4′-二胺基二苯甲烷(MDA)和4-己氧基联苯酚-3′,5′-二胺基苯甲酸酯(C6BBDA,实验室自制)共聚被制备,并且被用作液晶取向膜,研究其取向性能。试验发现,该种聚酰亚胺作为取向膜可以诱导液晶分子垂直取向,即使在摩擦之后依然可以获得大于89°的预倾角;使用正交偏光显微镜观察所制得液晶盒中的液晶取向效果,发现垂直取向均匀良好;为了测试该垂直取向的热稳定性,将制备的液晶盒在120℃下烘烤12h后,偏光显微镜下观察发现垂直取向仍然良好均匀,表明该取向膜具有良好的热稳定性。     

聚酰亚胺单体配比对液晶预倾角的影响

液晶取向剂是制造液晶显示器的关键材料之一,目前文献大多研究聚酰亚胺结构对液晶预倾角的影响,而单体配比对预倾角影响的研究还较少。文章用均苯四羧酸二酐(PM-DA)、4,4′-二氨基二苯甲烷(MDA)和4-(4-(三氟甲氧基)苯甲酰基)环己基-3,5-二胺基苯甲酸酯(TBCA)制备了一系列三元共聚型聚酰亚胺液晶取向剂,用原子力显微镜对取向剂诱导液晶分子取向能力进行了考察,首次研究了单体配比对液晶预倾角的影响。研究发现,所有取向剂对液晶分子均有较好的取向性能;液晶分子的预倾角随TBCA含量增加而增大;在保持两种二胺配比不变的情况下,随着二酐含量增加而先增大后减小。并最终在单体配比为n(PMDA)∶n(MDA)∶n(TBCA)=104∶60∶40的条件下,合成了一种预倾角高达7.7°、成本较低的聚酰亚胺液晶取向剂。     

取向层厚度对液晶层分压的影响

在液晶显示器或硅基液晶显示器中,取向层或彩色滤色膜对驱动电压的分压效应是不能忽视的。文章应用电容模型,理论上给出了液晶层的分压公式和液晶层的等效介电常数公式,并通过模拟计算了取向层厚度、液晶层厚度对液晶层分压的影响。研究结果对液晶显示器的结构设计有一定的参考意义。     

聚合物分散液晶膜中液晶分子的电场取向效应

制备了液晶微滴在聚合物基体中呈独立分散且具有不同尺度的ＰＤＬＣ复合膜，利用偏光显微镜实时地观察了微滴内液晶织构在适度电场作用下的变化特性，获得了有关微滴内液晶分子的动态取向信息。实验发现，当施加的电压由饱合值降低时，不同尺度的微滴内液晶分子呈不同的电场取向效应，对直径大于十几微米的微滴，液晶分子易呈现较强的取向滞后效应，而直径在微米量级的液滴其液晶分子的电场取向滞后效应相对减少。微滴内液晶分子的这种取向滞后效应正是ＰＤＬＣ膜在宏观上呈现光透过率滞后现象的反映。从作用能的角度出发，讨论了影响微滴内液晶分子取向滞后效应的因素，如微滴与基体的界面作用、液晶微滴的形状、电容效应以及工作温度等。