用静态和动态辐射等离子流处理基板上的液晶取向

在本文,我们介绍关于液晶取向的新成果,基板用阳极分层推进器(anode layer s thruster,ALT)产生的加速氩等离子体"层(sheet)"作倾斜处理.由有机的(聚合物)和无机的(玻璃,类金刚石(DLC),二氧化硅等)原材料做成的基板,用等离子体流在静态和动态(垂直于等离子体层方向单向变化)方式下进行处理.对于正性液晶(△ε＞0),在两种方式下观察到两种取向模式易取向轴限制在入射等离子层平面内(模式1)或垂直于这个平面(模式2).在第1种取向模式中,液晶的预倾角不等于零,并且随着等离子体束入射角和辐射量而变化,其均匀性在动态辐射中更好.随着辐射的增强,会发生模式1到模式2的转变.应用于垂面取向液晶显示器(VA LCD)的负性液晶混合物(△ε＜0),只有第1种模式(在整个基板上一致取向)被观察到,在辐射量低或高(正性液晶出现第2种取向模式时的相对高的辐射量)时都能出现.预倾角可高达30°,由等离子束的辐射量和入射角来控制.第2种模式在高辐射下出现,并且只在静态方式下,位于等离子层中心的、比较密集的区域,而第1种取向模式在其外围.模式1和模式2由狭窄的过渡区分开,该区呈现多畴液晶取向(二重简并).这些畴的易取向轴相对于模式1中取向方向大约偏转±45°.对于负性液晶,由模式1到二重简并到模式2转变的取向方式,与早期真空镀膜产生的取向非常相似.对于正性和负性两种液晶,我们实现了动态辐射下在15×15cm2基板上的均匀取向.     

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。     

预倾角对液晶响应时间的影响

从理论上分析了预倾角对液晶动力学的影响,推导出一系列可用于描述预倾角非0条件下的液晶响应分析公式。使用垂直取向的液晶盒能够通过实验验证理论分析的正确性,这一发现将预倾角与液晶响应时间定量的联系在一起。对预倾角和液晶响应时间的关系的研究,将加深我们对液晶动力学过程的理解,从而有助于优化液晶的响应时间。从理论上分析了预倾角对液晶动力学的影响,推导出一系列可用于描述预倾角非0条件下的液晶响应分析公式。使用垂直取向的液晶盒能够通过实验验证理论分析的正确性,这一发现将预倾角与液晶响应时间定量的联系在一起。对预倾角和液晶响应时间的关系的研究,将加深我们对液晶动力学过程的理解,从而有助于优化液晶的响应时间。     

基板表面锚泊对液晶全漏导模影响的理论研究

平行排列向列相液晶盒基板表面锚泊能可以影响液晶盒内液晶分子指向矢的分布,光学上将导致液晶导模结构的变化。为了研究基板表面锚泊对液晶全漏导模的影响,首先基于液晶弹性理论推导了液晶指向矢在外加电压下满足的平衡态方程,随后由差分迭代方法数值计算液晶指向矢。最后,基于液晶多层光学理论推导了液晶导波反射率和透射率公式,并通过数值计算得到了平行排列向列相液晶全漏波导反射率Rss随内角变化的理论曲线。计算结果表明,相对于强锚泊情形(1×10~(-3) J/m~2),不同锚泊能强度(5×10~(-5) J/m~2～1×10~(-3) J/m~2)下的理论曲线会发生左移现象,移动距离与锚泊能强度有关。由曲线移动的距离可以确定液晶盒基板表面锚泊能的强度。该研究为进一步利用光导波技术测量液晶盒基板表面锚泊能强度提供了理论依据。     

聚酰亚胺制备条件对液晶预倾角的影响

液晶取向层性能优劣直接影响液晶分子在基板表面的排列效果,进而影响液晶显示器的光电性能,因此是制造液晶显示器的关键材料之一。文献大多研究聚酰亚胺结构对液晶预倾角的影响,而加料顺序对预倾角影响的研究,迄今还未引起注意。文章用均苯四酸二酐(PMDA)、4,4′-二胺基二苯甲烷(MDA)和具有较大支链的4-(4-(三氟甲氧基)苯甲酰基)环己基-3,5-二胺基苯甲酸酯(TBCA)等单体制备聚酰亚胺(PI),首次研究了单体加料顺序对液晶预倾角的影响,同时也研究了二胺配比对液晶预倾角的影响问题,并探讨了预倾角的热稳定性等问题。实验发现:先将PMDA加入TBCA的NMP溶液中,待PMDA完全溶解后,再加入MDA继续反应2 h,可得到预倾角为4.1°的聚酰亚胺液晶取向剂,且液晶盒在120℃下保持4 h后预倾角没有明显变化,预倾角稳定性良好。     

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。     

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。     

预倾角对液晶响应时间的影响

从理论上分析了预倾角对液晶动力学的影响,推导出一系列可用于描述预倾角非0条件下的液晶响应分析公式.使用垂直取向的液晶盒能够通过实验验证理论分析的正确性,这一发现将预倾角与液晶响应时间定量的联系在一起.对预倾角和液晶响应时间的关系的研究,将加深我们对液晶动力学过程的理解,从而有助于优化液晶的响应时间.     

用硅烷活性剂浸润和光致液晶取向

本文演示了两种使用新型硅烷作为表面耦合剂的非摩擦取向方法--浸润法和光致液晶(LC)取向法.在浸润法中,可能获得的平行和垂直的两种排列与所用硅烷的烷基链长度有关.110℃的热固化温度,使得浸润法对有源矩阵显示器的低温工艺特别有吸引力.利用紫外光(UV)诱导LC取向可获得平行液晶盒,且液晶指向矢垂直于入射紫外光的偏振方向.这两种方法得到的预倾角约为0.5°.     

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。     

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。     

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.     

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。     

IPS Mode应用RM光电特性研究

在负性液晶里加活性单体聚合物经过两次UV制程,制得IPS-RM LCD,通过AOI光学自动检测设备以及DMS光学测量等对获得样品的预倾角、对比度、穿透率进行了测量,并研究了负性液晶加RM后的信赖性。结果表明:加RM后预倾角变小,其暗态亮度降低,对比度提高;经过两次UV光照,RM完全聚合,在配向层表面形成小颗粒聚合物,使液晶配向更加均匀,并得到更强的锚定能,电压保持率提升,直流电压残余降低。     

硅烷添加剂Y9669对STN液晶取向剂性能的影响

在工业生产中,STN液晶取向剂在以薄膜形式涂覆在玻璃基板表面并进行热固化后,需要用溶剂对其进行洗涤。在洗涤中,薄膜从玻璃基板上脱落的现象时有发生。针对这种现象,需要一种添加剂,在不影响STN液晶取向剂的粘度、外观、预倾角、硬度等性质的同时,提高其粘接性能。在液晶取向剂中引入了N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷(Y9669)添加剂,将硅烷添加剂以不同添加比例与取向剂搅拌混合后,得到5份添加剂含量不同的溶液。表征并对比了含有不同含量添加剂的STN液晶取向剂的粘度、外观、预倾角、硬度、粘接性等性质。实验结果表明:对于STN液晶取向剂体系,硅烷添加剂Y9669的最佳添加比例为取向剂固含量的0.5%,此时得到的取向剂综合性能更加优异。硅烷添加剂Y9669基本能够达到在不影响取向剂其他性能的同时,提高其对基板粘接性能的要求。     

侧链密度对聚酰亚胺取向膜性能的影响

成功地合成了二胺单体十二烷氧基苯-4′,4″-二氨基三苯胺(DPDTA),并用此单体与3,3′-二甲基-4,4′-二氨基二苯甲烷(DMMDA)和二苯醚四羧酸二酐(ODPA)共缩聚,采用低温缩聚-热酰亚胺化、通过调节共聚物组成制备了2种聚酰亚胺(PI)。利用FT-IR、NMR、UV-Vis与DSC等手段对合成二胺单体及PI进行了结构表征和性能测试。研究了其取向性能、透光性能和耐热性能。结果表明,在摩擦前,含10%DPDTA的PI不能诱导液晶分子取向,含25%DPDTA的PI能诱导液晶分子垂直取向,预倾角可达89.6°。而摩擦后,两种PI都能使液晶分子平行取向,预倾角分别为1.8°和2.4°。两种PI膜在500～800nm区域透光率都在80%以上,玻璃化温度都在230℃以上。     

Possibility of stereoscopic displays by using a viewing angledependence of twisted nematic liquid crystal cells

Stereoscopic displays that use the viewing angle dependence of twisted nematic (TN) liquid crystal cells to direct light to either the left or right eye have been investigated. From a calculation that combined Frank's elastic theory and Berreman's 4×4 matrix method, it is observed that a luminance ratio defined as the luminance of viewing direction divided by that from the opposite direction largely depends on a pretilt angle of liquid crystal material and the cell thickness. The maximum luminance ratio is obtained at the cell thickness of the second-minimum. From experimental results, clear transmittance inversion between left and right directions observed. The experimental results of the viewing angle dependence are in good agreement with calculation results. The luminance ratios were 4.7 in the cell with polyimide alignment layer (the pretilt angle 4.5°) and 17 in the cell with alignment layer of SiO oblique evaporation (the pretilt angle=40°)     

The development of biaxial alignment in yttria-stabilized zirconia films fabricated by ion beam assisted deposition

Yttria-stabilized zirconia (YSZ) films were deposited using ion assisted, electron beam deposition (IBAD) on Pyrex, quartz, Hastelloy, and polycrystalline zirconia substrates. Film orientation was studied as a function of IBAD fabrication conditions. Film texture from several populations of biaxially aligned grains has been observed. The ion beam is shown to induce biaxial alignment of all grain orientations. Specifically, grains with (200), (311), and (111) normal to the substrate surface are biaxially aligned. The ion beam induces biaxial alignment at all angles of incidence, not just those corresponding to YSZ channeling directions. The development of (200) biaxial alignment on Pyrex is examined as a function of thickness. Biaxially aligned IBAD YSZ films were deposited on amorphous and polycrystalline substrates without active heating. Biaxial alignment development with IBAD is shown to be consistent with a previously proposed growth and extinction model.     

散射天线自动对准的偏差分析及校正

介绍了天线偏移损耗,对天线自动对准原理进行了简要描述,通过对天线的粗对准及精确对准这2个环节的分析,确定天线粗对精度是保证天线自动对准成功的基础和关键,通过进一步对电子罗盘、角度传感器等设备精度及天线零位偏差分析,确定了天线粗对精度取决于天线零方位与于车体方位及天线零俯仰与水平面的偏差。为保证天线自动对准的可靠实用,提出了天线校准的方法步骤。