不对称弱锚定沿面排列向列液晶盒的研究

用解析方法研究了上、下基板锚定强度不同的弱锚定沿面排列向列液晶盒(不对称液晶盒)，给出了指向矢倾角θ满足的方程和边界条件，讨论了它的解，导出Freedericksz转变的阈值场强和饱和场强。研究了由于上、下基板锚定强度不同而引起的对称性破缺，以及对称破缺和磁场强度之间的关系，发现了不对称液晶盒一些特殊的现象。作为应用的例子，讨论了一种测定基板锚定强度的新方法。     

空间各向异性势扭曲向列液晶盒的Fredericksz转变

基于格点模型空间各向异性两体势研究扭曲向列(TN)液晶盒的Fredericksz转变。该作用势不仅是空间各向异性的并且依赖于液晶的弹性常数。理论处理中假定具有理想向列序,这意味着分子长轴取向方向与液晶指向矢是重合的,而总自由能等于总相互作用能。分别对指向矢的倾角和方位角进行傅里叶展开,通过二阶导矩阵方法确定TN盒的阈值磁场。该磁场依赖于总扭曲角和液晶的弹性常数,并与连续体理论结果进行了比较。通过平衡态下系统自由能取最小,得到指向矢满足的平衡态方程。基于平衡态方程,对TN液晶盒中指向矢在磁场作用下的分布进行了数值计算。数值结果验证了液晶指向矢所满足的平衡态方程的正确性。进一步证实了文献中最近提出的两种从弹性能到两体作用势的映射方案之一(即模型Ⅰ)可以给出与连续体理论相一致的结果。     

平行排列液晶盒在不对称弱锚定边界条件下的Freedericksz转变

应用液晶弹性形变的连续体理论，分析了平行取向的液晶层在不对称弱锚定边界条件下的Ｆｒｅｅｄｅｒｉｃｋｓｚ转变，给出了确定指向矢分布的方程，以及阈值电压与两侧基板表面锚定强度的关系，对称弱锚定和对称强锚定情形的阈值电压可以作为特例给出。在不对称弱锚定边界条件下，指向矢分布不再关于液晶层中心对称，在液晶层中指向矢极大倾角的位置随锚定强度和外加电压所改变。     

空间各向异性势扭曲向列液晶盒的Fréedericksz转变

基于格点模型空间各向异性两体势研究扭曲向列(TN)液晶盒的Fréedericksz转变.该作用势不仅是空间各向异性的并且依赖于液晶的弹性常数.理论处理中假定具有理想向列序,这意味着分子长轴取向方向与液晶指向矢是重合的,而总自由能等于总相互作用能.分别对指向矢的倾角和方位角进行傅里叶展开,通过二阶导矩阵方法确定TN盒的阈值磁场.该磁场依赖于总扭曲角和液晶的弹性常数,并与连续体理论结果进行了比较.通过平衡态下系统自由能取最小,得到指向矢满足的平衡态方程.基于平衡态方程,对TN液晶盒中指向矢在磁场作用下的分布进行了数值计算.数值结果验证了液晶指向矢所满足的平衡态方程的正确性.进一步证实了文献中最近提出的两种从弹性能到两体作用势的映射方案之一(即模型Ⅰ)可以给出与连续体理论相一致的结果.     

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.     

基板锚定特性对液晶盒电容的影响

基板的锚定特性,包括锚定能大小和锚定易取方向,影响液晶指向矢的分布,直接导致液晶盒电容的改变,因此可以通过液晶盒电容的测量确定基板表面的锚定特性。基于液晶弹性理论和变分原理,理论推导弱锚定平行排列向列相和混合排列向列相液晶盒系统的平衡态方程和边界条件,采用差分迭代方法数值模拟得到了液晶盒约化电容随电压、锚定能系数及锚定易取方向变化的曲线。结果表明:液晶盒电容随基板锚定能系数的增加而减小;随预倾角的增加,液晶盒电容随锚定能系数的变化缩小;同一电压和基板锚定能系数下,平行排列向列相液晶盒电容不会大于混合排列向列相液晶的电容。     

强激光诱导向列相液晶指向矢转动的数值研究

激光诱导液晶指向矢转动的物理过程由欧拉-拉格朗日方程描述,激光在液晶中的传输则由麦克斯韦方程描述,在几何光学近似条件下可以利用几何光学光线传输方程来描述。通过对这对耦合的微分方程组进行数值求解,研究了激光诱导液晶指向矢转动的物理机制,讨论了激光诱导液晶指向矢转动的阈值问题,比较了不同液晶盒几何参数与不同入射激光初始偏振状态对液晶指向矢转动的影响。此外,还研究了强激光在液晶中传输时指向矢转动对激光偏振态的影响。     

混合排列柱状薄层中的向列相液晶指向矢分布的研究

利用向列相液晶弹性理论,研究了混合排列柱状薄层中的向列相液晶指向矢的分布。向列相液晶被限定在两个同心圆柱构成的薄层中,在内外表面施加强锚定及弱锚定边界条件,锚定易取向方向取径向和轴向(垂直柱轴及平行柱轴)的边界条件,得到了四种混合排列柱状薄层模型RsZw、ZwRs、RwZs、ZsRw。基于Frank弹性自由能和Rapini-Papoular近似的表面能,研究了不同锚定强度、不同内半径及不同弹性常数值的指向矢分布,计算机模拟得出指向矢取向的曲线图。由于柱对称性、锚定强度、薄层厚度以及弹性各向异性共同竞争的影响,这四种模型的指向矢分布有着很大的不同。     

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。     

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。     

液晶中间体——4-羟基-4′-氰基联苯的合成研究

本文采用从联苯出发，经酰化反应，卤仿反应制备联苯甲酸，后者与氯化亚砜反应，然后经过氨解，脱水制得氰基联苯，再经硝化、还原、重氮化、水解的路线制得４—羟基—４′—氰基联苯，总得率可达１５％以上，与从联苯酚出发的路线相比，成本降低约１５％。     

柱状腔向列相液晶指向矢结构的Monte Carlo模拟

液晶分子被限定在柱状腔内,基于Gruhn-Hess两体势,通过Monte Carlo模拟方法,研究了径向边界条件及温度对柱状腔内向列相液晶PAA的指向矢结构的影响。文中计算了系统平衡后的二阶序参数、轴向序参数、径向序参数、角向序参数和指向矢快照图。在自由表面条件下,液晶分子在与柱轴垂直的面内呈均匀一致排列,而径向锚定作用下,指向矢结构为平面极性结构;在径向锚定作用下,随着锚定强度的增加,液晶分子在与柱状腔轴垂直的面内径向排列有序度增加;温度的变化会改变液晶分子的有序度,但不改变其指向矢结构。     

纳米结构表面向列相液晶的聚合物锚定效应

提出了纳米结构聚合物表面的一个简化模型:由具有交替的沿面和垂面锚定的一维周期性条纹表面表征。利用Alexe-Ionescu等提出的扩展各向异性表面能形式,研究了向列相和取向层聚合物之间的锚定以及聚合物和基板表面之间的锚定对向列相液晶表面锚定的影响。在理论处理中,假设两不同锚定区域的锚定强度相等。结果表明:聚合物和基板表面之间的锚定会影响向列相的指向矢分布,降低松弛距离以及系统的总自由能。     

表面极化对阈值电压和饱和电压的影响

考虑挠曲电极化,但不考虑界面上离子选择吸附产生的极化,文章详细讨论了表面极化P_s对平行向列液晶盒阈值电压和饱和电压的影响。文章由自由能的角度推导得到指向矢n倾角θ满足的微分方程和相应的边界条件;推导得到约化阈值电压u_(tn)和约化饱和电压u_(sat)的方程;讨论了约化表面极化强度P对约化阈值电压u_(th)和约化饱和电压u_(sat)的影响,并绘图表示,数值计算表明,表面极化对向列液晶盒的影响主要表现在界面锚定。     

聚合物稳定向列相液晶显示的上升时间常数

聚合物网络对液晶的表面作用决定了聚合物稳定向列相液晶的电光性能。我们的研究基于一种简单的表象模型,假设聚合物网络由平行于无场状态下向列指向矢的聚合物纤维棒构成。建立受到有限锚定能虚拟边界束缚的矩形指向矢畴,根据液晶的动力学理论得到聚合物稳定向列相液晶显示的上升时间常数的表达式。计算并给出了上升时间常数对聚合物浓度的依赖关系,此关系还有待于实验的验证。     

基于向列相液晶弹性各向异性偏振光栅结构方位锚定能的理论研究

通过设计上下基板向列相液晶分子排列构建偏振光栅结构模型,并根据向列相液晶Frank弹性理论计算其方位锚定能,其理论结果可为实验测量提供有力的理论指导作用。本文根据弹性理论,考虑弹性各向异性计算了偏振光栅结构的方位锚定能,得到了方位锚定能与光栅条纹宽度关系的解析解。弹性各向异性对方位锚定能有着显著影响。由于液晶具有各向异性,考虑弹性各向异性研究方位锚定能是必要的,其结果更具有普遍性。