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。     

OCB液晶显示的动态驱动特性

研究了强锚定边界条件下光学补偿弯曲排列(OCB)液晶的动态驱动特性。理论模拟计算了OCB液晶盒内液晶分子指向矢在给定电压情况下的分布规律,得到光线垂直入射时液晶盒相对透过率随交流电压有效值的变化曲线。实验测试液晶盒的电光特性,并给出测试液晶盒动态驱动条件下的响应时间及视角特性。     

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。     

表面混合排列取向对全息聚合物分散液晶光栅电光特性的影响

在液晶盒的上下基板表面分别旋涂平行和垂直取向剂形成HAN液晶盒,将具有光敏特性的预聚物与向列相液晶按一定比例混合,注入液晶盒,进行全息曝光,形成布拉格光栅.实验结果表明,光栅的驱动电压从9.2 V/μm降到5.7 V/μm,同时衍射效率也从83%上升到98.4%.分析认为,上下基板取向剂对液晶分子进行了取向,在提高相分离程度的同时也改善了富液晶区域的分子排列,从而实现了光栅电光特性的改善.     

向列液晶的表面锚定能

向列液晶表面锚定是表征基板表面取向效果的关键参数,也是研究液晶分子表面取向排列机理的重要信息.描述向列液晶的表面锚定能首先要准确地理解对基板-向列液晶界面的宏观处理和微观处理的差异,其次要明确吉布斯(Gibbs)分界面的意义,它同表面锚定能与预倾角的热力学性质是同等重要的。向列液晶的表面锚定能可分为极化表面锚定能和方位表面锚定能两大类.人们已经采用多种实验技术从宏观上测试了向列液晶的表面锚定能。本文以热力学理论为基础,探讨了向列液晶表面锚定能的物理意义,并且以Freedericksz转变、高电场技术为例分析了极化表面锚定能的测试原理,以高磁场、Cano劈技术为例分析了方位表面锚定能的测试原理,最后用Cano劈技术给出了我们对外推长度的实验测试结果,并估算了液晶的表面锚定能的量级.     

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。     

改进的极向锚定强度测量方法

介绍一种测量液晶表面极向锚定强度的方法,通过同步测量线性偏振光经过混合排列的楔形液晶盒的相位及外加电压值,经过数值处理,得到表面极向锚定强度。使用混合排列液晶盒,简化了计算及测量步骤;使用楔形盒并用不同点的厚度差值代替厚度值计算,减小了由于厚度测量误差引起的干扰,提高了测量精度。     

N-E模型描写的弱锚定边界条件下的Freedericksz转变

N-E模型具有两个参数用于描写液晶在基板上的锚定能。采用该模型研究了弱锚定条件下的Freedericksz转变。通过变分理论得到指向矢满足的微分方程和边界条件，得到了阈值磁场和饱和磁场分别满足的方程。理论结果与R-P模型进行了比较。通过阈值磁场和饱和磁场可以确定N-E模型中的两个参数。基于微分方程和边界条件对液晶盒中的指向矢分布进行了计算。数值结果验证了阈值磁场和饱和磁场满足解析方程的正确性。得到结论：N-E模型是描写液晶在基板上弱锚定的候选模型。     

掺有反手性分子、表面摩擦方向90°的垂面排列液晶盒的电光特性

研究了掺有手性分子、扭曲角为90°的垂面排列液晶盒的电光特性,该分子的手性方向与液晶扭曲方向相反。在未施加电压时,液晶指向矢呈垂面排列,但是在中间电压状态下,由于电场、表面锚定作用及反手性掺杂作用之间的平衡力矩,大量液晶分子呈垂面排列。本文着重讨论了该模式在液晶显示器方面的潜在应用,尤其是对半透半反射型双层盒的液晶显示器。     

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…     

液晶相位光栅大屏幕投影

现已发现一种新型液晶盒工作模式，这就是液晶相位光栅模式，它是将空间周期电场加到介电和光学各向异性的均匀排列液晶层上而形成的。本文介绍了一种液晶相位光栅大屏幕投影系统，讨论了液晶相位光栅的基本衍射特性。     

POLICRYPS switchable holographic grating: a promising grating electro-optical pixel for high resolution display application

POLICRYPS, an acronym of POlymer LIquid CRYstal Polymer Slices, is a structure made of perfectly aligned liquid crystal films separated by slices of almost pure polymer. Under suitable experimental and geometrical conditions, the structure is obtained by curing a homogeneous syrup of liquid crystal, monomer and curing agent molecules with a spatially modulated pattern of ultraviolet (UV) radiation. From an optical point of view, POLICRYPS is a holographic diffraction grating with a spatial periodicity that can be easily made of sub-micrometric scale, exhibiting diffraction efficiency values as high as 98%. Depending on the used geometry, the POLICRYPS grating can be utilized both in transmission or reflection, with negligible scattering losses, and can be switched ON and OFF by application of an external electric field of the order of few V//spl mu/m. In this paper, we review: 1) the "recipe" to fabricate POLICRYPS holographic gratings, along with their main optical and electro-optical properties; 2) a chemical-diffusive model that, taking into account sample temperature and intensity of the curing radiation, indicates the best conditions to fabricate these gratings; 3) a Kogelnik-like model that accounts for the dependence of the diffraction efficiency on material parameters, sample temperature, and applied electric field. Finally, we discuss the possibility of utilizing a micrometric sized POLICRYPS grating as a Grating Electro-Optical Pixel for high resolution display application.     

弱锚定条件下平行排列向列液晶盒的一级转变

在液晶总自由能中界面锚定能采用修正后的Rapini-Papoular(RP)公式，用严格的数学推导和计算，详细研究了弱锚定条件下平行排列的向列液晶盒在阈值点的弗雷彼里克兹(Freedericksz)转变问题。结果表明，对所研究的液晶盒在一定条件下阈值点的转变可以是一级转变。同时给出了一级转变条件，它与液晶表面参量有关。     

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。     

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。     

新型聚合物网络稳定液晶光栅的制备

将具有光敏特性的预聚物与向列相液晶按一定比例混合，注入液晶盒，以紫外灯为光源，通过光掩模法使混合物在紫外光的引发下产生相分离，形成聚合物网络稳定液晶光栅。采用光学显微镜和He-Ne激光器进行测试，结果表明该光栅获得了周期性的栅结构，且衍射效率具有电场调谐性。     

硅氧烷近晶相单体的合成及应用

为了改善聚合物分散液晶（PDLC）在智能玻璃领域应用中存在的视角较差、透明态效果不够理想以及无法实现双稳态的缺点,合成了一种具有硅氧烷长链结构的近晶相液晶单体,并将该近晶相液晶单体用于近晶相的混晶配方制备了简单的近晶相双稳态器件。以10-溴-1-癸烯、对羟基联苯氰和1,1,1,3,3,5,5-七甲基硅氧烷为原料,以较高收率合成了该近晶相液晶单体。通过核磁共振（NMR）和元素分析（EA）确认了分子结构的正确性;利用偏光显微镜（POM）、示差扫描量热仪（DSC）等对其单体液晶参数和混晶配方参数进行测定,通过基板处理、液晶盒制备、器件老化等过程制备了近晶相双稳态器件。实验表明,该近晶相混晶配方制得的近晶相双稳态器件具有较宽的近晶相温宽（-62℃~60℃）,较低的驱动电压（50 V）,透明态参数优秀（雾度=0.06%,平行光透过率=90.34%）,完全无视角缺陷,且可以仅在状态切换时需要通电实现双稳态效果。该硅氧烷类近晶相液晶单体对于改善近晶相混晶配方有着重要的作用,该材料制备方法简单,原料易得,收率较高,易于生产,对于智能玻璃领域的市场推广有着重要的作用。     

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。     

正交级联液晶偏振光栅的收发分离结构设计

正交级联液晶偏振光栅可实现光束大范围偏转,在空间激光通信与激光雷达等领域具有广阔的应用前景,其大部分应用领域均需要同时发射激光与接收激光,如何解决发射光与接收光分离的问题尚未见报道。针对这一问题,文中根据1/4波片、1/2波片以及液晶偏振光栅理论推导了线偏振光源经过被动液晶偏振光栅层以及正交级联液晶偏振光栅后偏振态的变化,验证了出射光偏振态与光束偏转角度的可逆性。采用偏振分光棱镜、1/4波片、1/2波片、正交级联液晶偏振光栅等器件设计了一种可实现发射光与接收光偏转与分离的光学结构,构建了测试系统,最后通过测试结果证明了理论的正确性与结构的适用性。