向列液晶-聚酰亚胺LB膜的方位表面锚定能的研究(英文)

利用我们研究组提出的力矩平衡的方法,测定了向列液晶在聚酰亚胺LB膜上的方位表面锚定能。向列液晶在聚酰亚胺LB膜上的方位表面锚定能低于强摩擦聚酰亚胺膜的情形。液晶和聚合物分子间的相互相用对于聚合物表而的液晶排列是非常重要的。     

聚酰亚胺液晶垂直取向膜的表面取向分析

采用均苯四甲酸二酐(PMDA)、4,4′-二胺基二苯甲烷(MDA)以及侧基含联苯和己基的二胺(TBCA)三元共聚制备了聚酰亚胺垂直取向剂,摩擦前后得到相同的垂直取向效果,探讨了侧链二胺TBCA的含量对聚酰亚胺取向膜垂直取向性能的影响,采用衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)对摩擦前后聚酰亚胺膜表面侧链的相对含量进行了对比,并运用原子力显微镜(AFM)考察了表面细微沟纹对液晶分子取向的影响。结果表明,在取向膜未经摩擦没有产生表面沟纹的情况下液晶分子也能取向,并且这类取向膜表面侧链的含量与摩擦后的含量相当。     

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。     

液晶的聚合物取向机理的研究

关于液晶在摩擦聚合物表面排列取向的机理,有两种基本的解释:一是认为摩擦产生的沟痕起着重要作用,根据自由能最小原理,液晶分子沿着摩擦方向排列。另一种理论认为,摩擦影响聚合物膜的链取向,再通过类似晶体外延生长的方式影响液晶分子的排列。我们在实验中观察了液晶分子在经过二次摩擦的聚合物膜表面和聚碳酸脂延迟膜表面的排列,进一步证实了晶体外延式取向的理论。     

聚酰亚胺的侧链结构对液晶取向性能的影响

聚酰亚胺取向膜是液晶显示器的重要组成部分,对显示器件性能具有重要影响。通过实验室自行合成的两种不同侧链的二胺单体,与4,4'-二胺基二苯甲烷和均苯四羧酸二酐聚合得到含有酯键型侧链和含有醚键型侧链结构的两种聚酰亚胺。通过偏光显微镜观察,液晶分子在两种聚酰亚胺取向膜上都获得了均匀取向。测试了不同侧链结构的聚酰亚胺取向膜产生的预倾角,发现含有酯键型侧链结构的聚酰亚胺比含有醚键型侧链结构的聚酰亚胺产生的预倾角略大,且取向稳定性更好。     

微纳米尺度下聚酰亚胺薄膜表面电荷生成规律研究

为进一步研究工业中对聚酰亚胺取向膜基板进行摩擦取向处理时,在取向膜上产生静电残留,影响液晶分子取向的均匀性的问题,文章利用Dimension3100型扫描探针显微镜(SPM)在聚酰亚胺表面摩擦产生了微纳米尺度的电荷,并对表面电荷的生成规律进行了研究。当SPM的导电探针在聚酰亚胺表面进行加工或摩擦操作时,会在探针与薄膜接触区域产生电荷,生成的电荷可以用静电力显微镜(EFM)进行观察。讨论了生成电荷的极性、数量、区域大小与摩擦过程中探针加工速度,所加电压大小、正负之间的关系,为在微观尺度探索聚酰亚胺表面电荷生成规律及生成机理提供了一种新的途径。     

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。     

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。     

液晶取向LB膜

本文介绍了LB膜的基本知识及其应用,详细阐述了铁电液晶取向LB膜的制备及性质,并与磨擦法作了对比。在比较几种取向法后,认为聚酰亚胺LB膜适用于铁电液晶显示。     

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。     

聚酰亚胺溶液黏度对液晶预倾角的影响

为了制备具有自取向功能的聚酰亚胺(PI)取向膜,避免摩擦工序在取向膜表面造成静电、灰尘、配向不良等不利影响,本实验通过一系列黏度不同且有水平及垂直取向功能的PI溶液,研究了PI液黏度和其取向膜表面粗糙度的关系,进而研究了PI膜表面粗糙度和液晶预倾角(θ_p)的关系。研究发现:取向膜表面粗糙度随着PI液黏度的增大而增大,θ_p随着粗糙度的增大而增大,但当粗糙度大于一定值(3.760nm)后,θ_p增长缓慢并趋于稳定。这主要是因为PI液黏度增大时,阻碍了相邻PI液滴通过分子链段协同运动向彼此扩散的几率,进而形成取向膜表面的"峰谷"形貌,这种"峰谷"形貌表面对液晶垂直取向起到了支撑作用,正是这种支撑作用使得液晶分子获得较大的θ_p。结合液晶面板响应时间对高预倾角的要求和Inkjet PI液滴喷嘴过小对PI液黏度的限制,得出PI液黏度大约为41CP时,此时取向膜表面粗糙度为4.830nm,液晶取向角为5.5°,能较好地满足液晶取向的要求。     

晶体与微声材料

0306983用最佳偏振角泵浦光提高晶体中两波耦合增益[刊]/刘宏利//光电子·激光.—2002,13(11).—1135～1137(C) 摩擦强度对取向膜表面液晶取向度的影响[刊]/乌日娜//液晶与显示.—2002,17(6).—450～454(C)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流晶分子取向度。实验结果表明,取向膜表面的液晶分子取向度随摩擦     

聚合工艺对联苯侧链型聚酰亚胺薄膜取向性能的影响

以4,4′二氨基二苯醚(ODA)、 3,5-二氨基苯甲酸{6-[4′-(苯基)苯氧基]}己基)酯(C6-DABBE)、4,4′-二苯醚四羧酸二酐(ODPA) 为单体,分别采用一步法和两步法共聚合成一系列含有联苯侧链的聚酰亚胺.采用衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)、表面能、原子力显微镜(AFM)、光电子能谱(XPS)等测试手段对薄膜的基本性能进行了研究.通过对预倾角的测量考察了液晶分子在联苯侧链聚酰亚胺薄膜上的取向性能.结果表明,一步法和两步法合成的聚酰亚胺表面分子结构基本一致,都能使液晶分子表现出良好的取向性能;液晶分子的预倾角随着聚酰亚胺侧链含量的增加而增加;由于两步法更有利于侧链在表面富集,所以采用两步法可获得更大的预倾角.     

液晶的表面排列机理

本文系统地研究了向列液晶分子在各种表面上的排列,特别是研究了在各种聚酰亚胺取向膜表面上的排列状态,并得到6°以上的稳定排列的高预倾角.详细地讨论了沟纹理论和分子相互作用理论,并通过锚定能加以综合分析,提出了两种理论的适用范围.对于有机聚合物表面,我们分析了取向膜的光学各向导性,并分析了占优势的分子相互作用类型.最后,给出了液晶分子的倾斜排列模型,这对实践上对预倾角的控制是相当重要的.     

晶体与微声材料

0311756异构化聚酰亚胺取向膜预倾角的研究[刊]/方省众//液晶与显示,—2003,18(1),—18～20(C)制备了一系列异构化的聚酰亚胺取向膜,并用晶体旋转法测定了它们的预倾角。发现由芳香类异构化二酐制得的聚酰亚胺膜对预倾角影响不大,而由环己烷类顺反异构化二酐制得的聚酰亚胺膜的预倾角变化较大,且顺式的比反式的大。参80311757光敏小分子单体链聚合诱导液晶分子排列的研究[刊]/彭增辉//液晶与显示,—2003,18(1),—14～17(C)     

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。     

极性自组装单层膜取向铁电液晶器件

采用极性自组装单层膜和摩擦的方法制备了非对称的液晶盒.在铁电液晶相变的过程中不施加电场,得到了排列均一的铁电液晶器件.实验表明:极性自组装单层膜极性越大器件的对比度越高.经过分析得出该器件液晶分子取向机理为:基板附近的铁电液晶通过偶极和极性自组装膜的作用,使得靠近自组装膜表面处的偶极和靠近摩擦表面的偶极的指向相同,通过分子的相互作用使得体内分子排列方向一致.     

原子力显微镜对液晶显示器件基板表面结构的研究

本文通过原子力显微镇观测了附着在ITO玻璃上的液晶取向剂聚乙烯醇膜的表面形貌。同时作为对比实验,观测了ITO玻璃和载玻片的表面形貌。ITO膜层是由直径大约100nm的球形颗粒或无规则颗粒簇组成,聚乙烯醇的构造相对致密,而三者之中载玻片的表面最光滑.将这三种材料表面分别作轻重摩擦两种处理,重新用原子力显微镜观察.轻摩擦者看不到任何摩擦痕迹,唯有重摩擦过的聚乙烯醇表面和载玻片表面,出现摩擦沟痕.ITO表面由于硬度高且粗糙,没有观测到摩擦沟痕。将表面摩擦过的各种材料基板作夹心式液晶盒。在偏光显微镜下观察,向列相液晶5CB(pentycyanobiphenyl)均能很好地定向排列,显现平行排列的单畴图象。说明:a、100nm左右的粗糙程度不破坏5CB这样分子尺寸的液晶排列;b、分子尺寸的摩擦痕迹在液晶排列过程中起到关键作用;c、由于实验用的基板表面是由不同材料构成,且摩擦后均使5CB液晶取向排列,所以排列机理应与表面分子结构无关。     

研究纯向列液晶方位表面锚定能的变换方法

向列液晶表面锚定能的研究是液晶物理学的一个重要分支。通过测量扭曲液晶盒中的液晶分子的实际扭曲角及摩擦方向与液晶分子的界面指向矢之间的方位偏角,提出了一种研究纯向列液晶方位表面锚定能的新方法,并且测定了5CB液晶与摩擦的聚酰亚胺界面的方位表面锚定能。     

向列液晶表面锚定强度的研究

液晶的表面锚定的研究是液晶物理学的一个重要课题,也是液晶器件物理研究的关键问题。本文研究了不同的聚酰亚胺上摩擦强度与液晶的表面锚定强度的关系,分析了液晶的表面锚定强度与液晶分子表面预倾角的关系,并运用空间相互作用模型进行了理论分析。