我国的液晶研究和液晶工业

１９８５—１９９０年，我国的液晶研究和液晶工业正处在一个蓬勃发展时期，并取得可喜的成果．本文介绍了１９８５年以后的液晶研究和液晶显示器工业发展概况．     

生物液晶物理研究及其进展

 液晶是凝聚态物理研究的重要对象,生物液晶物理是液晶物理理论在生命科学中的具体应用,是生物学与液晶物理学共同研究的交叉学科。     

液晶棱镜双折射实验

介绍了液晶棱镜盒的制作及利用其测试液晶双折射的实验方法.这种棱镜盒的2片梯形透明导电玻璃的重合部分为等边三角形.不加电场时,液晶盒不是光学各向异性的单轴晶体,没有双折射现象,只能观察到散射现象;在电极上施加电压使液晶垂面排列,液晶盒成双折射单晶,利用三棱镜最小偏向角原理测试液晶双折射率.     

聚酰亚胺膜上液晶表面锚定强度的研究

研究了取向剂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及表面沟槽理论进行了对比分析,认为液晶分子的表面排列机理主要是聚合物与液晶分子的空间相互作用力。 关键词：     

向列相液晶电光特性研究

通过对液晶电光效应这一新开设的大学物理实验的介绍,建立棒状分子模型,从理论上分析当液晶盒通电后其自由能变化.利用实验手段研究了液晶在电场中的相关特性.     

近期液晶研究中的几个新方向——液晶非显示应用基础研究的进展

近期有关液晶学科的更多的基础和应用基础研究转向了应用这个奇妙的软物质态于平面显示器件等光学领域以外的其它领域的深入探索,这就形成了近期液晶科学研究中的‘非显示’热,它囊括了从生物,化学到物理,材料甚至工程等多个学科的诸多领域。本综述主要在物理及相关领域内简略地介绍了几个液晶科学非显示研究课题的基本原理,进展和可能的前景,包括作者所在课题组近期所进行的有关微波频率和中远红外(THz)波段液晶调制器的研究进展。以期为工作于液晶学科这方面研究的同行提供一点参考。     

用于电响应红外反射窗的液晶聚合物薄膜特性研究

提出了一种红外反射器件,通过载体液晶在电场下的转向控制胆甾型液晶聚合物粒子在器件中的排布方向,实现红外反射与透射之间切换.其中,胆甾型液晶聚合物粒子是实现红外反射关键.介绍了胆甾型液晶聚合物薄膜的制备方法,并采用超声波破碎的方法制备液晶粒子.研究了液晶混合物中不同比例的交联剂液晶1对液晶聚合物薄膜脆性和反射波段的影响,发现当液晶1占100%时,液晶聚合物薄膜的脆性最大,且其清亮点最高,并且薄膜的反射波段随着液晶1比例的增加而向短波方向偏移.同时,研究了薄膜厚度对液晶聚合物粒子的影响,发现液晶薄膜厚度越小,制备的液晶聚合物粒子越小且越均匀,其制成的器件电驱动性更好.该研究有利于帮助电响应红外反射窗的性能优化.     

液晶的历史

 液晶,是一种在一定温度范围内呈现不同于气态、液态,又不同于固态的特殊状态的物质。它既具有晶体所特有的双折射性,又具有液体的流动性。液晶最使人感兴趣的是:同一种液晶材料,在不同温度下可以处于不同的相,产生变化多端的相变现象。液晶系统分子间的作用力非常微弱,它的结构易受周围的机械应力、电磁场、温度和化学环境等变化的影响,因此在适度地控制周围的环境变化之下,液晶可以透光或反射光。由于只需很小的电场控制,因此液晶非常适合作为显示材料。从成分和呈现液晶相的物理条件来看,液晶可以分为热致液晶和溶致液晶两大类。热致液晶是指单一成分的纯化合物或均匀混合物在温度变化下出现的液晶相。     

用90°扭曲向列相液晶盒代替偏振片的液晶透镜成像方法

提出了一种用90°扭曲向列相液晶盒代替偏振片的液晶透镜成像方法。液晶透镜对焦后,在90°扭曲向列相液晶盒工作于0°旋光状态和90°旋光状态时分别获取两幅图像。通过将这两幅图像相加并减去液晶透镜未工作时获得的离焦图像,减少了未调制光引入的非理想低频分量,增强了图像对比度,降低了原来无偏振片成像处理产生的噪声。实验验证了该方法的有效性,不需要任何偏振器就可以获得清晰对焦的图像。     

向列液晶预倾角与其弹性常量的相关性研究

向列液晶分子在基片上形成预倾角是液晶分子进行重新排列取向的过程,预倾角的大小会影响与取向相关的向列液晶的弹性变形行为.本文通过设置不同的预倾角,在不同的温度下用激光散射技术测量向列液晶的弛豫系数,从而获得液晶的弹性常量,并研究弹性常量随预倾角的变化规律.研究结果表明,当预倾角小于某一角度,由于向列液晶分子内部排列不规整而无法体现其整体的弹性变形特征;当预倾角达到一定的角度,向列液晶就表现出最大的弹性常量值,液晶特有的弹性变形行为得以充分的体现.     

液晶电控调谐滤波器的研究

理论分析了液晶调谐滤波器的调谐原理,利用岛津UV-23101分光光度计,通过对BL-009型向列相液晶透射比的测试,分析了可见光波段液晶透射比随电场的变化情况,作出了入射光波长从400~800 nm时液晶透射比随电压变化的关系曲线,并就氩离子激光器两条谱线488 nm和514.5 nm进行了提取.     

液晶电控调谐滤波器的研究

理论分析了液晶调谐滤波器的调谐原理,利用岛津UV-23101分光光度计,通过对BL-009型向列相液晶透射比的测试,分析了可见光波段液晶透射比随电场的变化情况,作出了入射光波长从400～800nm时液晶透射比随电压变化的关系曲线,并就氩离子激光器两条谱线488nm和514.5nm进行了提取.     

聚合温度及铁电液晶有序度对单体转化率的影响

采用琉醇和丙烯酸的混合物作为反应单体,利用红外光谱仪检测反应前后单体的C=C双键吸收峰的变化,研究了温度对单体转化率的影响。制备了单体含量为10%的聚合物稳定铁电液晶器件,研究了铁电液晶有序度对单体的影响。实验表明:随着温度的增加单体的转化率增加,随着铁电液晶有序度的增加单体的转化率增加;在铁电液晶中单体的转化率主要受有序度的影响;制备聚合物稳定铁电液晶器件最佳的聚合条件为近晶A相(SmA)下聚合。     

液晶面板取向层与液晶层界面的电荷累积效应分析

TN模式的电荷累积缺陷,是液晶显示器生产中一个相当棘手问题。由于累积电荷量难于定量测量来进行研究,所以该问题一直悬而未决。着重分析了液晶显示器电荷累积缺陷,发现当它们介电常数与电导率的比值相差越大,电荷积累值越大;当取向层的介电常数与电导率的比值和液晶的不相等时,二者的交界面将产生电荷积聚;并且发现当取向层的介电常数与电导率的比值和液晶的相等时,二者的交界面将不产生电荷积聚,图像残留、显示速度减慢等问题也就可以消除。     

含偶氮苯类星型液晶化合物的光致变色

研究了一种以Si为中心外围含4个丁氧基偶氮苯液晶基元的星型液晶化合物Si(AZO)4的光致变色规律,利用紫外-可见吸收光谱研究了在氯仿和四氢呋喃溶液中的量子产率、光致变色和光回复反应.实验结果表明样品在各溶液的光致变色和光回复反应均为一级动力学反应,并求算了光致变色反应的正、逆反应速率常数均为10-1s-1数量级,是偶氮类侧链液晶高分子的速率常数的107倍,表明Si(AZO)4的星型结构对末端偶氮基团的吸收光谱没有明显影响,产物具有类似小分子的光致变色性,并且Si(AZO)4的正、逆反应速率常数比值小于液晶基元的比值,表明具有更好的光可逆性,有望作为光控开关和新型信息功能材料.     

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基于光控取向技术的液晶元器件研究

从液晶取向技术展开,介绍了液晶几何相位的基本原理和光控取向液晶元器件的制作工艺,通过实验制备了液晶透镜和液晶双焦点透镜样品,并在衍射光路中演示了其效果.相比于传统光学透镜,制备的液晶透镜和双焦点透镜的焦距和焦点位置可以按需预设在液晶样品中,其中双焦点透镜可实现焦距相等和焦距不相等的情况.此外,本实验制备的液晶样品还具备偏振控制的功能,通过调节入射光的偏振态可以切换目标光场的分布.     

复指数矩阵法研究螺旋液晶光学传播特性

提出一种研究螺旋液晶光学特性的数学处理方法.螺旋型液晶可当作N层双折射材料晶片叠合而成,而相邻晶片的光轴依次旋转一个小角度.在光学转换矩阵中引入复数来研究螺旋型液晶光学性能,给出了相关的数学处理方法.研究了线性偏振光在螺旋液晶中的传播特性,并给出了光经过螺旋液晶后电场强度的矩阵表达式.研究发现,如果入射光波长等于螺旋液晶螺距,线偏振光经过右螺旋液晶后是左旋圆偏振光.理论上分析了螺旋液晶对可见光选择性反射机理.     

应变液晶散射偏光片的试制

介绍了聚合物分散液晶(PDLC)和应变液晶(SLC)以及散射偏光片的概念,实验制备了应变液晶散射偏光片样品,样品由两张胶片夹层聚合物分散液晶膜在紫外光固化过程中施加剪切应力所形成。给出了样品偏光显微镜照片和可见光分光光度计偏光特性光谱分析。实验结果表明,应变液晶散射偏光片样品外观半透明,在正交偏光场中转动样品有颜色变化,通过样品观察液晶显示器屏幕,在不同角度下有透射和散射作用,在偏光显微镜中观察样品有衬垫料被拉动的痕迹,光谱分析显示样品在绿光550nm波长处最大透光率T∥≈50%,最小透光率T⊥≈5%,偏振度P≈82%。实验结果对于研制实用的拉伸液晶散射偏光片具有参考意义。     

白光下液晶器件光程差分布的测试与单色光验证

提出了把液晶波片作为电控补偿器,使用偏光显微镜的白光照射条件下测试液晶器件光程差二维分布的方法,建立了液晶器件在正交偏光下测试二维光程差分布的验证系统。使用该系统测试了液晶电控波片的光程差分布,将测试数据与传统的1/4波片法的测试结果进行了标定,误差在3%以内。在此基础上,使用上述系统完成了液晶光楔、紫外光寻址的透过式液晶空间光调制器二维光程差分布的测试,得到了二者的电控二维光程差分布规律。该方法的进一步优化,还可以用于液晶光学相控阵列的测试。研究意义在于,可以用偏光显微镜自带的白光照明系统来测试电控液晶器件在多个波长,包括近红外波段下光程差二维分布的显微结构,用于液晶光学相控阵列的驱动电压非线性校正、相位凹陷与回程区检测,还可用于液晶空间光调制器的光学寻址伽马校正等方面。