平行-混合排列透反式液晶显示模式的原理研究

为了同时获得具有高透射率和反射率的液晶显示器,提出了一种采用平行排列模式与混合排列模式相搭配的单倍盒间距的透反式液晶显示模式.基于液晶盒的初始取向,反射区为混合排列模式,其光程差为透射区平行排列模式的一半.利用单轴膜补偿的方法可以实现宽光谱响应,并且采用不同相位延迟的补偿膜可以使器件工作于常黑模式和常白模式.模拟结果表明:两种工作模式均可实现宽光谱响应,透射与反射电光响应曲线基本趋于一致;在40°方位角度范围内具有很好的可视特性,无灰度反转.     

光源单色性对液晶器件电光特性的影响

利用迷你光谱仪,获得0~11 V电压下液晶盒的透射光谱,从透射光谱分别得到宽带(半波全宽100 nm)和窄带(半波全宽10 nm)入射光下扭曲90°、扭曲120°向列相液晶盒以及平行向列相液晶盒的电光特性曲线.实验结果表明,入射光中心波长在530~730 nm范围内时,光源的单色性对扭曲向列相液晶盒的电光特性基本没有影响,但是会影响平行排列向列相液晶盒的透射率,而且影响随着入射光中心波长的增加逐渐减弱.     

向列相液晶盒中的挠曲电体积效应

基于液晶弹性理论研究了电压作用下向列相液晶盒中的挠曲电体积效应.通过变分理论得到了液晶指向矢倾角θ满足的微分方程,利用差分迭代的方法计算了强锚定平行排列液晶盒和混合排列液晶盒中液晶指向矢的分布情况,利用琼斯矩阵的方法计算了两种液晶盒中电光特性曲线.结合计算结果分析了挠曲电体积效应对混合排列液晶盒中液晶指向矢分布及电光特性曲线的影响.     

向列相液晶缺陷光子晶体透射光谱偏振敏感特性研究

研究了向列相液晶缺陷TiO2和SiO2交替的光学多层膜一维光子晶体透射谱偏振敏感特性。外电压下透射光谱测试和模拟结果显示,对于平行取向的向列相液晶,当自然光垂直入射时,禁带中两处出现e(TE模式)光和o光(TM模式)透射峰,具有偏振敏感性。随着电压增大,e光透射峰蓝移与o光透射峰合二为一,光谱可调谐范围分别为31和34nm;而对于取向混乱的向列相液晶,禁带中两处出现独立的透射峰,无偏振敏感性。随着电压增大峰位也蓝移,光谱可调谐范围分别为64和15nm。通过混乱取向液晶分子,可以使o光和e光有效折射率值相等,获得偏振不敏感特性。     

手性沿面排列IPS模式液晶盒中的动态响应

根据Ericksen和Leslie的液晶弹性理论和动力学理论对共面转换液晶显示器件(IPS LCDs)响应时间参数进行分析,将手性平行排列引入这种模式,给出此种盒中的指向矢分布的动态方程.通过计算液晶盒中的瞬时指向矢分布,得到响应时间参数与扭曲角之间的关系.计算结果表明:具有一定扭曲角的手性沿面排列IPS模式的液晶盒将会有很高的响应速度.     

混合排列向列液晶盒的电光响应

本文考察了一组混合排列向列液晶盒的电光响应特性,重点研究了透射光强随外电压的变化及响应时间与外电场的关系,计算了作为外电压及开启时间函数的双折射。应用液晶的线性响应理论分析了实验结果,理论与实验基本相符。结论指出:适当改变液晶器件的结构,有可能使响应时间加快。     

光谱型椭偏仪对各向异性液晶层的测量

探讨了利用普通光谱型椭偏仪对各向异性液晶层进行综合性测量的可行性. 并利用法国Jobin Yvon公司的UVISEL SPME(Spectroscopic Phase Modulated Ellipsometer)光谱型椭偏仪测量了光学各向异性液晶层的折射率n_o和n_e及液晶层厚d，进一步利用椭偏仪在透射方式下测量了平行排列液晶层的光延迟特性Δnd，二者取得了很好的一致性，说明利用光谱型椭偏仪可以实现对光学单轴性液晶层及其他材料的测量，测厚精度为纳米量级. 关键词： 光谱型椭偏仪 各向异性 折射率 相位延迟     

楔形盒染料掺杂胆甾相液晶激光器研究

设计制作了楔形盒掺杂激光染料PM580的胆甾相液晶器件, 研究了激光辐射行为. 在楔形液晶盒中出现了一系列与楔棱平行的向错线和不同规则形状的晶畴, 胆甾相液晶形成了平面态排列. 采用固体Nd:YAG倍频532 nm 波长激光作为抽运光, 获得调谐精度约1 nm, 调谐范围约17 nm的一维波长可调谐激光器. 楔形盒中, 液晶扭曲力与取向膜表面锚定力相互平衡的过程中胆甾相液晶螺距伸张, 光子禁带位置移动, 从而调谐光子禁带边沿出射激光波长. 关键词： 胆甾相液晶 楔形盒 激光辐射     

混合排列向列相液晶薄盒中–1/2向错引起的有序重构的扩散

基于Landau-de Gennes理论, 利用松弛迭代法, 研究了混合排列向列相液晶薄盒中–1/2向错引起的有序重构的扩散现象, 给出了–1/2向错的核结构、双轴性结构, 以及盒厚减小时有序重构的扩散. 当盒厚小于15ξ时, 随着盒厚的减小, 向错范围和有序重构区域沿基板方向迅速扩散; 当盒厚减小到临界厚度10ξ时, 有序重构的范围扩散到整个液晶盒中, 以向错中心所对应的平面为界, 指向矢一部分垂面排列, 另一部分沿面排列. 本文的研究对拓扑缺陷对向列相液晶中的亚微米胶体粒子的调节作用具有一定的理论指导意义. 关键词： 混合排列向列相液晶薄盒 –1/2向错 有序重构扩散 松弛迭代法     

单端面长周期光栅透射模式测量技术

为了实现长周期光栅透射谱测量模式的远距离监测,设计了单端面镀反射膜的测量装置系统,对单端面镀银膜长周期光栅的传感原理做了分析,并从实验的角度分别对单端面镀银膜模式系统和直接透射模式系统的长周期光栅在不同折射率的环境介质中的响应进行了研究,比较了它们的异同。首先,采用2×2单模光纤耦合器分别连接光谱分析仪、光源、长周期光栅。然后,在包含长周期光栅的光纤的另一个端面制备反射银膜。最后,通过测量一系列不同折射率的环境介质,比较了直接透射模式与单端面镀银膜模式下的长周期光栅的响应光谱。实验结果表明:采用波长解调表达时,对于同一种环境介质,两种模式下长周期光栅的响应光谱的谐振波长基本相同;采用功率/峰值解调表达时,随着甘油浓度从水变为80%的甘油溶液,直接透射模式下的光损耗从-6.05 d B变为-9.22 d B,单端面镀银膜模式下的光损耗从-8.03 d B变为-11.33d B。与直接透射模式相比,单端面镀银膜的长周期光栅光谱中的相对光损耗明显增加,谐振峰更尖锐,更有利于谐振波长和谐振峰光损耗值的识别。本研究设计的单端面镀银膜的长周期光栅测量系统不仅保留了长周期光栅透射谱的感应模式,而且使长周期光栅在对环境介质的测量中操作更加灵活方便,尤其是在远距离、恶劣环境或深层液体的折射率测量中具有独特的优势。     

Transflective liquid-crystal display using low-twisted vertically aligned mode

We present the design of a transflective and low-power LCD using a low-twist vertically aligned liquid crystal (LC) cell, achieved by blending a chiral additive with a patterned reflector in a single-domain configuration. Unlike the conventional single-domain transflective LCD, in which it is possible to optimize only one of the transmissive and reflective regions, the device suggests that it is possible to optimize both the transmission and reflection design to obtain favorable results in both reflective and transmissive light conditions by optimizing the chiral pitch and twist angle. From the parameter space diagram (PSD) method, which does not include the information on chiral pitch and the nonuniform LC director tilt angle, optimization focused on the transmissive region is performed. By analyzing the relation between the transmittance and the chiral pitch under the applied voltage, the optimized twist angle and chiral pitch are proposed. It is described that the optimized twist angle is also available for the reflective region by the dynamic PSD method by considering the average tilt angle under applied voltage.     

液晶器件相位调制特性研究

利用2×2琼斯矩阵方法,理论上分析了不同液晶排列的透射型与反射型液晶器件的相位调制特性.在光强透过率变化小于10%的条件下,得出了两种类型器件的纯相位调制范围.     

Homogeneous-aligned high-transmission and fast-response liquid crystal display with three-layer electrodes

A homogeneous-aligned, high-transmission, and fast-response liquid crystal display (LCD) with three-layer electrodes is proposed. The molecules of liquid crystals are more inclined to rotate above and between the pixel electrodes. This induces a much higher transmission than that of the cell driven by the fringe field switching method and a wide viewing angle simultaneously because of the combined fringe and in-plane electric fields. Furthermore, a trigger pulse voltage is applied between the top and common electrodes to forcibly align the liquid crystal molecules vertically to show the transient dark state, which results in a very fast turn-off time (～1 ms). With high degree of transmission and fast response time, this kind of LCD is a potential candidate for large LCD panels.     

透反区响应时间相等的双盒厚透反液晶显示器

提出了一种透反区响应时间相等的双盒厚透反液晶显示器。该透反液晶显示器在透射区采用了强锚定能边界条件,以缩短其响应时间;在反射区采用了弱锚定能边界条件,以增加其响应时间;采用过压驱动技术,使透反区的响应时间相等。分析了该透反液晶显示器的结构和原理,设计了透射区和反射区的边界锚定能,计算了响应时间和电光特性,得到了透反区响应时间相等,且具有良好电光特性的双盒厚透反液晶显示器。     

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.     

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.     

Spectral filtering of femtosecond laser pulses by interference filters

Phase properties of optical thin film interference filters are discussed from the aspect of their usage for phase-error free wavelength separation of broadband femtosecond laser pulses. It is shown that both transmissive or reflective interference filters with high contrast ratios exhibit high cubic phase shifts on transmission or reflection, respectively, causing intolerable distortion in the temporal pulse shape. We show, however, that high efficiency wavelength separation of broadband femtosecond laser pulses can be achieved by using low contrast, properly designed reflective optical interference filters directly built into the cavity of the broad spectrum, femtosecond pulse lasers or parametric oscillators. For demonstrative purposes, we implemented the idea for a Kerr-lens mode-locked Ti:sapphire laser, and obtained two-color, inherently synchronized, unchirped, femtosecond pulse outputs from a single laser oscillator.     

Electrically controlled topological defects in liquid crystals as tunable spin-orbit encoders for photons

We demonstrate experimentally that topological defects of vertically aligned nematic liquid crystal films induced by electric fields can be used as highly efficient natural optical spin-orbit encoders that do not need machining techniques. Moreover, we show that both the operating wavelength and operation mode of such natural quantum optical interfaces can be tuned in real time using low-voltage electric fields.     

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.