向列相液晶盒挠曲电效应的理论分析

用解析的方法证明了挠曲电效应对沿面排列的向列相液晶盒的物理效应。在不考虑液晶界面离子吸附的情况下，导出了挠曲电效应引起的表面能，证明了该表面能在上下基板处具有不同的数值，从而引起液晶指向矢分布对中间层对称性破缺。这将会影响液晶盒的光学性质。通过计算机数值模拟表明，挠曲电效应引起的指向矢分布对称性破缺会随着挠曲电效应的增强而增大。     

弯曲芯型向列相液晶中的挠曲电畴

弯曲芯型向列相（BCN）液晶在一定的低频电压和温度下会产生挠曲电畴,出现明暗相间的周期结构。本文使用偏光显微镜（BX-51）和电荷耦合元件（CCD）探测了BCN中挠曲电畴的周期大小变化与电压及温度的关系,并使用光学衍射技术对该周期结构进行了验证。实验结果表明：温度达到95℃,并且外加电压达到25 V时,BCN液晶的挠曲电畴条纹结构首次出现。在温度一定的条件下,畴的周期随外加电压的增大而逐渐减小;而电压一定的条件下,周期结构的对比度随温度的升高逐渐变得模糊,必须增大外加电压才能使模糊的周期结构重新变得清晰。本研究对探索BCN液晶在液晶光栅领域的应用与发展具有一定的指导意义。     

对向列相液晶反转壁中+1缺陷处挠曲电效应的理论分析

基于Pramoda Kumar等人文章中关于向列相液晶反转壁中+1缺陷处挠曲电效应的实验现象,我们利用Landau-de Gennes理论给出相应的理论分析。当对弱锚定的平行排列向列相液晶盒施加垂直基板的直流电压,在反转壁中的±1缺陷会发生旋转。对于其中的+1缺陷,我们给出了外加电场作用下液晶分子的自由能表达式并通过模拟描述指向矢的方位角和极角的变化情况给出相应的缺陷处电场驱动的结构变化。模拟结果给出的挠曲电效应引起的方位角的变化角度与Pramoda Kumar等人的实验得到的在+1缺陷处消光刷的变化情况是一致的。     

向列相液晶热光效应的实验研究

通过研究向列相液晶BL-009的折射率随温度的变化，探讨了向列相液晶的热光效应．测出了温度在20～100℃，入射光波长为630nm时液晶的双折射率随温度变化关系曲线，讨论了液晶双折射率随温度的变化规律．     

向列相液晶电热光效应的实验研究

通过研究在变化的温度下向列相液晶BL-009的电控双折射率特性,探讨了向列相液晶的电热光效应。实验上采用简单、精确的偏光干涉法,在入射光波长为630nm、测出从室温 20℃～100℃时,液晶的透射率随温度的变化曲线。从而得到液晶电控双折射率随温度的变化曲线。分析实验数据可知,液晶的电控双折射率随温度的升高,在外加电压值不同时具有不同的变化规律。此实验结果对液晶器件的设计、制作、使用都具有一定的参考价值。     

序电效应和电场对向列相液晶分子有序度的影响

液晶盒内分子的排列很容易受外场的影响，对向列相液晶盒施加足够大的电场，液晶分子排列和序参数都将随空间变化，序参数发生变化会有序电效应产生，要考虑序参数的变化我们选用朗道自由能展开式表示液晶的体自由能密度。本文讨论的是平行型液晶盒，利用差分法和计算机模拟计算得到了不同电场作用下向列相液晶分子指向矢和序参数随空间变化的图形规律．并讨论了序电效应和序电极化能对自由能密度的影响。     

挠曲电效应对液晶微波相位调制的影响

液晶微波调制器件的相位调制取决于液晶分子指向矢的分布。液晶指向矢的分布不仅会受基板表面处液晶分子预倾角和锚定能等因素的影响,液晶材料的挠曲电特性同样会影响液晶指向矢分布。基于液晶弹性理论和差分迭代方法,研究了挠曲电效应对平行排列向列相(PAN)液晶微波相位调制的影响,理论推导得到弱锚定PAN液晶盒的平衡态方程,数值模拟给出了不同的预倾角、锚定能和液晶材料的挠曲电特性条件下单位长度微波相移(MPSL)随电压的变化。结果表明MPSL随锚定能系数的减小而增大,A_0=A_d=5×10~(-5)J/m~2时,挠曲电效应e_(11)+e_(33)=5×10~(-11 )C/m对MPSL最大可调范围为20°,0°预倾角对MPSL最大可调范围为17°,MPSL差值最大增加均为9°;预倾角为3°时,MPSL可调范围随挠曲电系数的增大而增大,相对于忽略挠曲电效应情形,强锚定A_0=A_d=10~(-3)J/m~2条件下MPSL始终减小,弱锚定A_0=A_d=5×10~(-5)J/m~2条件下MPSL先减小后增大然后再减小,MPSL差值最大增加为9°。此项研究对液晶微波调制器件设计有一定的指导意义。     

用自旋波理论研究向列相液晶

采用自旋波理论研究向列相液晶。由于液晶分子的长轴取向与分子绕长轴转动的角动量方向一致．可引人算符研究向列相液晶。通过对两分子作用势进行变换，得到系统哈密顿的表示形式与铁磁自旋波理论的哈密顿形式相同，进而得到序参数与约化温度的关系，在低温区与实验结果符合得较好．在接近于相变点的高温区，利用哈密顿求得相变点，与Maier-Saupe的结果接近。     

预倾角和扭曲角对向列相液晶滤波片的输出影响

在考虑液晶(LC)双折射效应和旋光效应的基础上, 探究 了不同预倾角和扭曲角下向列相LC滤波片的输出特性,导出了其透射率表达式,并用 Matlab软件对其进行了数值模 拟分析和实验测试。结果表明,随着扭曲角的增大,LC滤波片的透射峰值向长波 方向移动;随着预倾角的增大,LC滤波片 的透射峰值向短波方向移动且其移动速率随波长变化,波长越短移动速率越小;若增大下基 板预倾角,减小上基板预倾角(或 者减小下基板预倾角,增大上基板预倾角)则其透射峰值向短波方向的移动速率会减弱;当 下基板预倾角的增量值与上基板 预倾角的减量值(或者下基板预倾角的减量值与上基板预倾角的增量值)之比约为 1.2时,其透射峰的中心波长将不会发生 漂移。通过实验,进一步验证了理论结果的正确性。     

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。     

向列相液晶双折射特性的研究

考虑包含偶极子相互作用及其关联的分子相互作用势，用统计物理方法讨论了向列相液晶的双折射随波长、温度和偶极关联因子的变化。结果表明，向列相液晶双折射随波长红移和温度升高而减小，而偶极关联因子越大的液晶，双折射越大。     

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。     

向列相液晶定向过程中向错的研究

对向列相液晶定向过程中向错的产生原因进行了仔细的研究和分析，并提出了消除向错的一些办法，为向列相液晶制作工艺的研究和确定了理论和实验的参考。     

向列相液晶中高阶衍射图像的特性

研究了垂直排列C60掺杂的向列相液晶(5CB)记录光折变光栅衍射像的特性。利用二波耦合实验,以较小入射角的信号光束与参考光束在样品中干涉并形成光折变光栅。在远离样品的观察屏上可观察到高阶衍射像。对衍射像进行分析发现,信号光一侧的二阶衍射像被放大,而在参考光一侧的负一阶衍射虽没放大,但产生了180°旋转,理论分析与实验观察结果非常吻合。     

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.     

向列相液晶弹性各向异性诱导液晶盒产生漏光的研究

为了阐述具有体缺陷结构的向列相液晶盒在暗态出现漏光的原因,以及边界锚定条件对漏光的影响,首先,建立了3个向列相液晶盒模型,它们具有不同的初始指向矢排布。接着,基于Landau-de Gennes理论,通过对指向矢场的缺陷动力学计算,得到液晶盒截面内平衡态的指向矢分布。最后,使用琼斯矩阵法将该截面内的指向矢分布以透过率的形式表示出来。模拟结果显示,在无外场条件下,当向列相液晶的弹性常数满足L2/L1≥1(K22/K11≤2/3)时,具有体缺陷结构的液晶盒展现出了自发的扭曲结构,导致了漏光的出现。且漏光强度随着缺陷结构和边界条件的不同而不同。本文模型很好地解释了体缺陷造成液晶盒在暗态出现漏光的原因,且模拟结果与工业生产过程中观察到的现象是一致的。     

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.     

电场驱动下向列相液晶中耗散型指向子的研究

从海洋到天空,从物理到生物系统,孤子无处不在并且在各式各样的非线性系统中被观测到。液晶作为一种典型的非线性材料,除了被广泛应用于显示器领域,还经常被作为对孤子研究的理想材料。由于其在基础物理科学以及各种应用领域中的潜在价值,液晶孤子在近些年受到了越来越多的关注。本文介绍了近年来耗散型液晶孤子（指向子）最新的实验研究进展,重点介绍了其在非手性和手性向列相液晶中开展的指向子的实验研究进展。新型的耗散型液晶孤子（即指向子）具有复杂多样的非线性动态行为,将在光学和微流控领域产生潜在应用。     

激光诱导向列相液晶分子重新取向的研究

用液晶分子运动的动力学方程,求出了激光诱导向列相液晶分子重新取向的取向角、折射率改变、阈值场强和上升时间的近似表达式。讨论了它们随液晶材料参数、激光强度和激光在液晶中传播方向的变化,进行了数值计算。给出了激光能诱导向列相液晶分子重新取向的必备条件,得到向列相液晶的各向异性是其分子重新的取向的根本原因。