基于聚酰亚胺的液晶光控取向研究

摘要

随着液晶材料在显示领域的广泛应用，摩擦法作为目前常用的制备液晶定向层的方法，由于其存在的严重缺点，目前已越来越不适用，探索一种新的液晶取向技术以取代摩擦取向技术是未来液晶显示技术的发展需要。光控取向技术以其设备简单、可以对液晶分子取向进行微观控制等优点成为目前为止最有希望取代摩擦取向技术的非接触性取向技术。
　　本文采用365nm紫外光曝光、线偏振457nm激光垂直照射及两束正交圆偏振光干涉等实验手段，用含偶氮基团的聚酰亚胺聚合物制备取向层，以涂有取向层的玻璃基板、用两基板组成的空液晶盒及灌有E7液晶的液晶盒为实验对象，通过带有正交偏振片的CCD装置观察外光场对样品取向的改变，通过观察到的实验现象分析总结基于聚酰亚胺取向层的液晶光控取向特性。
　　实验发现，紫外光的照射会使偶氮基团发生顺反异构反应，吸收光能变为顺式结构，使得聚合物分子转动，垂直于基板表面重新取向，液晶分子由于其与聚合物分子之间的相互作用也会顺着聚合物分子长轴重新取向。用线偏振457nm激光照射液晶盒时，偶氮基团吸收光能打破平衡状态，发生顺反异构反应，变为反式结构且往垂直于偏振光偏振方向的方向转动，使得聚合物分子在垂直于偏振光偏振方向的方向沿面重新取向排列，由于与聚合物分子之间的相互作用，液晶分子也将也液晶盒表面排列，且液晶指向矢与线偏振光偏振方向垂直。同时实验还发现，有液晶的样品其取向程度要比没有液晶时好等多，所观察到的图像明暗对比度没有液晶是大很多，并且光控取向响应时间也比没有液晶时短近十倍。最后还用两束正交的圆偏振457nm激光在空液晶盒和灌有液晶的液晶盒表面干涉，成功制备出了全息偏振光栅，用632nm激光探测发现灌有液晶的液晶盒的衍射光斑比空液晶盒造成的衍射光斑亮很多，表明虽然空液晶盒也可以制备全息光栅，但灌入液晶后制备的光栅效果更好。此外，将样品加热到一定温度可以擦出外光场对液晶的写入。
　　以上实验结果说明基于该聚酰亚胺取向层的液晶光控取向不仅受光的波长控制，还受光的偏振方向控制。本论文的研究成果除了在显示领域具有一定应用价值，也同样适用于光通信液晶器件的开发，如光功率控制器件及偏振控制器件等；并且对于光控取向技术应用于新型取向层的制备及光信息存储具有一定的参考作用。

目录

第一章 绪 论

1.1 液晶简介

1.2 液晶的分类

1.3液晶取向技术发展介绍

1.4 本论文的研究工作

第二章 液晶取向技术理论研究

2.1 液晶静力学和动力学

2.2 液晶光学

2.3 液晶取向技术

第三章 聚酰亚胺取向层的光控取向性能研究

3.1 样品准备

3.2 基板的光控取向

3.3 空液晶盒的光控取向

3.4 分析与讨论

第四章 光控液晶取向

4.1 样品介绍

4.2 液晶的初始取向

4.3 紫外光对液晶取向的影响

4.4 线偏振457nm激光对液晶取向的影响

4.5 全息偏振干涉

4.6 实验分析与总结

第五章 总结与展望

参考文献

攻读位学期间发表论文及成果

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致谢