梁兆颜[1]2000年在《紫外光敏聚合物诱导液晶分子的排列研究》文中研究说明液晶分子的排列不仅是制作液晶显示器件（LCD）的关键技术，也是液晶物理研究的主要课题。目前，液晶排列普遍采用摩擦取向法。但这种方法存在很大缺点，如摩擦产生的大量静电荷、灰尘及机械摩擦造成的应力，降低了液晶显示器件、特别是有源矩阵液晶显示器件（简写AM-LCDs）的成品率。更为重要的是，这种方法很难用于多畴工艺解决因液晶分子单轴特性带来的显示视角较窄的问题。本文针对摩擦取向所存在的问题，系统研究了液晶的光控取向及其可行性。 通过偏光显微照相技术和光延迟方法，研究了液晶分子在各类光敏聚合物膜上的排列特性，利用原子力显微镜（AFM）研究了光聚合物膜表面形貌。研究结果表明，肉桂酸酯类材料的光化学反应效率较高，光照时间为30min时，聚合物已光化反应90％，此时液晶分子排列已较均匀，热稳定性可保持在80℃。但预倾角小，即使采用二次曝光方法，这种材料所引起的预倾角也仅在0°～0.3°之间；含Si香豆素类材料光化学反应效率较低，光照时间达到60分钟时，聚合物仅被反应掉50％，此时液晶盒中刚刚出现液晶排列现象，由这种材料诱导的液晶排列可稳定到200℃，预倾角在0°～90°之间；光敏聚酰亚胺PI（BTDA-TMMDA）光化学反应效率最高，光照时间为20min时，聚合物已反应掉80％，此时液晶分子排列已非常均匀，热稳定性也较好，可稳定到130℃，引起的液晶预倾角为0°～0.6°。这一研究结果在国际上尚未报导。 锚定强度是表征取向层对液晶排列能力的重要参数。从液晶连续体理论出发，应用变分原理，首次推导了平行排列、扭曲排列液晶盒中光控取向层表面的锚定特性，得到了Freedericksz转变阈值电压的解析表达式和指向矢的分布方程。利用极向锚定强度与器件阈值电压的关系，得到了光控取向展表面锚定强度的温度变化规律，从而使光控取向层表面锚定强度随外界温度的变化有了定量的数学描述。这一研究结果是对液晶锚定理论的进一步完善。 紫外-可见吸收光谱研究结果首次得到，光控取向膜的光化学反应规律不符合Lambert-Beer定律。通过对实验结果的拟合，得出一个新的函数关系，并得到肉桂酸酯、香豆素及光敏聚酰亚胺三类材料的吸收常数分别为：0.11、0.01、0.15。通过FT-IR研究首次得到，肉桂酸酯类材料、香豆素材料及光敏聚酰亚胺材料取向膜经偏振紫外光照射后的有序度分别为：0.021、0.025、0.0085。这些研究结果，对于液晶分子的排列机理研究、液晶排列工艺条件优化等具有深远的指导意义。
肖素芳[2]2009年在《离子自组装制备光敏功能超分子材料》文中提出光敏聚合物由于在智能响应系统及光学器件中的潜在应用,受到了广泛关注。目前,已经开发了多种光敏材料包括染料掺杂聚合物和各种共价合成的光敏高分子。然而,掺杂聚合物由于相容性问题通常染料掺杂量不高,并且光诱导取向的稳定性差;共价合成的光敏材料光学性能优良但合成过程繁琐复杂,需多步反应,最终产率很低。因此设计合成性能优良的光敏聚合物以满足不同的应用需要,仍是目前重要的研究目标。离子自组装主要利用库仑作用将相反电荷的构筑单元结合在一起,可以根据实际应用需要,选择不同的构筑单元,精确组合复合物的结构,因此离子自组装技术为开发具有独特光物理化学性能的光敏材料提供了非常好的解决方案。本论文利用离子自组装技术探索合成了一系列的光敏超分子材料,详细研究其相态行为、光学性质及对小分子液晶取向的有效性,为新型高性能光敏材料的设计合成提供了新思路。首先基于离子自组装技术设计合成了可作为液晶取向层的光敏材料。该复合物材料通过离子偶合聚离子液体和光敏单元甲基橙制得,用傅立叶变换红外、核磁共振、热分析、正交偏光显微镜、X射线衍射、小角X射线散射和双折射等分析手段对光敏复合物材料的结构、相行为和光响应性能进行了详细研究,证实了复合物材料具有高度有序的层状纳米有序结构和较高的光敏特性。利用脉冲紫外激光辐照复合物膜,在较低能量下,可得到光学各向异性表面,取向方向垂直于激光的偏振方向;在较高辐照能量下,得到规则的周期性沟槽结构,沟槽方向平行于激光的偏振方向。液晶盒于正交偏振片间的透光率曲线和偏光显微镜观察证明,不论分子链取向的光学各向异性表面还是具有沟槽结构的形貌各向异性表面都可实现对小分子液晶的均匀取向。虽然上述光敏超分子可用于各向异性表面的制备,并实现了对小分子液晶的取向,但刚性的分子结构使聚合物膜的机械性能较差,并且限制了光诱导各向异性取向性能,因此我们进一步设计合成了一系列具有不同烷基链长度的功能组装单元偶氮离子液晶(azo-ILC),偶氮苯基团和季铵离子端间的亚甲基间隔数分别有4、6或12。通过离子自组装聚丙烯酸和偶氮离子液晶,构筑了相态可调、取向性能优良的偶氮热致液晶超分子材料(根据亚甲基间隔数的不同分别指名为PAZO4,PAZO6和PAZO12)。结果证实,该超分子材料呈现不同d间距的层状纳米有序结构。通过偏振紫外和偏振傅立叶变换红外对组装超分子材料的光取向性能进行了研究。在脉冲激光辐照下,可以获得非常突出的光学各向异性,取向方向垂直于激光偏振方向。通过激光辐照和退火处理,PAZO12的最大面内取向度的数值可达0.93,这是目前文献报道的偶氮聚合物光取向的最大值。并且发现最大面内取向度随着光敏材料清亮点温度的提高而增大,此结果可为有效光诱导取向材料的设计提供指导。由离子自组装聚电解质和商业化的表面活性剂或精心设计的双亲性功能小分子构筑的超分子材料都是单功能性的,而实际应用中往往对功能材料的要求是多方面的,因此双功能化甚至多功能化,是功能材料发展的必然趋势。为此我们提出了双功能性超分子的概念,利用离子自组装技术将光学各向异性和可调的润湿性结合起来。不同比例的光敏单元MO和全氟十二酸(FDA)作为功能侧链通离子自组装接枝到聚离子液体主链上,制备了系列双功能复合物。通过改变MO和FDA的组装比例可以实现对复合物材料表面润湿性能和光诱导各向异性的调控。488 nm偏振激光室温下辐照,可获得双折射值Δn~10-2的光学各向异性取向,并且该复合物材料光取向稳定性好。复合物膜的表面接触角随着FDA含量的增加而增大,即通过调节氟链的含量可实现表面润湿性的连续变化。更重要的是,通过调节光辐照取向的复合物取向层中FDA的比例,可以实现对液晶小分子从平面取向到垂直取向的转变。肉桂酸类聚合物及其衍生物在可见区域是无色透明的,因此在光学器件特别是液晶取向中比偶氮材料更有优势。其光化学反应包括[2+2]的光交联反应和肉桂酸的光异构化,在线性偏振光辐照下,发生光学各向异性取向的同时形成了立体交联网络,因此取向膜的稳定性好。目前,肉桂酸类光敏聚合物的非共价合成还没有报道。为此,我们通过离子自组装技术将聚乙烯苯磺酸与季铵端基的肉桂酸甲酯结合在一起,制备了肉桂酸酯侧链超分子聚合物。根据烷基链间隔长度的不同,6或12个亚甲基单元分别指名为PCAM6和PCAM12。研究了激光辐照下复合物材料的光交联性能和光诱导取向行为。将旋涂膜置于掩模板下,通过激光辐照和显影可以得到清晰的图形结构。取向研究发现,较长的柔性间隔有利于肉桂基团的光异构化,从而PCAM12的光诱导取向较PCAM6的大。另外在该交联性光学各向异性膜上实现了稳定均匀的液晶取向。
曹进, 吴倜, 张伟民, 王占文, 张孝良[3]2017年在《光敏聚合物薄膜光化学性能及其诱导液晶分子取向性能的研究》文中研究表明本文采用动态紫外光谱法测试了含有香豆素光敏基团的聚合物薄膜的光化学性能,考察了不同曝光温度和曝光能量条件下的光敏聚合物的光化学性能,以及不同热处理条件下聚合物薄膜诱导液晶分子取向性能。研究结果表明:在曝光温度为130℃时,聚合物薄膜在最小曝光量下发生光化学反应后产生的光学各向异性ΔA达到最大,并且对应光反应程度DP在45%左右;当曝光能量为320mJ/cm~2和384mJ/cm~2、对应热处理温度为160℃时,聚合物薄膜诱导液晶分子取向所产生的各向异性ΔA和有序度参数S达到最大,分别为0.22和0.048。
杨姣[4]2014年在《苯基萘衍生物的合成及光化学性能研究》文中研究说明带有光敏基团的高分子在线性偏振光的照射下会发生轴选择性的光交联反应形成锚泊力点，诱导液晶分子取向。将功能性的液晶小分子掺杂到该高分子的取向膜层中，对曝光后的膜层进行热处理，利用小分子在液晶温度区间的自组装特性，曝光区域整个膜层内的液晶分子就会沿着锚泊力点的方向进行有序排列，使得膜层在曝光区域和非曝光区域液晶分子呈现不同的取向排列，产生视觉上的差异，从而应用于信息记录材料。通过液晶小分子功能性端基的光反应使分子液晶温度区间的有序性在非液晶温度区间固定下来，从而使液晶小分子在常温下得到了与液晶温度区间一样高的载流子迁移率。研究设计合成了四种以苯基萘为刚性基元，柔性间隔基相同而端基不同的载流子传输性液晶小分子，分别为2-(己氧基)-6-(4-(己氧基)苯基)萘(M1)、6-(4-(6-(6-乙氧基)-6-己氧基)苯)-2-(乙氧基己酰氧基萘)(M2)、6-(4-(6-(5-羧基)戊氧基)苯)-2-(己氧基酸)萘(M3)和6-(4-(6-(6-丙烯氧基)-6-己酰氧基)苯)-2-(丙烯戊酰氧基)萘(M4)。通过核磁共振氢谱和傅里叶红外光谱对其分子结构进行了确认，通过示差扫描量热仪和偏光显微镜对分子热性能及液晶性进行了分析，通过渡越时间法（TOF）对分子进行了载流子迁移率的测试，通过热处理对液晶小分子M4做了取向测试。同时合成了带有香豆素光敏基团的均聚物聚7-(6-(甲基丙烯酰氧基己氧基)香豆素并对其光化学反应及掺杂体系液晶分子光取向性能进行了研究。研究结果表明，所合成的四种小分子均为具有传输性的液晶小分子，且不同的端基对分子的液晶温度区间及载流子迁移率大小有一定的影响。液晶小分子M1具有双极性传输的性质，载流子迁移率大小在10-4~10-2cm2/v·s数量级之间，受电压及温度的影响。液晶小分子M2只有空穴迁移率，其迁移率大小在10-4cm2/v·s数量级，不受电压及温度的影响。液晶小分子M4只在120℃下测得了电子迁移率，数值大小在10-3cm2/v·s数量级。在热处理条件下对液晶小分子M4进行曝光后，分子的有序性被固定下来，在常温下也得到了与液晶温度区间一样高的迁移率。在均聚物聚7-(6-(甲基丙烯酰氧基)己氧基)香豆素与液晶小分子M4的掺杂体系中，通过对曝光后的膜层进行热处理发现，当曝光量为480mJ/cm2，温度为100℃时，液晶小分子光学各向异性值达到最大，△Amax=-0.014。
于涛[5]2004年在《肉桂酸单体光控聚合液晶取向膜的研究》文中指出液晶显示器以其平板性、携带方便、功耗低、视力保健的优点越来越受青睐，已能与阴极射线管显示器平分国际市场，并正在已继续上升的势头发展。液晶显示器产业化以来一直采用摩擦法的取向处理。然而在摩擦过程中会引起静电、尘埃造成成品率下降，最严重的是摩擦产生的沟痕使微显示器件的显示质量降低。因此光控取向技术近年来引起人们的极大关注，它不仅能克服摩擦取向法的缺点，而且可以进行微区取向控制，扩展液晶光学器件的应用范围。 光控取向的原理是在线偏振紫外光作用下，光敏聚合物侧链定向光交联，出现分子链段的指向有序分布，从而诱导液晶分子排列。光控取向技术瓶颈问题是稳定性差，其根本原因是光敏高分子空间位阻太大，定向交联的反应度太低，有效解决方法应是降低位阻，提高定向交联度和取向膜分子链段的有序度。本文首次提出了用肉桂酸单体替代光敏高分子进行四中心定向聚合的光控取向方法，并在这一原创思想之下，对光控取向技术进行了系统性探索和革新。 自行设计和合成了联苯双肉桂酸酯(BPDE)、双酚A双肉桂酸酯(BADE)、六氟双酚A双肉桂酸酯(6F-BADE)三种单体材料；从分子结构刚性入手解决了单体薄膜易结晶问题，改善了单体成膜性；分别用紫外吸收光谱和红外光谱分析了光化学反应过程，反应速率和反应度；发现氟的引入会明显提高光聚合反应速率，并改变表面张力极性；测得BPDE和BADE为水平取向膜，在90℃加热30分钟仍保持完好的排列特性，已达到一般液晶器件制作过程中热处理工艺的要求；另外六氟双酚A双肉桂酸酯光控取向膜诱导液晶分子垂直排列，具有120℃的热稳定性，非常适合做宽视角的多畴垂直显示模式；采用红外二向色吸收分析了单体光控取向膜分子链段分布的各向异性，提出定量计算取向膜有序度的方法，BPDE、BADE单体光控取向膜有序度相比肉桂酸聚合物光控取向膜来说具有大幅度提高。 本文是物理和化学相互融合的结晶，对于完善光控取向技术，使其走上实用化具有重要贡献。
李鑫[6]2007年在《激光诱导图形化液晶取向研究》文中研究表明迅速发展的液晶取向技术,要求有工艺简单,易于实施的大面积图形化液晶取向方法来提高液晶显示器件的视角特性和灰度。激光诱导周期性表面微结构(LIPSS)对液晶分子有很好的取向性能,是理想的非接触液晶取向技术。本文以Nd: YAG激光器为光源,分别采用波长为266 nm、355 nm和532 nm纳秒脉冲激光,在聚酰亚胺(PI),聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚(氨酯-酰亚胺)(PUI)等聚合物表面制备了LIPSS,研究了激光预辐射对LIPSS形成的影响,在此基础上探讨了LIPSS的可擦写特性,并将该性能应用于图形化液晶取向研究。本文还尝试了将一种新型的侧链型偶氮液晶树枝状高分子材料用于液晶取向研究。全文的主要内容和创新点如下:1.激光预辐射对LIPSS形成的影响。在LIPSS制备过程中,激光辐射容易导致聚合物表面消融,阻碍了LIPSS在众多领域的研究及应用。本文以355 nm的激光作为辐射光,首次研究了激光预辐射对LIPSS形成的影响。先用低于LIPSS形成阈值的激光对PI薄膜表面进行预辐射处理,然后进行第二次激光辐射制备LIPSS。结果表明预辐射后PI分子链段发生了各向异性取向。预辐射对LIPSS形成有很大的影响。在第二次激光辐射后,PI表面LIPSS形成的阈值与未预辐射的PI相比显著降低。在相同的能量下,预辐射PI表面形成LIPSS的深度大于未预辐射PI。激光的偏振方向对LIPSS的深度也有影响。预辐射和第二次激光辐射的偏振方向相互平行时或垂直时LIPSS的深度均比无预处理PI表面所制备LIPSS的深度大,但在预辐射和第二次辐射的激光偏振方向平行情况下LIPSS的深度大于两者垂直时LIPSS的深度。2. LIPSS的可擦写特性。用波长为355 nm的激光辐射表面已制备有LIPSS的PI基板,激光偏振方向垂直于初始LIPSS。用原子力显微镜(AFM)考察了不同激光能量下初始LIPSS的形貌变化,找到了LIPSS擦除所需的激光能量条件。当激光能量为7.0~9.6 mJ/cm2时,PI表面形成一种二维点阵结构;如果激光能量大于10.6 mJ/cm2,初始LIPSS即被完全擦除并被新形成的LIPSS取代,且新形成LIPSS的深度与初始LIPSS的深度相同。3. LIPSS诱导图形化液晶取向。采用两种方案实现大面积图形化液晶取向:(1)摩擦和LIPSS组合。首先对PI基板进行摩擦处理,然后加掩模板用激光扫描。在光辐射区域,液晶分子的取向方向由初始的摩擦方向转变为新形成的LIPSS方向;(2)LIPSS的可擦写特性。在PI表面上制备LIPSS,然后加掩模板用激光扫描。结果表明,液晶取向取决于新形成的LIPSS,同时也受聚合物分子链段取向的影响,因此液晶分子的取向方向不是完全沿LIPSS方向,而是与LIPSS的方向存在3o~4o的偏差。LIPSS可以重复擦写,具有很好的重复再现性,利用该特性在PI表面实现了多畴液晶取向。利用擦除LIPSS基板组装的液晶盒具有良好的光电响应特性。除PI外,利用波长为266 nm的激光在PET上也实现了图形化液晶取向。LIPSS的可擦写性除了实现多畴液晶取向,还可用于制备液晶衍射光栅。采用波长为532 nm的激光在PUI上得到了可电场调控的液晶衍射光栅。采用两种方案制备液晶衍射光栅:(1)摩擦和LIPSS组合;(2)LIPSS本身的可擦写特性。考察了光栅周期对光栅响应电压、衍射强度、偏振依赖性的影响。结果表明,由摩擦PUI基板制备的液晶光栅响应电压低于基于LIPSS基板的液晶光栅。由于光栅周期越小,衍射级次分散的衍射能量越多,使得周期较小的光栅1级衍射强度低于周期较大的光栅。低电压时液晶取向受取向层的影响较大,此时由于光栅内相邻栅区的液晶取向方向不同,导致光栅的偏振依赖性较强;随着电压增大,液晶分子逐渐沿电场排列,取向层对液晶分子的影响减小,因此光栅的偏振依赖性减弱。4.侧链型偶氮液晶树枝状高分子的光取向及其诱导液晶分子取向的研究。偶氮液晶树枝状高分子兼有液晶聚合物和树枝状高分子的特性,如高光敏性、高流动性和热致增强效应,这使得液晶树枝状高分子成为一种极具潜力的液晶取向材料。本文首次研究了侧链型偶氮液晶树枝状高分子在波长为355 nm的脉冲激光辐射下的光取向行为和LIPSS制备,并将其应用于液晶取向。AFM和偏振紫外光谱的结果表明,激光辐射可同时诱导LIPSS的形成和偶氮基团的各向异性取向,光取向的方向垂直于激光偏振方向,即垂直于LIPSS。考察了激光能量对面内和面外取向度的影响。面内取向度随激光能量的增大而增大,在4.0 mJ/cm2时达到一个最大值后开始随激光能量的增大而减小。对激光辐射的树枝状高分子进行热处理后,面内取向度显著增大。激光能量对面外取向度也有很大的影响。当激光能量小于1.8 mJ/cm2时,面外取向度且随着能量增大而增大;当激光能量大于1.8 mJ/cm2时,面外取向度随能量增大而减小。光取向的树枝状高分子薄膜对液晶分子有均一取向性能。液晶取向既可由分子链取向控制,也可由LIPSS控制。液晶分子在树枝状高分子表面的取向方向与激光能量有关。能量为0.6 mJ/cm2时,树枝状高分子表面没有形成LIPSS,此时液晶取向完全取决于偶氮基团的各向异性取向;能量为2.2 mJ/cm2时,液晶取向同时受LIPSS和分子链控制,液晶分子的取向方向介于LIPSS和偶氮基团的取向方向之间;当能量为3.0 mJ/cm2时,液晶分子完全由LIPSS决定,取向方向沿LIPSS。热处理后,薄膜表面的LIPSS被热擦除,同时偶氮基团的取向程度增大,此时液晶取向方向由原来的沿LIPSS方向转变为沿偶氮基团的分子链取向。
司政凯[7]2011年在《查耳酮衍生物的合成及光敏特性的应用研究》文中研究表明光化学反应引起有机材料物理、化学性质的改变,可以应用于多种光敏器件中。在众多的有机光敏材料中,查耳酮化合物是非常特殊的一类材料。相比同为丙烯酮类衍生物的肉桂酸酯化合物而言,查耳酮类化合物具有优良的耐水解性、热稳定性以及在300-365 nm波长范围内具有高的吸收系数,反应速度快等优点,在刻蚀、印刷、液晶显示等众多领域具有潜在的应用价值。苯并螺吡喃是研究的最为广泛、最为深入的光致变色类化合物之一。这类化合物具有光致变色响应速度快、调控方便、价格低廉等优点,然而其开环体部花菁结构的稳定性较差以及对光致变色的抗疲劳性不足,限制了在工业领域的大面积使用。本文首先合成了一系列查耳酮的小分子衍生物和聚合物,研究了相关的交联特性及影响因素;然后应用在螺吡喃的光致变色体系中,利用查耳酮光交联反应对螺吡喃周围微观自由空间的调控作用,改善螺吡喃显色体的稳定性。同时利用细乳液聚合方法,把疏水的螺吡喃和查耳酮基团引入到水性分散体中,拓展了二者的应用范围。具体的内容如下:1)根据3-异丙烯基-α,α′-二甲基苄基-异氰酸酯(TMI)中双官能团的反应特点,通过两条路线设计合成了侧链含有查耳酮基团的光敏聚合物。紫外光照射下,查耳酮基团能发生交联反应,但受聚合物刚性结构的影响,反应程度不高;含柔性间隔链的聚合物具有较慢的交联速度,但有高的交联程度。2)合成了三种查耳酮丙烯酸酯单体,并与不同的丙烯酸酯单体共聚得到了具有良好溶解性的光敏聚合物。研究各聚合物在溶液中的交联特性,发现增大共聚单体的比例、减小查耳酮基团与高分子主链间间隔链的长度、增长共聚单体侧链长度及减小溶液浓度会降低查耳酮的交联速度,反之则增加。3)合成了双查耳酮小分子化合物、查耳酮-螺吡喃双光功能小分子化合物以及具有不同玻璃化转变温度(Tg)的双光功能聚合物,并制备了相应的光敏薄膜。在365 nm紫外光照射下,薄膜中同时发生了查耳酮的光交联反应和螺吡喃的光致变色反应。与只含有螺吡喃光敏结构的薄膜相比,查耳酮的光交联反应相对减小了螺吡喃周围的自由空间,显著减缓显色体的退色过程,增加了显色体的稳定性。同时,聚合物基质的Tg对光化学反应也有影响,薄膜在高于Tg温度条件下交联时,基于聚合物链段的移动性易于查耳酮基团交联反应的发生,对螺吡喃显色体具有最好的稳定作用。4)合成了三种具有不同柔性间隔链的查耳酮双丙烯酸酯单体,作为可二次交联的交联剂与含丙烯酸酯基的可聚合螺吡喃单体成功应用在改进的细乳液体系中,得到平均粒径小于80 nm、粒径分布较窄的双光功能纳米粒子。此交联剂有助于改善纳米粒子的形貌规整性,同时查耳酮的交联反应能显著增加水分散体系中螺吡喃显色体的稳定性。柔性间隔链的长度对查耳酮交联的反应程度有影响,从而导致了对显色体稳定性的差异。另外2)中的查耳酮丙烯酸酯在细乳液中对螺吡喃也有稳定作用,但效果不如查耳酮双丙烯酸酯好。这种方法构建的光敏纳米粒子一方面拓展了螺吡喃的应用范围,比如易于分散,可用在生物体内作为标记材料;另一方面提高了螺吡喃的光(热)稳定性和纳米粒子的热稳定性。5)偏振紫外光照射下,双查耳酮化合物和光敏聚合物都具有各向异性的交联特性,可潜在应用于液晶取向层材料。本文中合成的查耳酮衍生物对紫外光有高敏感性,同时对螺吡喃化合物也有显著的稳定作用,是一类具有应用潜力的光功能材料。
彭增辉[8]2004年在《基于自组装膜的液晶光控取向研究》文中研究说明和传统的阴极射线管(CRT)显示器相比,液晶显示器(Liquid crystal display, LCD)具有环保、节能、易于平板化和便携性等性能优势,越来越受到人们的青睐。2003 年中国大陆地区LCD 的销量已经达到207 万台,首次超过了CRT 显示器的市场销售量,预计此后以每年20%左右的速率递增。LCD 的生产属于高技术领域,它的生产工艺需要不断研发和更新,才能跟上迅猛发展的高技术产品的需求。大多数液晶显示器件都需要取向膜来控制器件内液晶初始的均匀排列。目前LCD 生产中最不尽人意的工艺就是液晶的取向工艺。工业上常用的取向方法是定向摩擦高分子膜法,它有着易于大规模生产等技术优势,但是摩擦过程中会产生静电和尘埃,它们容易造成液晶器件的损伤和瑕疵。光控取向法是一种非常具有应用前景的取向方法,它利用线性偏振紫外光(LPUV)辐照光敏聚合物薄膜,使薄膜具有表面张力的各向异性,从而实现诱导液晶分子取向。光控取向是一种非接触式的取向方法,完全避免了现有摩擦取向法存在的灰尘沾染和电荷累积等问题,还可以进行微区取向控制,制作多畴宽视角显示器。从1992 年Schdat M.等人提出光控取向方法至今已经有十余年时间,但这种方法始终没有实用化。其原因为光控取向的稳定性差,取向效果也不如摩擦法。这主要是由于人们多采用光敏高分子作为成膜材料,光敏基团在空间位置上受到高分子主链的阻隔,定向光化学反应程度低。基于这种问题,本文提出了如下的解决方案:1)降低成膜光敏材料的分子量,即使用光敏小分子单体成膜,增加光敏基团碰撞、反应的机会,以期提高反应程度、稳定性和取向度;2)将光敏基团直接构建于有序的自组装膜体系中,在LPUV 辐照下可使薄膜中高效地、定向地发生环加成反应,使取向膜获得高取向度和高稳定性。围绕上述思路开展了如下工作:1)合成了三种可进行光二聚反应的光敏小分子单体,LPUV 辐照制作了光控取向膜;用紫外-可见光谱法和红外光谱法分析了薄膜中的光化学反应,发现小分子的光反应程度可达到50%以上,至少比光敏高分子高出5 倍;薄膜的偏振红外光谱证实,经过LPUV 辐照后薄膜出现了明显的各向异性;将小分子光控取向膜制成液晶器件,在偏光显微镜下观察看到均匀一致的液晶取向;并且热稳定性达到100℃左右,接近实用化要求。2)制备了含肉桂酸、香豆素基团的自组装单层膜;采用接触角的方法监测自组装反应的动力学过程;紫外-可见光谱证实了自组装单层膜在石英基板表面形成;自组装单层膜经LPUV 辐照后能诱导液晶均匀取向,而且热稳定性可达130℃,热稳定性进一步提高。3)合成了含有光敏双键的双季铵盐,在水溶液状态下将它和聚乙烯基苯磺酸钠沉积生成layer-by-layer 自组装多层膜,紫外-可见光谱证实这是一个逐层均匀的沉积;在LPUV 照射下,自组装膜中的光敏双键按照偏振方向发生[2+2]环加成反应,形成取向膜,用二向色性值评价的分子取向度高于高分子及小分子光控取向膜的水平;实验证明用自组装多层膜制成的液晶器件亮暗态均匀,静态对比度约为100,达到实用化器件的水平。
周学平[9]2006年在《LCD中液晶分子排列及偏光织构研究》文中研究指明在液晶显示器(LCD)的生产过程中，液晶分子的取向控制技术十分重要，不仅关系到液晶分子的响应速度，而且直接影响到LCD的显示品质。长时间光辐照后器件显示性能的下降就是由于其中液晶分子取向排列发生了紊乱所致。光辐照后，由于紫外光中的高能紫外光子破坏了液晶分子的结构和器件取向层中聚酰亚胺的分子结构，从而导致液晶分子排列的一致性变差。本文通过研究不同时间光辐照后的液晶器件透射光谱和偏光织构的变化发现，随着光辐照时间的积累，液晶显示器件的透射率逐渐下降，其偏光织构也相应发生变化，逐渐出现条纹、黑洞、黑洞面积逐渐增大。黑色条纹和黑洞处液晶分子排列紊乱，失去旋光性，它们的存在正是导致液晶显示器件性能下降的主要原因。 目前LCD工业中广泛应用的取向控制技术仍然是摩擦法，由于采用摩擦法容易产生灰尘和静电，因此现在人们正在开发新的取向控制技术，比如光控取向法、光栅取向法等。由于采用摩擦法取向层表面形貌在很大程度上是不可控的，而光栅取向控制技术可以通过调整光强、入射角度等参数来控制其表面形貌，如光栅的起伏深度、沟槽宽度等对液晶分子排列起关键作用的性能指标，因此这种技术可以作为高端液晶显示器件的取向方法。光栅取向法是Flanders于七十年代末开始研究的，由于受光栅制备技术等工艺水平不高和取向层材料的的限制，研究进展缓慢。进入九十年代，激光技术和光刻材料技术的发展大大促进了光栅制备技术的发展，光栅取向控制法得到了应有的重视，日本、荷兰、美国、加拿大等国相继取得了一系列进展。 本文在液晶显示器件玻璃基板衬底上制备了浮雕型全息光栅作为液晶显示器件取向层，研究了不同厚度的向列相液晶分子在其上的表面取向排列。光栅周期为700nm，其中沟槽线宽400nm，调制高度为160nm。且其表面形貌与一般浮雕型光栅不同，沟槽线宽大于突起线宽，且沟槽是平坦的侧面呈倒置的π状。分析了液晶层厚度对液晶分子在光栅取向层上排列的影响，发现液晶层厚度约为8μm时，液晶分子是沿光栅沟槽方向一致排列，其显微织构均匀，各点光强均匀一致，两个相同光强的状态周期为90°，周期性的微沟槽是促使液晶分子取向一致的主要原因。 这种方法通过激光全息技术并用模压全息转印的方法在液晶显示器件的玻璃基板上制备一层光栅作为取向层导引液晶分子按同一方向排列，可以作为高端液晶显示器件的取向方法，是一种非常具有开发前景的液晶取向控制技术。
舒巧珍[10]2011年在《香豆素类光敏聚合物及支化聚合物的合成与研究》文中指出本论文总共分为两大部分,第一部分内容为：香豆素类光敏聚合物的合成与性能研究,1)：设计、合成了含二硫键的香豆素衍生物(C-S-S-C),并以其与三丁基膦/水的复合体系为链转移剂,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,自由基聚合法制备了链端含香豆素光敏感基元的双亲性遥爪聚N-异丙基丙烯酰胺(C-PNIPAAm); 2):设计、合成了含三个溴原子ATRP引发点的引发剂(C-Br3),以甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯(DMAEMA)、苯乙烯(St)为单体合成了两种双亲性光敏星形聚合物——聚(甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯)C-(PDMAEMA)3和聚苯乙烯-b-聚(甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯)C-(PSt-b-PDMAEMA)3。用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、紫外-可见光分光光度计(UV-vis)、凝胶渗透色谱仪(GPC)、液相质谱联用仪(LC-MS)和核磁共振仪('H-NMR)对C-S-S-C、C-Br3及其中间产物以及三种聚合物进行结构表征,并对三种聚合物胶束的光敏性能、形态大小及光控释放行为进行研究。结果表明,C-PNIPAAm在水中可以自组装成胶束,且可通过光开关来控制水溶液中胶束的形态,因香豆素基元的可逆光二聚作用,经波长为365nm紫外光照射后形成中空球状结构,再经波长为254nm紫外光照射后由于二聚体中四元环的断裂而又重新形成最初的胶束结构,用动态激光光散射仪(DLS)和透射电镜(TME)可对这种纳米聚集体形态变化的现象进行跟踪监测。结果表明,在第一个光照循环中30-50 nm直径的胶束,经光照后可形成直径在200-350 nm之间的大囊泡结构,而经光解交联后又重新形成直径为30-50 nm的胶束结构；以荧光素为疏水性分子,当对包覆有荧光素的聚合物胶束溶液进行波长大于310 nm的紫外光照时,端基的香豆素基元发生光二聚,胶束结构发生改变,使得胶束中疏水荧光素有效地释放到水中,且DLS表明胶束的平均半径从56.6 nm增大到101.0nm。另外,经初步研究,C-(PDMAEMA)3和C-(PSt-b-PDMAEMA)3两种聚合物的胶束也表现出较优良的光响应性能。第二部分内容为：支化聚合物合成新方法的探索,设计、合成了含二硫键的苯乙烯单体(St-S-S-St),并以其为支化单体、苯乙烯(St)为聚合主单体,二氧六环为溶剂,AIBN为引发剂,在三丁基膦/水存在下,自由基聚合法合成了系列支化聚苯乙烯BPSt.用FT-IR,1H-NMR, GPC,三检测器、差示扫描量热仪(DSC)等对聚合物进行一系列结构和性能的表征。结果表明,随着聚合时支化单体加入量的增加,聚合物的重均分子量Mw逐渐增加,而其Tg呈下降趋势,说明通过该方法可成功引入支化结构。另外,通过该方法合成了支化的聚N-异丙基丙烯酰胺BPNIPAAm。
参考文献：
[1]. 紫外光敏聚合物诱导液晶分子的排列研究[D]. 梁兆颜. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所. 2000
[2]. 离子自组装制备光敏功能超分子材料[D]. 肖素芳. 上海交通大学. 2009
[3]. 光敏聚合物薄膜光化学性能及其诱导液晶分子取向性能的研究[J]. 曹进, 吴倜, 张伟民, 王占文, 张孝良. 影像科学与光化学. 2017
[4]. 苯基萘衍生物的合成及光化学性能研究[D]. 杨姣. 北京印刷学院. 2014
[5]. 肉桂酸单体光控聚合液晶取向膜的研究[D]. 于涛. 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）. 2004
[6]. 激光诱导图形化液晶取向研究[D]. 李鑫. 上海交通大学. 2007
[7]. 查耳酮衍生物的合成及光敏特性的应用研究[D]. 司政凯. 上海交通大学. 2011
[8]. 基于自组装膜的液晶光控取向研究[D]. 彭增辉. 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）. 2004
[9]. LCD中液晶分子排列及偏光织构研究[D]. 周学平. 汕头大学. 2006
[10]. 香豆素类光敏聚合物及支化聚合物的合成与研究[D]. 舒巧珍. 江南大学. 2011