第7期 曹晖等：制备条件对梯形聚硅氧烷取向层光取向行为的影响 ,787 得了较大的进展，但仍存在用于光取向层的有机聚 分别将1mgmL-和3mgmL的LPS-CA- 合物基材综合性能不佳、光敏侧链结构分子设计单 30-11的甲苯溶液，用匀胶机通过旋转涂膜方法（一 一等不足，导致液晶分子的预倾角等综合取向性能 次旋涂500rmin-1,6s;二次旋涂3000rmin-1, 不理想等，因此目前大量的研究集中在光取向层基 30s)涂到洁净的氧化铟锡(IT0)导电玻璃基板上， 材的选择，光敏基团的类型、连接方式、间隔链长短 形成约50到几百nm的透明薄膜，在50℃进行热处 等结构因素对光取向层取向行为的影响；而关于制 理20min以除去残留的甲苯溶剂；使用波长为 备条件对取向层取向行为的影响的研究还较少，本 365nm的线性偏振紫外光照射所制备的薄膜；以5~ 文选择侧链接枝肉桂酸酯和对硝基偶氨苯双元光敏 8m厚的聚乙烯薄膜作为间隔垫，将两片内表面按 基团的梯形聚硅氧烷材料作为光取向材料，研究了 上述方法进行光取向处理的IT0基板组装成液晶 梯形聚硅氧烷光取向层的制备条件，包括取向剂浓 盒；在毛细作用下将向列相液晶5CB(西安瑞联近代 度、紫外光辐照度及光照时间对光取向层取向行为 电子材料有限责任公司)在稍高于其清亮点的温度 的影响 下灌入液晶盒， 采用偏光显微镜(POM,Olympus BH一2型)对 1实验 液晶盒中液晶分子的织构进行观测，定性评价液晶 采用侧链接枝肉桂酸酯和对硝基偶氨苯双元光 分子的取向程度，采用晶体旋转法(crystal rotation 敏基团（接枝率为30%）的梯形聚硅氧烷材料 method)可定量测定液晶分子的预倾角. (LPS℃A30一11)作为光取向材料[，其化学结构 2结果与讨论 式如图1所示. 2.1取向剂浓度对取向层取向行为的影响 图2为未加取向膜的液晶盒中液晶分子织构的 POM照片，以及取向剂浓度不同的涂有取向膜的液 晶盒在线性偏振紫外光（波长为365nm、强度为 5.7mWcm-2)照射35min后的液晶分子织构的 P0M照片.从图2中可以看出，用质量浓度 3mgmL取向剂溶液制备的取向层经紫外光照射 CH, 后液晶分子被诱导成垂直取向（如图2(b)所示），而 R-(CH)Si(CH ),OSi(CH,), 使用质量浓度1mg·mL取向剂溶液在相同的光 照条件下所制备的取向层诱导液晶分子形成平面取 图1含有双元光敏基团的梯形聚硅氧烷(LPS℃A30一11)的化 学结构式 向（如图2(c)所示）· Fig.1 Chemical structure of ladder-like polysiloxane containing dual 根据实验结果可知，取向剂的浓度越大，越利于 photo reactive groups (LPS CA-30-11) 诱导液晶分子形成垂直取向，目前，垂直取向的机 理还存在争议，Ichimura认为光敏基团比较易于沿 @ 图2所制备的液晶盒中液晶分子的P0M照片.(a)未加取向膜的液晶盒；(b)取向剂质量浓度为3mgmL-时所制备的液晶盒：(c)取 向剂质量浓度为1mgmL时所制备的液晶盒 Fig.2 POM micrographs of the textures of liquid erystal molecules in the prepared cells:(a)in the cell without photo alignment film;(b)in the cell with photo alignment film prepared from 3mg'mLLPS-CA-30-11:(c)in the cell with photo alignment film prepared from I mg'mL LPS-CA-30-11得了较大的进展‚但仍存在用于光取向层的有机聚 合物基材综合性能不佳、光敏侧链结构分子设计单 一等不足‚导致液晶分子的预倾角等综合取向性能 不理想等．因此目前大量的研究集中在光取向层基 材的选择‚光敏基团的类型、连接方式、间隔链长短 等结构因素对光取向层取向行为的影响；而关于制 备条件对取向层取向行为的影响的研究还较少．本 文选择侧链接枝肉桂酸酯和对硝基偶氮苯双元光敏 基团的梯形聚硅氧烷材料作为光取向材料‚研究了 梯形聚硅氧烷光取向层的制备条件‚包括取向剂浓 度、紫外光辐照度及光照时间对光取向层取向行为 的影响． 图2 所制备的液晶盒中液晶分子的 POM 照片．（a） 未加取向膜的液晶盒；（b） 取向剂质量浓度为3mg·mL —1时所制备的液晶盒；（c） 取 向剂质量浓度为1mg·mL —1时所制备的液晶盒 Fig．2 POM micrographs of the textures of liquid crystal molecules in the prepared cells：（a） in the cell without photo-alignment film；（b） in the cell with photo-alignment film prepared from 3mg·mL —1LPS-CA-30-11；（c） in the cell with photo-alignment film prepared from 1mg·mL —1 LPS-CA-30-11 1 实验 采用侧链接枝肉桂酸酯和对硝基偶氮苯双元光 敏基团 （接枝率为 30％） 的 梯 形 聚 硅 氧 烷 材 料 （LPS—CA—30—11）作为光取向材料［4］‚其化学结构 式如图1所示． 图1 含有双元光敏基团的梯形聚硅氧烷（LPS—CA—30—11）的化 学结构式 Fig．1 Chemical structure of ladder-like polysiloxane containing dual photo-reactive groups （LPS—CA—30—11） 分别将1mg·mL —1和3mg·mL —1的 LPS—CA— 30—11的甲苯溶液‚用匀胶机通过旋转涂膜方法（一 次旋涂500r·min —1‚6s；二次旋涂3000r·min —1‚ 30s）涂到洁净的氧化铟锡（ITO）导电玻璃基板上‚ 形成约50到几百 nm 的透明薄膜‚在50℃进行热处 理20min 以除去残留的甲苯溶剂；使用波长为 365nm的线性偏振紫外光照射所制备的薄膜；以5～ 8μm厚的聚乙烯薄膜作为间隔垫‚将两片内表面按 上述方法进行光取向处理的 ITO 基板组装成液晶 盒；在毛细作用下将向列相液晶5CB（西安瑞联近代 电子材料有限责任公司）在稍高于其清亮点的温度 下灌入液晶盒． 采用偏光显微镜（POM‚Olympus BH—2型）对 液晶盒中液晶分子的织构进行观测‚定性评价液晶 分子的取向程度．采用晶体旋转法（crystal rotation method） ［5］定量测定液晶分子的预倾角． 2 结果与讨论 2∙1 取向剂浓度对取向层取向行为的影响 图2为未加取向膜的液晶盒中液晶分子织构的 POM 照片‚以及取向剂浓度不同的涂有取向膜的液 晶盒在线性偏振紫外光（波长为365nm、强度为 5∙7mW·cm —2）照射35min 后的液晶分子织构的 POM 照 片．从 图 2 中 可 以 看 出‚用 质 量 浓 度 3mg·mL —1取向剂溶液制备的取向层经紫外光照射 后液晶分子被诱导成垂直取向（如图2（b）所示）‚而 使用质量浓度1mg·mL —1取向剂溶液在相同的光 照条件下所制备的取向层诱导液晶分子形成平面取 向（如图2（c）所示）． 根据实验结果可知‚取向剂的浓度越大‚越利于 诱导液晶分子形成垂直取向．目前‚垂直取向的机 理还存在争议．Ichimura 认为光敏基团比较易于沿 第7期 曹 晖等： 制备条件对梯形聚硅氧烷取向层光取向行为的影响 ·787·