于美娜等：缺陷控制对胆甾相液品材料双稳态性能的影响及其应用 7 (a) (1s) (10s) (30s) (60s) A4 A4 A4 A4 (1s) (10s) (30s) (60s) (b)100 80 -Al (P-Fc,45 V) -A1(Fc-P,65V) -A4(P-Fc,45V) 60 -A4(Fc-P,80V) 40 0 20 40 60 80 100 120 Time/s 图7焦锥态随时间的变化.(a)偏光织构：(b)透过率 Fig.7 Time evolution of the focal conic state:(a)POM texture;(b)transmittance 有利于平面态保持完美排列与快速回复，其透过 示.图中结果表明，液晶盒厚度对平面态透过率影 率更高；但同时强锚定力会破坏焦锥态的稳定性， 响不大，而对焦锥态透过率的影响较大，随着盒厚 为焦锥态转变为平面态提供外部能量，因而焦锥 增加，焦锥态的透过率逐渐降低，也即焦锥态稳定 态的光散射较弱而透过率较高.弱的平面取向有 性增强.这是因为，表面PI取向层对液晶分子的 利于焦锥态稳定，但对平面态会有一定影响，因此需 取向作用受距离影响，越靠近取向层的分子，受到 要平衡二者关系，选取具有适当锚定强度的取向 的锚定力越大，远离取向层靠近液晶盒中间层的 层.例如本实验中，质量分数为0.5%的P2555具 分子则仅能感受附近液晶分子的作用，受表面取 有较好的平衡效果，样品的透过率对比度约为70. 向的影响作用较小，处于取向层“无效作用区”，随 100 着盒厚增加，不受取向层强作用的分子比例增加， Fc-P 因而越有利于焦锥态的稳定.因此，增加液晶盒厚 90 圈-P一Fc 度是有效减弱平行取向层影响的方案，但随着盒 80 厚增加，平面态和焦锥态切换的电压会增加，因而 70 需要根据实际电压要求对盒厚进行调整 2 2.3.3聚合物的影响 聚合物对液晶态的稳定具有重要作用.液晶 性可聚合单体如RM257(结构如图1所示)具有与 液晶相似的分子结构特征，即中间为刚性结构，两 0.1 0.5 1.0 2.0 PI mass fraction/ 端带有柔性基团，因而会倾向于按照液晶分子的 图8PI取向液质量分数对透过率的影响 取向方式进行排列，聚合后形成的聚合物网络与 Fig.8 Transmittance curve as a function of PI mass fraction 液晶分子之间的弹性相互作用倾向于保持原有的 2.3.2液晶盒厚度的影响 液晶取向.此外，部分聚合物会进入缺陷内部以降 不同液晶盒厚度样品的透过率性质如图9所 低能量，从而起到稳定缺陷的作用，这在蓝相液晶有利于平面态保持完美排列与快速回复，其透过 率更高；但同时强锚定力会破坏焦锥态的稳定性， 为焦锥态转变为平面态提供外部能量，因而焦锥 态的光散射较弱而透过率较高. 弱的平面取向有 利于焦锥态稳定，但对平面态会有一定影响，因此需 要平衡二者关系，选取具有适当锚定强度的取向 层. 例如本实验中，质量分数为 0.5% 的 PI2555 具 有较好的平衡效果，样品的透过率对比度约为 70. PI mass fraction/% 0 0.1 0.5 1.0 2.0 0 1 2 70 80 90 100 Fc—P P—Fc Transmittance/ % 图 8    PI 取向液质量分数对透过率的影响 Fig.8    Transmittance curve as a function of PI mass fraction 2.3.2    液晶盒厚度的影响 不同液晶盒厚度样品的透过率性质如图 9 所 示. 图中结果表明，液晶盒厚度对平面态透过率影 响不大，而对焦锥态透过率的影响较大，随着盒厚 增加，焦锥态的透过率逐渐降低，也即焦锥态稳定 性增强. 这是因为，表面 PI 取向层对液晶分子的 取向作用受距离影响，越靠近取向层的分子，受到 的锚定力越大，远离取向层靠近液晶盒中间层的 分子则仅能感受附近液晶分子的作用，受表面取 向的影响作用较小，处于取向层“无效作用区”. 随 着盒厚增加，不受取向层强作用的分子比例增加， 因而越有利于焦锥态的稳定. 因此，增加液晶盒厚 度是有效减弱平行取向层影响的方案，但随着盒 厚增加，平面态和焦锥态切换的电压会增加，因而 需要根据实际电压要求对盒厚进行调整. 2.3.3    聚合物的影响 聚合物对液晶态的稳定具有重要作用. 液晶 性可聚合单体如 RM257（结构如图 1 所示）具有与 液晶相似的分子结构特征，即中间为刚性结构，两 端带有柔性基团，因而会倾向于按照液晶分子的 取向方式进行排列，聚合后形成的聚合物网络与 液晶分子之间的弹性相互作用倾向于保持原有的 液晶取向. 此外，部分聚合物会进入缺陷内部以降 低能量，从而起到稳定缺陷的作用，这在蓝相液晶 (a) (b) 100 80 60 40 20 0 0 20 40 60 Time/s Transmittance/ % 80 100 120 A1 (1 s) A1 (10 s) A1 (30 s) A1 (60 s) 200 μm A4 (1 s) A4 (10 s) A4 (30 s) A4 (60 s) A1 (P—Fc, 45 V) A1 (Fc—P, 65 V) A4 (P—Fc, 45 V) A4 (Fc—P, 80 V) 图 7    焦锥态随时间的变化. （a）偏光织构；（b）透过率 Fig.7    Time evolution of the focal conic state: (a) POM texture; (b) transmittance 于美娜等： 缺陷控制对胆甾相液晶材料双稳态性能的影响及其应用 · 7 ·