1 东华大学 信息科学与技术学院，上海 201620
2 香港科技大学 先进显示与光电技术国家重点实验室，香港 999077
光驱动液晶显示（optically driving liquid crystal display，ODLCD）通过偏振光控制液晶分子的取向来实现显示功能，它已经被广泛应用在各种光电器件中。然而，由于ODLCD较大的擦写时间和响应时间，它在实际应用中仍然受到了一定的限制。本文在ODLCD的光取向层azo dye（SD1）中掺杂了氧化镍（NiO）纳米粒子，并探究了NiO纳米粒子对ODLCD的擦写时间和响应时间的影响。同时，利用扫描电镜、透射电镜和原子力显微镜研究了NiO在SD1取向层的分布和微观形貌。实验结果表明，随着NiO浓度增加，NiO在SD1薄膜的粒径逐渐变大。在不同质量比（1∶0到1∶0.1）的SD1-NiO中，质量比为1∶0.08的SD1-NiO制备的ODLCD具有最小为6.8 s的擦写时间。此外，对于传统的电驱动液晶显示（liquid crystal display，LCD）应用中，掺杂比为1∶0.02的SD1-NiO所制备的ODLCD的响应时间被降低5 ms。
光驱动液晶显示 光控取向 氧化镍 擦写时间 响应时间 optically driving liquid crystal display photo-alignment nickel oxide rewriting time response time
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 应用光学国家重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学 材料与光电研究中心, 北京 100049
3 东北师范大学 物理学院, 吉林 长春 130033
微偏振阵列是分焦平面偏振计的核心元件。相较于纳米线栅阵列, 液晶偏振阵列有着设计灵活、工艺简便、性能稳定等独特优势, 有望实现高性价比、高精准度的偏振测量与成像。本文综述了近年来国内外科研团队针对液晶微偏振阵列展开的研究, 系统阐述了基于宾主型、偏振旋转型和相位延迟型3大类液晶偏振阵列的器件结构和工作原理, 不同的液晶排列结构可以实现从单一线偏振到全Stokes矢量的测量和成像, 最后讨论了液晶微偏振阵列与偏振探测技术相结合的发展趋势和应用中面临的挑战。
液晶器件 微偏振阵列 光控取向 分焦平面偏振成像 liquid crystal device micropolarizer array photoalignment division of focal-plane polarization imaging
1 武汉工程大学 计算机科学与工程学院，湖北武汉430205
2 智能机器人湖北省重点实验室，湖北武汉43005
3 华中科技大学 化学与化工学院，湖北武汉400074
4 武汉工程大学 邮电与信息工程学院，湖北武汉30205
为解决传统光场相机空间带宽积偏低的问题，提出了一种基于液晶扩散片的光场成像系统。使用光控取向技术进行取向，克服了传统摩擦取向所产生的杂质、静电与物理性损伤等缺陷，制备出适用于光场成像的电控可调液晶扩散片；通过改变液晶扩散片的外加电压，获得了不同电压下的光场信息；通过适配液晶扩散片的成像算法，将高透过率时光场的细节信息与低透过率时光场的散射光强度融合，获得了均衡光强与细节的高分辨率光场信息。与传统光场成像系统相比，所提方法获得的高分辨率光场图像的峰值信噪比整体提升约4.98%，而且成本低、制备简便，实现便捷，有利于制作出高性价比的光场相机，实现高分辨率光场成像。
光场成像 液晶扩散片 光控取向 空间带宽积 light field imaging liquid crystal diffuser light-controlled orientation spatial bandwidth product
1 南京中电熊猫平板显示科技有限公司, 江苏 南京 210033
2 南京中电熊猫液晶显示科技有限公司, 江苏 南京 210033
3 咸阳彩虹光电科技有限公司, 陕西 咸阳 712000
传统偏光片技术所制备的是外置型偏光片, 由于其贴附于显示屏表面, 使显示器的厚度增加, 透光率下降。为了满足对偏光片薄型化、高透过率、低成本以及柔性显示等要求, 开发内置型偏光片成为新型显示特别是柔性显示发展的一个重要方向, 其中作为内置型偏光片的主流技术的光控取向和纳米压印技术, 由于其无静电、无粉尘污染、更精确可控微小区多筹取向能力以及低成本、大面积制备的优点, 在显示领域备受关注。本文重点综述了近几年利用光控取向和纳米压印两种制造技术在内置偏光片中的开发与应用进展, 并对目前该两种技术仍存在的问题进行了讨论, 为内置偏光片的工业化生产提供思路。
光控取向 纳米压印 内置型偏光片 信息显示 photoalignment technology nanoimprint in-cell polarizer information display
1 广东工业大学 信息工程学院, 广东 广州 510006
2 精电(河源)显示技术有限公司, 广东 河源 517000
3 博罗康佳精密科技有限公司, 广东 惠州 516000
通过使用光控取向技术和多种成分的手性液晶, 观察到了液晶系统在外电场激发下的微观周期结构。这种周期结构的形貌强烈依赖于表面取向结构、手性掺杂浓度以及驱动电场属性。特别是随着掺杂手性浓度的增加, 微结构的周期方向发生大幅度的改变。本文的工作是对传统的非手性液晶光控领域的一个扩展, 可望实现光场、电场和浓度场等多重调节的液晶光栅, 其周期取向能够大角度调节。这种可调光栅有望在图像处理、光开关、光束调制等其他光通信领域发挥重要的作用。
液晶 光栅 光控取向 手性 阈值电压 liquid crystal gratings photoalignment chiral threshold voltage
1 北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
2 香港科技大学 先进显示与光电子技术国家重点实验室,香港 999077
铁电液晶因具有低电压驱动下的微秒级响应, 近年来得到科研工作者的广泛关注, 且有望应用于下一代显示及光子学器件领域。本文介绍3种典型铁电液晶光电模式, 分别为表面稳定型(surface stabilized ferroelectric liquid crystal, SSFLC)、螺旋形变型(deformed helix ferroelectric, DHF)及电致解旋型(electrically suppressed helix, ESH)。对各光电模式的工作原理及对应的电光效应进行详细阐述, 如双稳及多稳态响应、连续灰阶调制、高对比度开关等。同时, 光控取向技术在铁电液晶器件中发挥着至关重要的作用。相较于传统摩擦取向层, 光控偶氮染料取向层可实现非接触的、锚定能有效控制的铁电液晶取向, 这为铁电液晶器件的无缺陷、大面积均匀取向提供前期基础。因此, 高对比度、高分辨率、快响应的铁电液晶器件在未来的场序彩色显示、微型显示、2D/3D显示等领域有着广阔应用前景。
铁电液晶 光控取向 快响应 液晶显示 液晶光学器件 ferroelectric liquid crystal photo-alignment fast response time display photonic devices
1 香港科技大学 先进显示与光电子技术国家重点实验室, 香港 999077
2 香港城市大学 功能光子研究中心, 香港 999077
介绍了液晶分子的光控取向技术和半导体量子棒均匀定向的方法。该方法可以将高亮度、核/壳结构的CdSe/CdS量子棒与液晶单体相互结合, 通过定向排列液晶单体来实现对量子棒的定向排 列, 并利用紫外光聚合固化, 形成包裹量子棒的液晶聚合物薄膜。通过对高偏振荧光量子棒的光学表征, 展现出高排列序参数。在应用方面, 液晶聚合物中的量子棒可在微米尺度(低至2 μm)内进 行多畴取向, 展现出在光子学和保密领域中的应用前景; 结合量子棒/液晶聚合物(QR/LCP)薄膜与液晶显示技术, 可用于新式光学驱动荧光显示设备; 用于现代液晶显示设备中的量子棒亮度增益膜, 在增强色彩表现(>100% NTSC)的同时, 又能提高显示器的光学效率(>8%)。
半导体量子棒 光控取向 偏振荧光 液晶 多畴取向 semiconductor quantum rods photo-induced alignment polarized emission liquid crystal pattern alignment
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 , 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
在实际的制备过程中, 不可避免地存在非等光强正交圆偏振光制备液晶偏振光栅的情况。为了探究这种情况对制备出的液晶偏振光栅的衍射特性有何影响, 本文首次从理论上, 利用琼斯矩阵法推导计算出该情况下液晶偏振光栅的衍射特性。首先, 计算出两束非等光强正交圆偏振光叠加后的偏振态分布。其次, 利用斯托克斯参数表征叠加光场对光控取向膜的折射率响应矩阵。最后, 以该响应矩阵为基础, 求得液晶偏振光栅的2×2琼斯矩阵。结果表明, 非等光强正交圆偏光制备的液晶偏振光栅理论上可以实现0级和1级的光强分布同时受液晶盒盒厚和入射光偏振态的调制, 实现0级或±1当中任意级次衍射效率可达100%。在非等光强正交圆偏振光情况下, 制备出的液晶偏振光栅依然具有良好的光学特性。
液晶 光栅 琼斯矩阵 光控取向 liquid crystal grating Jones calculus photoalignment
1 许昌学院 河南省微纳米能量储存与转换材料重点实验室,新材料与能源学院 表面微纳米材料研究所,河南 许昌 461000
2 全北国立大学 应用材料研究所 高分子纳米学院,韩国 全州 561-756
3 中南民族大学 催化材料科学湖北省暨国家民委-教育部共建重点实验室,湖北 武汉 430074
采用反应性液晶通过光聚合反应与聚芳醚光取向膜复合方法,制备了平面转换（In-plane switching,IPS）液晶显示器件,并在高温状态下对其光电显示和取向稳定性能进行了研究。结果显示,与单一聚芳醚光取向膜相比,利用复合光取向膜制备的IPS器件在高温状态下的光电显示和液晶取向稳定性能都得到了明显提高,在65 ℃明亮显示20 h无液晶取向变化,在120 ℃维持2 h无明显光量渗透。在线偏振紫外光下,光敏聚芳醚薄膜发生各向异性光交联反应,其交联程度最高可达67.4%。SEM分析结果发现,反应性液晶单体在UV光照射下,在聚芳醚光取向膜表面上发生了各向异性光聚合反应,沿先前光取向方向形成长度为0.4 μm左右的棒状聚合物,有效限制了光取向膜中未交联的柔性基团的活动能力,进而有效增强了复合取向膜对液晶的取向稳定性。
光敏聚芳醚 光控取向 反应性液晶 光取向稳定性 photosensitive poly(arylene ether) photoalignment reactive mesogeons alignment stability
1 华东理工大学 理学院 物理系,上海 200237
2 香港科技大学 先进显示与光电技术国家重点实验室合作伙伴,香港
液晶光控取向技术是一种通过偏振光照射来实现液晶取向的非接触式方法,不同于摩擦取向法,它具有无污染、无静电、易实现微区多畴取向等优点,因此引起了世界各地科研工作者的广泛关注。本文综述了液晶光控取向技术的研究现状和最新进展,简略地阐述了一些光控取向技术的基本原理以及液晶光控取向材料的工作机理。本文重点介绍了目前光控取向研究中比较新颖的一种光诱导偶氮染料取向的方法,并且从液晶光控取向在曲面及柔性基底、光数据处理及高空间分辨率的光处理系统、具有复杂几何图形取向的液晶光学元器件、3D光可擦写及铁电液晶显示器、光学滤光器和其他光控取向材料这六个方面列举了一些液晶光控取向技术的最新应用。
液晶 光控取向 各向异性 偏振光 偶氮染料 liquid crystal photoalignment anisotropic polarized light azo-dye
