Vol.36高等学校化学学报No.42015年4月 CHEMICAL JOURNAL OF CHINESE UNIVERSITIES 751~757 doi:10.7503/cjcu20141141
各向异性光交联作用对液晶在起伏光栅
表面的取向影响
郭妙才1,2,和亚宁1,王晓工1
(1.清华大学化工系高分子研究所,北京100084;2.中航复合材料有限责任公司/中航复合材料技术中心,先进复合材料重点实验室,北京100095)摘要 以含肉桂酸基团的光敏聚酰亚胺为 墨水 ,通过软印刷技术制备了一种新型的可进一步光交联的表面起伏光栅,研究了各向异性光交联对光栅热稳定性和光栅诱导液晶取向的影响.研究结果表明,在经过紫外光交联后,光栅的热稳定性有较大提高,在经过高于未交联聚酰亚胺的玻璃化转变温度31?处理2h 后,光栅形貌未发生变化.曝光前后光栅都能诱导液晶分子在表面均一沿面排列.当线性偏振紫外光的偏振方向与光栅沟槽垂直时,光交联能促进光栅对液晶的定向能力,反之则降低的定向能力.通过改变辐照光的偏振方向,调节光栅深度,能控制液晶分子在光栅上的取向方向.将这种软印刷得到的光栅用作液晶定向层,不仅可具有更好的热稳定性和定向能力,还可以调节液晶分子在光栅上的取向方向,实现多畴取向.
关键词 聚酰亚胺;各向异性光交联;液晶取向;软刻蚀;表面起伏光栅
中图分类号 O63 文献标志码 A
收稿日期:2014-12-29.网络出版日期:2015-03-27.
基金项目:国家自然科学基金(批准号:51061130556)资助.
联系人简介:王晓工,男,博士,教授,博士生导师,主要从事光电响应高分子研究.E-mail:wxg-dce@https://www.doczj.com/doc/f94162727.html,
液晶定向层是使液晶获得单一取向的关键技术.用于制备液晶定向层的材料也称为液晶定向层材料.传统制备液晶定向层的方法是用摩擦薄膜表面产生微沟槽.但摩擦法有很多缺点,如会产生大量灰尘和静电,造成液晶显示器的质量难以保证.此外,难以用此方法制备曲面定向层和得到多畴的定向来满足液晶显示器更广泛和更高清晰度的需求[1~3].液晶显示器在制造过程中需要高温处理,定向层材料的热性能也是一项重要的指标,聚酰亚胺(PI)作为一种耐高温材料,在液晶定向层领域被广泛采用[4~7].针对摩擦法制备定向层的缺限,陆续发展了不少其它的非接触方法,如激光刻蚀二偶氮表面起伏光栅定向[8~11]二线性偏振光聚合(LPP)[4,5,12~14]和软印刷光栅[7,15,16]等,其中软印刷技术是最近几年的研究热点之一,利用这种方法可以很方便地获得各种微结构[17],如表面起伏光栅(SRGs)和纳米/微米线[18]等.这种技术操作简单实用[19],而且可以应用到曲面及各种基质表面.线性偏振光技术则是另外一种备受瞩目的制备定向层的新方法.
基于多畴显示的要求,需要能够控制液晶在微小尺度中的特定取向方向,而不是整个表面的单一取向.摩擦方法制备的多方向取向定向层也已用于制备平面转换(IPS)液晶显示设备,具有更快的响应时间和较低的阈值[20].线性偏振光聚合技术(LPP)可以用来控制紫外光的偏振态,用于多畴显示的要求[12,21,22].Pan 等[21]利用LPP 技术制备了混合取向的图案,精细度可以达到2μm;Lin 等[22]利用紫外光照射控制液晶在摩擦的聚酰亚胺膜表面的取向,并对实现各种不同的调控液晶取向方向进行了较详细的介绍,包括偶氮掺杂体系[23]二线性偏振光多次曝光方法[24]及摩擦PI 表面的紫外光照射调控[25]等.
但上述定向方法都有各自的缺点,如光致二聚交联虽然能够诱导液晶分子均一取向,并且交联后材料的耐热性显著提高,但是这种光各向异性交联表面对液晶的锚定能仅有摩擦方法的1/10,而且预倾角较小,难以满足现有的液晶显示的要求.
利用偶氮表面起伏光栅的方法,偶氮聚合物通常热稳定性较低,并且对可见光有较强的吸收[9];
利用普通材料软印光栅是一种替代的方法,但制备多畴的模板成本较高,而且未经交联的材料通常耐热性也较低.
本文结合了软印刷技术和线性偏振光聚合(LPP)技术的各自优点,通过软印刷技术制备光敏聚合物SRGs,再利用LPP 技术,对SRGs 进行线性偏振紫外光曝光处理,并研究其热性能的变化和对液晶的定向性能的影响,探讨光栅表面的光致表面分子各向异性和SRGs 沟槽对液晶定向的相互影响和竞争关系,并探讨取向可控和实现多畴显示的可行性.1 实验部分
1.1 材料及处理
实验中所用光敏聚酰亚胺PI-C8O 的化学结构见图1.PI-C8O
是一种带有可光交联的肉桂酸基团Fig.1 Chemical structure of PI-C8O
的聚酰亚胺,由本实验室合成,其制备方法参见文
献[4],利用二胺单体3,3'-二氨基双酚A 和二酐单
体4,4'-六氟亚异丙基二(邻苯二甲酸酐)(6FDA)
通过缩聚反应得到含酚羟基的聚酰亚胺,然后进一
步通过和4-辛氧基肉桂酰氯的酯化反应得到含光
敏基团的聚酰亚胺PI-C8O,其玻璃化转变温度(T g )为169?.二酐单体6FDA 购自北京百灵威化学公司;3,3'-二氨基双酚A 由本实验室合成;聚二甲基硅氧烷
(PDMS)预聚物购自DOW 化学公司,其它试剂如四氢呋喃(THF)等购自北京化学试剂公司.将PI-C8O 溶解于THF 中得到质量分数为0.75%的溶液,并利用孔径为0.45μm 的过滤膜过滤得到软印
刷用的光敏聚酰亚胺溶液.1.2 基板处理镀氧化铟锡(ITO)导电玻璃和石英玻璃的表面依次利用铬酸洗液浸泡10min,然后用去离子水冲洗,在乙醇中超声5min 后,用吹风机吹干备用.其中ITO 玻璃用作印制光栅的基板和组装液晶盒,石
英玻璃用于涂膜和紫外-可见光谱(UV-Vis)测试.
1.3 模板和印章制备光栅模板在一种侧链含偶氮苯基团的环氧聚合物BP-AZ-CA 薄膜上利用Ar +激光写入制备;印章通过将PDMS 预聚物在光栅上预聚并揭下得到.BP-AZ-CA 的化学结构二光栅模板和印章制备参考文
献[18].1.4 PI-C8O 光栅的印制
将PI-C8O 的THF 溶液滴在PDMS 印章上,并移除多余的液体,再将PDMS 印章压在处理过的洁
净ITO 玻璃面上,在适当加压下保持50s.将印章揭去得到表面印制PI-C8O 的光栅.
1.5 紫外光交联用于光交联的UV 光由1个高压汞灯产生,其在365nm 处的光强为55mW /cm
2.线性偏振紫外光(LPUVL)由UV 光透过1个偏振片得到,出射光强为11mW /cm 2.对于PI 薄膜,使用紫外光照射不同的时间,测定UV-Vis 光谱.对于热处理和原子力显微镜(AFM)表征的PI-C8O 光栅进一步组装液晶
盒,利用LPUVL 照射3min(2J /cm 2).
1.6 液晶盒组装将一对经过或未经LPUVL 照射的带有PI 光栅的ITO 片利用4片25μm 厚的PI 间隔膜隔开,面对面组装在一起,保持2个光栅相互重叠并且上下面LPUVL 照射的偏振方向相互反平行,然后再用环氧基AB 胶封装.
将液晶盒和向列型液晶(5CB)均加热到40?以上,将处于各向同性状态的5CB 利用毛细作用缓慢注入液晶盒中.从制备模板到组装液晶盒的全过程见图2.257高等学校化学学报 Vol.36
Fig.2 Illustration of alignment layer fabrication through contact printing
a.Irradiation with interfering laser beams;
b.casting PDMS prepolymer against master;
c.curing and peeling off PDMS stamp;
d. inked with PI-C8O solution;
e.contact printing on the ITO glass slide;
f.peeling off the PDMS stamp and curing;
g.UV light irradiation;
h.fabricating anti-parallel assembled cell.1.7 表 征
将经UV 曝光处理或未经曝光处理的带SRGs 膜片在200?真空烘箱中[高于PI-C8O 的T g
(31?)]放置2h,自然冷却后取出.通过Nanoscope-Ⅲa 扫描探针显微仪测定AFM 照片(Tapping 模式),偏振显微镜型号为Olympus B2系列,用于观察液晶盒,光学照片通过数码相机得到(Canon IXUS 40),光强由功率计测试得到,测试波长为633nm.
2 结果与讨论
2.1 软印光栅制备及性能
液晶盒的制作过程:模板的制作,用p +p 干涉Ar +激光在BP-AZ-CA 膜上刻录SRGs(图2a).软印章的制作,即将PDMS 预聚物覆于SRGs 表面,在50~60?下聚合(图2b);聚合结束后,将PDMS 揭下即得到软印章(图2c).具有光交联特性的压印SRGs 的制备,取0.05~0.10mL 0.75%的PI-C8O 的THF 溶液滴于ITO 玻璃表面或印章表面,然后将印章压印在ITO 玻璃上(图2d,e);在一定压力下保持50s,待溶剂挥发后,揭下PDMS 软印章即得到压印光栅(图1f),并于60~70?下干燥5h.根据不同需要用UV 光或LPUVL 照射(图2g),然后以光栅互相重叠二LPUVL 偏振方向互相反平行的方式组装成液晶盒(图2h).复制的PI-C8O 光栅通过AFM 测定其表面形貌.复制的SRGs 周期和偶氮聚合物SRGs 相同,深度相近或略有下降,但复制过程具有良好的尺寸稳定性和可重复性.
PI-C8O 是一种光敏的可溶性PI,分子内存在可进行[2+2]环化交联的肉桂酰基团.图3给出了Fig.3 UV spectral change of the polyimide films during the course of irradiation with the UV light
PI-C8O 压印光栅在未曝光和经过不同能量UV 光曝光后的UV-Vis 光谱.PI-C8O 的最大吸收峰在
322nm 处,而一般肉桂酸的吸收峰在280nm 左右,造成这种较大的红移是因为对位烷氧基的推电子共
轭作用.可以看到,在UV 光照射下,C
C 双键对应的吸收峰强度迅速下降.经过4min(13.2J /cm 2)的UV 光照后,吸收峰几乎完全消失,这说明所制备的可光交联压印光栅材料具有良好的光
敏性.
在液晶显示器的生产中,需要经过高温处理的
加工步骤,因此材料的热稳定性是液晶定向层材料的一个重要指标.聚酰亚胺作为一类具有高T g 的耐高温聚合物[26,27],在液晶定向层中广泛应用.但加工性能更好的可溶性聚酰亚胺通常具有较低的T g .如在PI-C8O 中引入较长的柔性侧链后,在常见溶剂如二甲基甲酰胺,THF 和氯仿中均具有良好的溶解性,但其T g 只有169?,难以满足实际应用的3
57 No.4 郭妙才等:各向异性光交联作用对液晶在起伏光栅表面的取向影响
Fig.4 Surface relief of the printed SRGs after various treatments ■
Without any treatment;□3J /cm 2UV exposure;
▲heat treatment;△UV+heat treatment.需求.
图4为经过不同方法处理后的PI-C8O 压印光栅
经过200?(高于PI-C8O 的T g =31?)真空处理2h 后的AFM 截面分析曲线.SRGs 一般可在高于T g 的温度下擦除,而在低于T g 时相对稳定,SRGs 在不同温度下经过热处理后的
深度变化反映了其热稳定性.由图4可以看到,对于
未经过任何处理的压印光栅,在热处理后光栅深度只
有初始深度的12%,表明光栅在材料T g 以上发生擦
除.UV 光照射未对光栅的形貌和深度造成明显的影
响,但在UV 光交联后,光栅的热稳定性大大提高,在同样条件下热处理后,光栅深度和形貌几乎没有任
何变化.以上结果说明UV 光交联能大幅度提高压印光栅的热稳定性,多次压印得到的SRGs 具有良好的形貌二尺寸的稳定性和可重复性.2.2
紫外光交联对液晶取向方向的影响
Fig.5 Optical micrographs of the LC films under POM
At the dark state of region 1(A,B,C),at the bright state of region 1(A',B',C')and plots of transmitance as a function of rotating angle(A",B",C").The alignment layers were without UV light exposure(A A")or irradiated with LPUVL with the polarization perpendicular(B B")parallel to the grating direction(C C").
由于[2+2]的光交联环化反应具有对照射紫外光偏振方向的选择性.因此经过偏振紫外光照射后,表面分子交联程度具有一定的各向异性.这种各向异性也被用于作为制作液晶光定向层,通常液晶长轴在这种各向异性膜表面的排列倾向于垂直于入射LPUVL 的偏振方向.液晶在光栅表面的排布则是由弹性能最低原理决定,通常液晶长轴在无分子取向的起伏光栅表面上倾向于沿光栅沟槽方向排列.因此在两者共存时必然存在着相互竞争的关系.
图5给出了未经曝光的光栅和分别经过偏振方向垂直二平行于光栅条纹方向的LPUV 照射后的光栅及非光栅区域的液晶定向情况.图5(A)和(A")中的分界是光栅与平膜区域的分界线,其中1区为光栅,2区为无表面起伏的薄膜.当位于5(A)时,光栅区液晶处于最暗态,即液晶长轴沿光栅沟槽方457高等学校化学学报 Vol.36
向排列;图5(A')为将液晶盒转动45?后光学照片.可以看到,光栅区变成明显的亮态,表明光栅的沟槽能够诱导液晶均一地沿面排列.而在平膜区域,液晶排列是多畴无序的,没有交替的明暗变化;图5(A")给出了2个区域的转动角度和透过率(T )曲线,对于光栅区,暗态和亮态的对比度(T max /T min )为
12.8.图5(B)和(B')分别给出了经过偏振方向垂直于光栅方向UV 光照射的光栅(1区,白线为光栅的边界线)和无光栅膜(2区)的暗态和亮态的情况,可以看到2个区域都有亮态和暗态变化,表明液晶均为均一沿面排列;图5(B")为透过率随转动角度变化曲线.对于无光栅的区域,对比度为11.7,略低于图5(A)中光栅区域的对比度;而对于图5(B)中光栅区域,可以看到其暗态略微暗于无光栅区域,对比度为13,高于未光照光栅和经LPUV 照射的无光栅区域,表明2种定向机理对液晶分子的定向起到了协同作用,定向能力强于单一定向机制.
图5(C)和(C')分别给出了经过偏振方向平行于光栅方向LPUVL 照射的光栅区(1区)和无光栅区(2区)的暗态和亮态的情况,可以看到光栅区的液晶分子虽仍均一取向,但是其最暗态明显亮于图5(A)中的光栅区和图5(B)中经LPUV 照射的无光栅区域,对比度只有8.7,表明2种定向机理起到了
相互竞争作用,导致液晶定向能力下降,亮态和暗态的对比度减小.利用线性偏振光辐照法得到液晶定向层,一般锚定能只有10-6J /cm 2量级,而利用SRGs 沟槽得到的液晶定向层,锚定能则和光栅的深度周期有关.当LPUV 辐照方向和光栅方向沟槽垂直时,这2种效应造成液晶取向的方向一致,相互叠加,使液晶取向有序度提高,当LPUV 辐照方向和光栅方向沟槽平行时,这2种效应造成液晶取向的方向呈约90?角,相互竞争导致液晶取向有序度下降,表现为液晶定向对比度的下降.因此软印刷结合LPUVL 辐照技术,可以控制入射紫外光偏振方向,使具有较浅表面起伏的SRGs 也能使液晶分子具有很好的取向,以满足实际应用的要求,这种方法也可以应用于使其它类型的起伏较小的微结构表面获得能使液晶分子在其表面均一沿面排列.
由于LPUVL 的偏振方向是可控的,因此还可以通过改变LPUVL 偏振方向改变压印光栅表面分子各向异性分布状态和光栅深度,达到控制液晶在光栅表面弹性能和分子相互作用的大小和角度,实现液晶长轴在光栅上以一定的取向方位角分布,实现多畴取向的目的.
图6给出了典型的经过偏振方向和光栅沟槽方向成45?夹角时LPUVL 照射的软印光栅组装的液晶盒的偏光显微图
.
Fig.6 Micrographs of the LC films under POM
(A)The smooth film;(B)the gratings at dark state.The alignment layers were treated with LPUVL with its polarized direction 45?to the rolls of gratings.
图6(A)和(B)分别对应于PI-C8O 膜的无光栅区域和光栅区域处于最暗态时的情况,所用的软印光栅深度为81nm.从图6(A)可以看到,经过LPUVL 照射的无光栅区域,液晶长轴方向在膜区域和光栅边缘夹角约为45?,对于LPP 技术用于液晶定向,液晶长轴方向倾向于垂直LPUVL 偏振方向分布,即和光栅方向成45?角,这和图6(A)中液晶在无光栅膜区域的定向一致.而在图6(B)中光栅区域处于最暗态时,可以看到液晶在光栅上的定向略微偏离了光栅沟槽的方向,偏转角度约11?,表明经偏振方向与光栅方向夹角为45?时LPUVL 照射后,液晶长轴方向偏离了光栅方向,偏转角度约11?.557 No.4 郭妙才等:各向异性光交联作用对液晶在起伏光栅表面的取向影响
Fig.7 Aligned direction of 5CB liquid crystal on gratings as a function of SRG depth 为了更清楚地说明上述结果,通过进一步改变
光栅深度的方法改变液晶分子在光栅上分布的弹性
作用能,研究了在经偏振方向与光栅方向呈45?时,
LPUVL 曝光后,液晶长轴在光栅上的取向方向偏离光栅方向的角度值.由图7可以看到,当光栅很深
时,液晶取向方向几乎没有偏离光栅沟槽方向,而
光栅很浅时,液晶取向方向沿着LPUV 偏振方向的
垂直方向,说明可以通过控制光栅的深度来控制液
晶长轴在光栅上的取向,而且光栅深度是连续可调
控的.3 结 论
将表面起伏光栅制备技术二软印刷技术及线性偏振光聚合技术结合,得到可以进行光交联的聚酰亚胺压印SRGs.经过紫外光交联后,光栅的热稳定性大大提高,曝光前后SRGs 都能诱导液晶分子在表面均一沿面排列.研究结果表明,通过控制LPUVL 偏振方向与光栅沟槽垂直,能提高SRGs 的液晶定向能力.LPUVL 偏振方向与光栅沟槽平行时,定向能力下降,通过改变线性偏振UV 光的偏振方向和光栅深度,可以控制液晶分子在光栅上的取向方向.以这类光栅作液晶定向层,不仅具有更好的热稳定性和更好的定向能力,而且液晶分子在光栅上取向方位角都具有可控性,具有实现液晶的多畴取向的潜在应用价值.
参 考 文 献
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GUO Miaocai 1,2,HE Yaning 1,WANG Xiaogong 1*
(1.Department of Chemical Engineering ,Laboratory of Advanced Materials ,Tsinghua University ,Beijing 100084,China ;2.National Key Laboratory of Advanced Composites ,AVIC Composites Company Ltd./AVIC Composites Center ,Beijing 100095,China )Abstract Surface-relief-gratings with further photo-crosslinkable property were prepared by softlithography using photo-sensitive polyimide containing cinnamate groups as ink .The effect of anisotropic photo-crosslinking on the thermos-stability of gratings and the alignment of liquid crystal (LC)on gratings was studied.The thermos-stability of the photo-cured gratings was significantly increased.No shape deformation was observed for the gratings after treated at a temperature 31?above the glass transition temperature of the un-cured polyimide.Both the un-exposed and exposed gratings induced uniform LC alignment on their surfaces.By irradiation with linear polarized UV light perpendicular to the gratings grooves,the LC alignment was enhanced.By changing the polarized direction of the UV light and controlling the depths of gratings,the LC alignment direction on the gratings was adjusted.This study result shows that the photo-crosslinkable gratings can achieve better thermo-stability,better LC alignment and adjustable aligned direction to achieve multi-domain alignment.The above research can lead to further understanding of the LC alignment mecha-nism.Keywords Polyimide;Anisotropic photocrosslinkable;Liquid crystal alignment;Soft lithography;Surface-relief-grating (Ed.:D ,Z )
?Supported by the National Natural Science Foundation of China(No.51061130556) .7
57 No.4 郭妙才等:各向异性光交联作用对液晶在起伏光栅表面的取向影响
各向异性光交联作用对液晶在起伏光栅表面的取向影响
作者：郭妙才， 和亚宁， 王晓工， GUO Miaocai， HE Yaning， WANG Xiaogong
作者单位：郭妙才,GUO Miaocai(清华大学化工系高分子研究所，北京100084; 中航复合材料有限责任公司/中航复合材料技术中心，先进复合材料重点实验室，北京100095)， 和亚宁
,王晓工,HE Yaning,WANG Xiaogong(清华大学化工系高分子研究所,北京,100084)
刊名：
高等学校化学学报
英文刊名：Chemical Journal of Chinese Universities
年，卷(期)：2015(4)
引用本文格式：郭妙才.和亚宁.王晓工.GUO Miaocai.HE Yaning.WANG Xiaogong各向异性光交联作用对液晶在起伏光栅表面的取向影响[期刊论文]-高等学校化学学报 2015(4)
? 生物膜系统： 1、概念：细胞膜、核膜以及各种细胞器膜在组成成分和结构上很相似，在结构和功能上紧密联系，共同构成了细胞的生物膜系统。 2、作用：使细胞具有稳定内部环境物质运输、能量转换、信息传递为各种酶提供大量附着位点，是许多生化反应的场所把各种细胞器分隔开，保证生命活动高效、有序进行。 ? ? 分泌蛋白和细胞内蛋白的比较： ? 分泌蛋白 细胞内蛋白 不同点 作用部位 分泌到细胞外起作用 细胞内起作用 合成部位 内质网上的核糖体 游离的核糖体 举例 抗体、消化酶和一些激素 有氧呼吸酶、光合作用酶等 相同点 基本单位都是氨基酸，都是细胞内合成的；需要核糖体、内质网、 高尔基体、线粒体等细胞器参与合成 ? ? ? 知识点拨： 2．各种生物膜在化学组成上的联系
(1)相似性：各种生物膜在化学组成上大致相同，都主要由脂质和蛋白质组成。 (2)差异性：不同生物膜的功能不同，组成成分的含量有差异，如代谢旺盛的生物膜（如线粒体内膜）蛋白质含量高；与细胞识别有关的细胞膜糖类含餐高。 3．在结构上的联系 (1)各种生物膜在结构上大致相同，都是由磷脂双分子层构成基本骨架，蛋白质分子分布其中，具有一定的流动性。 (2)在结构上具有一定的连续性： 4．生物膜系统的功能 ??知识拓展： 1、分泌蛋白的合成、运输与分泌
2、在分泌蛋白的加工、运输过程中，内质网、高尔基体和细胞膜的膜面积变化情况如下：内质网膜面积减少，高尔基体不变，细胞膜增多。 例如（1）腺泡细胞将蛋白分泌出细胞是通过胞吐的方式实现的，分泌蛋白首先在核糖体上合成，然后经内质网和高尔基体加工，最后分泌到细胞外，这一过程需要能量，不需要细胞膜上的载体。 （2）单克隆抗体是分泌蛋白，需要经过内质网、高尔基体加工，通过细胞膜分泌到细胞外；有氧呼吸过程中O2与[H]结合生成H2O是在线粒体内膜上进行的；细胞借助细胞膜完成与外界的物质与能量的交换；遗传信息转录成mRNA在细胞核、线粒体、叶绿体内进行，该过程与生物膜无关。 例下列有关生物膜系统的说法正确的是( ) A．细胞膜、叶绿体的内膜与外膜、内质网膜与小肠黏膜都属于生物膜系统 B．所有的酶都在生物膜上，没有生物膜生物就无法进行各种代谢活动 C．生物膜的组成成分和结构都是一样的，在结构和功能上紧密联系 D．细胞内的生物膜把各种细胞器分隔开，使细胞内的化学反应不会互相干扰 答案D
液晶物性实验报告 摘要 本实验主要是对液晶的基本物理性质进行探究。在实验中测量了透过液晶盒的光强随入射光偏振方向与液晶分子主方向间角度的变化，了解了双折射效应的机制；观察液晶盒的旋光效应，测量出液晶盒的扭曲角为120度；分别测量了液晶在常黑模式和常白模式下响应时间；观察了液晶的衍射现象；并在常黑模式下设计测量了对应升压和降压过程的电光响应曲线。 关键词 液晶物性、电光效应、响应时间、液晶衍射 引言 19世纪末奥地利植物学家莱尼兹尔在测定有机化合物熔点时发现了液晶。到了20世纪20年代随着更多液晶材料的发现及技术的发展，人们对液晶进行了系统深入的研究，并将液晶分类。30年代到50年代人们对液晶的各向异性、液晶材料的电光效应等进行深入的研究。到了60年代液晶步入了使用研究阶段。自1968年海尔曼等人研制出世界上第一台液晶显示器以来，在四十年的时间里，液晶显示器以由最初在手表、计算器等“小、中型”显示器发展到各种办公自动化设备、高清晰的大容量平板显示器领域。 本实验通过对液晶盒的扭曲角，电光响应曲线和响应时间的测量，以及对液晶光栅的观察分析，了解液晶在外电场的作用下的变化，以及引起的液晶盒光学性质的变化，并掌握对液晶电光效应测量的方法。 实验原理 液晶态与普通的物质三态不同，不是所有的物质都具有这种性质。那些有较大的分子且分子的形状是杆状的物质容易形成液晶。对由杆状分子形成的液晶，根据分子排列的平移和取向的有序性可以分成三类：近晶相，向列相，胆缁相。 近晶相：分子排成层，层内分子平行排列，既有取向有序性又有重心平移周期性。 向列相：液晶分子保持平行排列状态，但分子重心混乱无序。 胆缁相：分子排列成层，层内分子取向有序，但不同层分子取向稍有变化，沿层的法线方向排列成螺旋结构。 1、液晶的介电各向异性 当外电场平行于或者垂直于分子长轴时，分子极化率不同表示为α、α⊥。当一个任意取向的分子被外电场极化时，由于α、α⊥的区别，造成分子感生电极矩的方向和外电场的方向不同，从而使分子发生转动。如果考虑到液晶内各个分子之间的相互作用以及分子与基片表面的作用，旋转将引起类似于弹性恢复力造成的反方向力矩，使得分子在转动一个角度后不再转动。因此产生电场对液晶分子的取向作用。
华北水型奎苎兰．！型 ｉｆ（ａｎ９１ｅｓ（∽■嗣卑（ｃａｎｇ（ｔｈ）以ｒｓａｎｇ ｎｋｘ＝ｓｃａｌｅｓ ０ｓｃＪ举、ｗ”” （ｔｈ卜砖墨一蜘∽川ｓａｎ舯卜ｋ¨狮ｇ（ｔｈ）书ｋｙ）； ｄ舛 ． ｎｋｘ＝ｓｃａｌｅｓ（ｓｃ）卓ｋｘ５ ｎｂ；ｓｃａｌｅｓ（ｓｅ）乩ｙ； ｅｎｄ ㈣异等篙懈篡三≯啵＂?：耋瓮慧嚣赫囊嚣嚣茹ｒＨ 图３原始模型 ２一。点燃如图４所示． 分析模型的流崔则１蜀１∥”。 角譬藏一 角度的选择主摹堡毫慧篆豢筐因子趋势和局部细节的分析＇则赞蛆Ｈ”“
第２８卷第４期蒋礼等：运用各向异性小波变换进行图像特征提取４３ 度因子来控制．对于２个互相垂直的方向，如果尺度相同，那么选择互为倒数的衰减度因子，处理的效果是相同的． ３图像特征提取 ３．１图像的细节特征提取 对一幅图像进行评测的首要目的‘，就是对其细节Ｈ１进行提取．在模型图中，虽然细节（小黑块）众多，但其排列的趋势主要是横纵２个方向．３．１．１横向细节特征提取 图５是一个横向细节特征提取图．选择日＝１Ｔ／２，ｓ蹭…＝０．１，ｓ喀…＝２：５、；等效于ｄ＝０，ｓ哲…＝２．５，ｓ喀…＝Ｏ．１．长轴是短轴的２５倍，能够按照所选择的方向突出任何细节．由图５可看出：横轴的横向细节突出得最好，纵轴其次，而斜向由于没有水平平行的细节，所以最差． ３．１．２纵向细节特征提取 由于横轴、纵轴和斜向都有明显的垂直细节，经过突出纵向细节的各向异性小波变换，其垂直细节比较清楚，如图６所示（图５～８像素均为５１２×５１２）． ３．１．３细节的精确特征提取 对于细节的全面分析，不能突出任一方向，故选用各向同性的小尺度的小波变换．此时ｓ皙一＝ｓ培。。，， 图６纵向细节图 图８横向趋势图所以无论ｐ取何值都不起作用．如图７所示，各个方向上的细节点都清晰地显示出来． ３．２图像的整体趋势分析 为了突出横向趋势，必须加大尺度，如图８所示，横轴的水平趋势一览无余，而纵轴和斜轴，均被过滤掉了，此时Ⅱ＝２，ｐ＝Ｏ，ｓ国…＝１０，ｓ培…＝１．同理，图像的纵向趋势特征如图９所示，ｎ＝２，扫＝÷， 厶ｓ瞎一＝１０，ｓ涪…＝１；图像的斜向趋势特征如图１０ ｏ 所示，口＝２，９＝÷霄，５哲…＝１０，ｓ园…＝１；为了提取 叶 折向轮廓，采用滤掉斜向信号的方法．取９＝÷，调 叶 整尺度和衰减度，得到结果如图１１所示．其中：ｎ＝２，ｓ留…＝１０，ｓ留…＝１． 图５横向细节圈 图７整体细节图 图９纵向趋势图
液晶显示屏及模块 使 用 注 意 事 项 深圳市清显电子有限公司 液晶显示器件使用注意事项目录
一、液晶显示器件使用注意事项 (1) 1.避免对器件表面施加压力 (1) 2.防止玻璃破损 (1) 3.保护插脚 (1) 4.器件防潮 (1) 5.防止划伤、污染 (2) 6.防止施加直流电 (2) 7.防紫外线 (2) 8.在规定的温度、湿度范围内使用和存储 (2) 9.防静电干扰 (3) 二、使用中的故障排除 (3) 1.字迹排除 (3) 2.隐约显示的排除 (3) 3.对比度差的排除 (3) 4.混乱显示的排除 (4) 5.全部显示的排除 (4) 6.缺笔划显示的原因及其排除 (4) 7.无规律不正常显示的排除……………………………………………………………..... .(4) 8.断续显示的排除 (4) 三、简易故障查寻 (4) 四、液晶显示模块的使用 (5) 1. 处理保护膜 (5) 2. 加装衬垫 (5) 3. 严防静电 (5) 4. 装配操作中的注意事项 (6) 5. 焊接.................................................................................................... (6) 6. 模块的使用与保养 (7) 7. 模块的存储 (8) 五、责任范围及维修…………………………………….……………………………………. ..(8) 液晶显示器件和模块的使用注意事项
液晶显示器件的特殊结构和原理，除需要特殊的安装、连接技术及采光技术外，在使用中也还有一些特殊的要求和需要特别注意的地方。 本说明书对液晶显示器件和显示模块在使用、装配、储存、维护、保养上应该特别注意的一些问题作一介绍，并对在使用中容易出现的一些故障提出一些排除技巧。 一、液晶显示器件使用注意事项 1．避免对器件表面施加压力 液晶显示器件是由两片玻璃制作的扁平盒为主体构成的，盒中间的间隙厚度仅５-８μm，且内表面覆有极精细的、能使液晶分子按一定方向取向的定向层，因此稍遇压力很容易破坏，所以装配、使用中应注意以下各点： （１）液晶显示器件表面不能加压过大，以免破坏定向层。万一加压过大，或用手大力按压了液晶显示器件中部，需起码放置半小时后再通电。 （２）装配中切记要压力均匀, 只压器件边缘，不能压中间，只能均匀用力。 2．防止玻璃破损 由于液晶显示器件是由玻璃制成，如果跌落、冲击、肯定会造成破裂，所以在整机设计时就必须考虑装配方法、装配的耐振性和耐冲击性能。 3．保护插脚 如果是插脚式液晶显示器件，则液晶显示器件应装在距线路板２mm或更远的地方，而且不能受力过大，受热过高，以免破坏连接。与玻璃连接处最大耐温不得超过80℃。管脚处不得用洗涤剂，因为在日光照射下洗涤剂会分解出CL2, 吸水后形成盐酸从而腐蚀电极。 ４．器件防潮 由于液晶显示器件属低压、微功耗的器件，液晶材料电阻率极高(达1010Ω.cm以上),故由于潮湿造成的玻璃表面导电就足以影响显示，段之间会产生“串扰”显示。在整机设计过程中应考虑防潮，机箱密封性要好，甚至到采用夹层导电橡胶条。 ５．防止划伤、污染
五，晶体的各向异性 晶体具有各向异性的原因 是由于在不同品向上的原子紧密程度不同所致。原子的紧密程度不同，意味着原子之间的距离不同，则导致原子间结合力不同，从而使晶体在不同晶向上的物理，化学和力学性能不同 具体性能 即无论是弹性模量、断裂抗力，屈服强度，还是电阻率、磁导率、线膨胀系数以及在酸中的溶解度等方面都表现出明显的差异 例如具有体心立方晶格的Fe -α单晶体 100晶向的原子密度即单位长度的原子数为a 1，110晶向为a 7.0，而111晶向为a 16.1，所以111为最大原子密度晶向，其弹性模量GPa E 290=，100晶向的GPa E 135=，前者是后者的两倍多。同样，沿原子密度最大的晶向的屈服强度，磁导率等性能，也显示出明显的优越性。 在工业用的金属材料中通常却见不到这种各向异性特征如上述Fe -α的弹性模量不论方向如何其弹性模量E 均在GPa 210左右 这是因为，一般固态金属均是由很多结晶颗粒所组成，这些结晶颗粒称为晶粒。由于多晶体中的晶粒位向是任意的，晶粒的各向异性被互相抵消，因此在一般情况下整个晶体不显示各向异性，称之为伪等向性 一般固态金属均是由很多结晶颗粒所组成这些结晶颗粒称为晶粒 图1-27为纯铁的显微组织图1-28为纯铜的显微组织 图中的每一颗晶粒由大量的位向相同的晶胞组成 晶粒与晶粒之间存在着位向上的差别如图1.29所示
凡由两颗以上晶粒所组成的晶体称为多晶体 一般金属都是多晶体 只有用特殊的方法才能获得单个的晶体即单晶体 特殊的加工工艺获得各向异性已在工业生产中得到了应用： 如果用特殊的加工处理工艺，使组成多晶体的每个晶粒的位向大致相同，那么就将表现出各向异性，这点已在工业生产中得到了应用 用特殊的工艺可以制备单个的晶体即单晶体 少数金属以单晶体形式使用 单晶铜： 伸长率高电阻率低和极高的信号传输性能，可作为生产集成电路微型电子器件及高保真音响设备所需的高性能材料 六，多晶型性 多晶型性和同素异构转变： ● 大部分金属只有一种晶体结构，但也有少数金属如Sn Be Ti Mn Fe ,,,,等具有两 种或几种晶体结构，即具有多晶型。 ● 当外部条件（如温度和压强）改变时，金属内部由一种晶体结构向另一种晶 体结构的转变称为多晶型转变或同素异构转变。 ● 如Fe 在912度以下为体心立方晶格称为Fe -α，在912~1394时具有面心立方 晶格称为Fe -γ，而从1394至熔点，又转变为体心立方晶格称为Fe -δ。 同素异构转变或多晶型转变时的体积变化： 由于不同的晶体结构具有不同的致密度，因而当发生多晶型转变时，将伴有比容或体积的突变。
液晶物性 学 号：201111141003 姓 名：邱皓川 实验日期：2013年11月22日 指导老师：廖红波 【摘 要】实验测量了液晶的扭曲角，响应时间；进行了对于液晶衍射现象的观测并估算了液晶的“光栅”光栅常数测量了升压和降压过程的光电响应曲线并测量了阈值电压、饱和电压、阈值锐度等参数。 【关键词】液晶扭曲角 响应时间 衍射 光电响应曲线 1. 引言 物质在中介相具有强烈的各向异性物理特征，同时又像普通流体那样具有一定的流动 性。这种中介相称为液晶相，那些可以出现液晶相的物质被称为液晶。 1922年法国的弗里德尔完成了液晶的分类，液晶根据分子排列的平移和取向有序性可以分为三大类：近晶相、向列相、胆甾相。二十世纪六十年代液晶材料进入实用研究阶段，1968年海尔曼等人研制了第一台液晶显示器。 本次实验主要就是研究向列相液晶的基本物理特性。通过实验得到液晶盒的扭曲角、电光响应曲线及响应时间，观察分析液晶光栅及其衍射现象，了解液晶在外场作用下光学性质的改变并掌握相关的实验方法。 2. 实验原理 2.1 液晶的介电各向异性—电场对液晶分子的取向作用 液晶介电各向异性是决定液晶分子在电场中行为的主要参数，若用//ε、⊥ε分别表示液晶平行、垂 直于分子取向的介电常数，各向异性可以用⊥-=?εεε//表示。0>?ε称为正性液晶，反之称为负性液晶。 外电场下正性液晶分子沿场方向排列，负性液晶分子垂直场方向排列。 当外电场平行于或者垂直于分子长轴时，分子极化率不同表示为⊥αα与//。当一个任意取向的分子被外电场极化时，由于分子⊥αα与//不同，造成分子感生电极矩的方向和外电场的方向不同，会产生力矩//M 与⊥M 使分子发生转动。如果考虑到液晶内各个分子之间的相互作用以及分子与基片表面的作用，上述旋转将引起类似于弹性恢复力造成的反方向力矩，分子在转动一个角度后不再转动。因此产生电场对液晶分子的取向作用。 总体来说⊥>αα//时电场使得液晶分子长轴趋于沿电场方向排列，⊥>αα//时，电场使液晶分子长轴 趋于垂直电场方向排列，这就是电场对于液晶分子的取向作用
液晶高分子材料的类型，结构特点，主要应用领域及其发展 趋势 摘要：对液晶高分子材料的类型，结构特点进行重点介绍，并对其的应用领域与发展趋势进行介绍与展望。 关键词：液晶高分子材料，高分子材料，新型高分子液晶材料， 引言：液晶高分子材料是近十儿年迅速兴起的一类新型高分子材料，它具有高强度、高模量、耐高温、低膨胀系数、低成型收缩率、低密度、良好的介电性、阻燃性和耐化学腐蚀性等一系列优异的综合性能，作为液晶白增强塑料、高性能纤维、板材、薄膜及光导纤维包覆层，被广泛应用于电子电器、航天航空、国防军工、光通讯等高新技术领域以及汽车、机械、化工等国民经济各工业部门。正是由于其优异的性能和广阔的应用前景，使得液晶高分子材料成为当前高分子科学中颇有吸引力的一个研究领域。 我国液晶高分子研究始于20世纪70年代初，1987年在上海召开的第一届全国高分子液晶学术会议标志着我国高分子液晶的研究上了一个新的台阶。此后，全国高分子液晶态学术会议每两年召开一次，共召开了8次。1994年在北京召开IUPAL国际液晶高分子会议，20世纪80年代周其凤等提出了新的甲壳型液晶高分子的概念并从化学合成和物理性质等角度给出了明确的结论，得到了国内学者的关注。而北京大学在该研究一直处于领先地位，已成功合成了上百个具有不同化学结构的甲壳型液晶高分子，并从不同的视角对其结构和性质开展了研究。 1.1液晶的发现 液晶是介于液体和晶体之间的一种特殊的热力学稳定相态，它既具有晶体的各相异性，又有液态的流动性，液晶高分子就是具有液晶性的高分子，大多数由小分子量基元键合而成，它是一种结晶态，既具有液体的流动性又具有晶体的各向异性特征。液晶的发现可以追溯到1888年，奥地利植物学家F.Reinitzer发现，把胆甾醇苯酸脂(Ch01．esteryl Benzoate，简称CB)晶体加热到145．5℃会熔融成为混浊的液体，145．5℃就是该物质的熔点，继续加热到178．5 ℃，混浊的液体会突然变成清亮的液体，而且这种由混浊到清亮的过程是可逆的。
5.2.5叠前各向异性（方位P波）裂缝检测 5.2.5.1叠前方位P波裂缝方法原理 目前已经发展起来的裂缝性油气藏勘探技术有：横波勘探、P-S转换波、多分量地震、多方位VSP、纵波AVAZ等。其中最有效的方法当属横波分裂技术。但横波采集和处理的费用极高，油田投资风险大，因此不能成为常用技术。多分量地震、多方位VSP、P-S转换波技术有不错的效果，但要么勘探成本高，要么是非常规地震采集项目，在国内现阶段难于广泛应用。因此AVAZ发展成为商业化技术。 FRS裂缝检测方法是基于纵波的一种地震检测方法，当地震P波在遇到裂缝地层产生反射时，由于P波与裂缝的方位角不同，产生的反射就不同，如图7-1，利用三维地震资料宽方位角的特点，提取不同方位角的地震P波响应特征，就可以用于检测裂缝发育的相对程度，该方法尤其对开启的高角度裂缝效果明显。 图7-1 垂直裂缝储层与三维地震方位数据采集示意图 AVAZ（或AVOZ）：即3D地震资料的振幅随偏移距（入射角）和方位角变化关系。 沈凤教授等的研究表明，地震频率的衰减和裂缝密度场的空间变化有关。沿裂缝走向方向随offset衰减慢,而垂直裂缝走向方向随offset衰减快,裂缝密度越大衰减越快。 据Thomsen的研究，AVO梯度较小的方向是裂缝走向，梯度最大的方向是裂缝法线方向，并且差值本身与裂缝的密度成正比，因此裂缝的密度可以标定出来。 Gray等的研究描述了AVAZ分析法并表明AVO随方位角的变化关系(即AVO梯度)反映了岩石硬度的变化。 Ramos等的研究表明，纵波垂直于裂缝带传播会有明显的旅行时延迟和衰减，并有
反射强度降低和频率变低等现象。 贺振华等通过岩石物理模型实验结果表明，地震P波沿垂直于裂缝方向的传播速度小于沿平行于裂缝方向的传播速度。并且地震波的动力学特征如振幅、主频、衰减等比运动学特征如速度对裂缝特征的变化更为敏感。 这些研究为AVAZ的发展奠定了基础。并且表明，利用叠前地震资料提取方位地震属性如振幅、速度、主频、衰减等检测裂缝型储层是完全可行的，比基于叠后地震资料的裂缝检测技术有更大的优越性。 根据图7-2所示的裂缝方位检测示意图，可以得出如下的裂缝检测计算流程： 图7-2 裂缝方位检测方法图示 1.在CMP道集中抽选方位道集并进行叠加。计算的方位角个数可选3~6个，要求基本均匀地分布在0°-180°范围； 2.地震属性可以采用经过标定的振幅数据，如相对波阻抗数据。对每一个方位叠加道集计算相对波阻抗。这一过程实质是量纲的标定； 3.对储层的每个CDP点，使用上述各方位角的时窗统计属性值进行椭圆拟合，计算出3个特征值：椭圆长轴长度、短轴长度、及其与X轴的夹角。然后获得椭圆扁率（长轴/短轴）； 4.根据所选地震属性对裂缝方位的响应关系，以及在正演模拟中的结果，判定该夹角如何指示裂缝方向。椭圆扁率通常指示裂缝密度分布； 5.裂缝方位分析可以选择其它属性的数据。 裂缝预测流程见图7-3，其关键步骤分述如下。
LED显示屏常用器件的介绍 1．ＩＣ的管脚功能 IC芯片分别：74HC245、74HC595、74HC138、74HC04、4953。各IC 管脚功能如下： A:74HC245功能是放大及缓冲。 20和1接电源(+5V 19脚和10脚接电源地(GND 当电源是以上接时：输入脚分别为2、3、4、5、6、7、8、9。 输出脚分别为11、12、13、14、15、16、17、18 注：2脚输入时，18脚输出。其它脚以此类推。 B：74HC138功能是8选1译码器，输出为8行。控制行数据。 第8脚GND，电源地。第15脚VCC，电源正极第1-3脚A、B、C，输入脚。第4- 6脚选通输入端，（一般第5脚为EN）9-15脚和第7脚输出端。 C：74HC595功能是8位串入串、并出移位寄存器。控制列数据。 16脚和10脚接电源（+5V），13脚和8脚接电源地（GND）。 列信号输出脚：1、2、3、4、5、6、7、15。 第一列输出脚为7脚，以此类推。另第八列输出脚为15脚。 数据信号输入脚（Din）为14，数据信号输出脚（Din）为9。 锁存信号脚（L）为12脚，移位信号脚为11脚。
D：74HC04功能是六带缓冲反相器，控制使零信号（EN）。 15脚接电源（+5V），7脚电源地（GND）。 信号输入脚为：1、3、5、9、11、13。 信号输出脚为：2、4、6、8、10、12。 E：4953行管功能是开关作用，每个行管控制2行。 1脚和3脚接电源（+5V）。 信号输入脚：2、4。 信号输出脚：5、6、7、8。5脚和6脚为一组输入， 7脚和8脚、5脚和6脚为一组输出。 TB62726与5026502416126的作用：LED驱动芯片，16位移位锁存器。 第1脚GND，电源地。第24脚VCC，电源正极第2脚DATA，串行数据输入 第3脚CLK，时钟输入.第4脚STB，锁存输入. 第23脚输出电流调整端，接电阻调整 第22脚DOUT，串行数据输出第21脚EN，使能输入第5-12脚和13- 20脚驱动输出端。 其它功能与74HC595相似，只是TB62726是16位移位锁存器，并带输出电流调整功能，但在并行输出口上不会出现高电平，只有高阻状态和低电平状态。74HC595并行输出口有高电平和低电平输出。TB62726与5026 5024的引脚功能一样，结构相似。不同点是TB62726和5026每路输出电压为5- 90毫安，502416126为3-45毫 二、LED显示屏常见信号的了解
液晶的物理特性 史立国 （北京邮电大学.应用物理系09212681） 摘要：本文主要从两个实验来研究液晶的物理特性，分别是扭曲排列液晶的电光特性实验和液晶光栅实验。在研究扭曲排列液晶的电光特性中我们采用了旋转角度为120°的STN（超扭曲向列液晶）液晶盒，以线偏振白光垂直入射液晶，由于某个波长的光无法通过检偏器从而观察到出现色散现象。并且测量出不同波长的光在通过STN之后的旋转角度。用激光照射后在白屏上将会出现衍射现象，实验观察到了不同电压下的衍射图案。通过这两个实验可以更细致的认识液晶，从而能更加理解液晶的光电电效应。 关键字：液晶；光栅；旋光色散；光栅衍射，偏振片 引言： 1888年，奥地利植物学家Reinitzer在做有机物溶解实验时，在一定的温度范围内观察到液晶。1961年美国RCA公司的Heimeier发现了液晶的一系列电光效应，并制成了显示器件。从70年代开始，日本公司将液晶与集成电路技术结合，制成了一系列的液晶显示器件，并至今在这一领域保持领先地位。液晶显示器件由于具有驱动电压低（一般为几伏），功耗极小，体积小，寿命长，环保无辐射等优点，在当今各种显示器件的竞争中有独领风骚之势。为此液晶有必要成为我们的研究性课题走进我们的实验室。其中液晶的光电特性应用尤为重要，为此我们先从其物理特性开始研究。液晶态是一种介于液体和晶体之间的中间态，它既具有液体的流动性、黏度、形变等机械性质，又具有晶体的力、热、光、电、磁等物理性质。 理论依据 一：液晶的物理特性： 当通电时导通，排列变的有秩序，使光线容易通过；不通电时排列混乱，阻止光线通过。让液晶如闸门般地阻隔或让光线穿透。 从技术上简单地说，液晶面板包含了两片相当精致的无钠玻璃素材，称为Substrates，中间夹著一层液晶。当光束通过这层液晶时，液晶本身会排排站立或 扭转呈不规则状，因而阻隔或使光束顺利通过。大多数液晶都属于有机复合物，由长棒状的分子构成。在自然状态下，这些棒状分子的长轴大致平行。将 液晶倒入一个经精良加工的开槽平面，液晶分子会顺着槽排列，所以假如那些槽非常平行，则各分子也是完全平行的 1：介电各向异性 由于液晶分子的长棒状结构，介电常数ε包括两个分量ε∥和ε⊥。Δε=ε∥－ε⊥。Δε>0称为正向液晶，Δε<0称为负向液晶。Δε的极性将决定在外加电场中液晶分子的排列方向是平行于电场还是垂直于电场。 液晶的介电各向异性决定了液晶分子在电场中的主要参数，表示平行和垂直于分子取向的介电常数，介电各向异性可用表示，可正可负。一般大于零称为正性液晶，小于零称为负性液晶。由于介电常数的差异导致分子极化率的不同，使得分子电极矩和外加电场的方向不同，这样就会使得液晶分子在外加电场的情况下发生转动，最终方向趋于和电场方向相同。 试验中使用到了液晶盒，其液晶材料被封装在两片涂有透明导电薄膜的玻璃中，玻璃的表面之经过特殊处理的，液晶分子的排列将受表面的影响。透明的电极用来给液晶施加电压, 在电场的作用下将会改变液晶分子的排列方式, 从而液晶的介电常数、折射率等就会发生改
液晶物性 姓 名：何 进 学号：201211141927 指导教师：王海燕 实验日期：12月12日 摘要： 实验主要是对液晶的各向异性、旋光性、电光效应等物理性质进行研究。在实验中，测量了液晶盒的扭曲角、电光响应曲线和响应时间，观察和分析了液晶光栅。通过实验，我们了解了液晶在有无外加电场情况下光学性质的变化，并掌握对液晶电光效应测量的方法。 关键词： 液晶，双折射，旋光性，衍射，电光效应 1 引言 19世纪末奥地利植物学家莱尼兹尔在测定有机化合物熔点时发现了液晶。液晶态介于晶体和液体之间，既具有晶体的各向异性，又具有液体的流动性。因为其特殊的物理、化学、光学特性，20世纪中叶开始被广泛应用在轻薄型的显示技术上。近十年来液晶科学获得了许多重要的发展，使得液晶得到极为广泛的应用，为当代新兴的液晶工业体系奠定了基础，同时亦促进了液晶的基础理论研究。 2 实验原理 液晶态与普通物质额三态即固态、液态、气态不同，不是所有物质的都具有的。通常，只有那些具有较大的分子、分子形状是杆形或碟形的物质才更容易具有液晶态。由杆形分子形成的液晶，其液晶相可根据分子排列的平移和去向有序性分为三大类，近晶相（smectic ）、向列相（nematic ）和胆甾相（cholesteric ）。近晶相分子排列成层，层内分子平行排列，即有去向有序性也有分子中心平移周期性；向列相液晶分子也保持平行排列状态，但分子中心混乱无序；胆甾相实际是向列相的特殊形式。分子排列成层，层内分子取向有序，不同层分子取向稍有变化，沿层的法线方向排列成螺旋结构。本实验采用的液晶是向列相液晶。 2.1 液晶的基本物理性质 2.1.1. 液晶的介电各向异性 液晶的介电各向异性是决定液晶分子在电场中行为的主要参数。电场对液晶分子的取向作用由计划各向异性决定。液晶分子没有固有的电极矩，但可以被外电场极化。由于各向异性，当外电场平行于分子长轴或垂直于分子长轴时，分子的极化率不同，分别用//α和α⊥表示。当一个任意取向的分子被外电场极化时，由于//α和α⊥的区别，造成分子感生电极矩的方向和外电场方向不同，从而使分子发生转动。对于自由分子，如果//α>α⊥，则分子将逆时针（//α方向到α⊥方向为逆时针）转动，直到长轴方向与E 重合；反之，则分子顺时针转动，直到长轴方向与E 垂直。如果考虑到液晶内各个分子之间的相互作用以及分子与基片表面的作用，上述旋转将引起类似于弹性恢复力造成的反方向力矩，使得分子在转动一个角度之后随即不再转动。总体来说，当//α>α⊥时，电场使得分子的长轴趋于沿着电场方向排列；反之，电场则是
生物膜系统运行管理 一、生物膜的培养与驯化 1、生物膜的培养（挂膜）过程必须使微生物吸附在载体上，同时还应不断供给营养物，使附着的微生物能在载体上繁殖，不被水流冲走。 2、接种液和营养液应同时投加。 3、注意控制培养液的营养比，BOD5：N：P==100:5:1。 4、当处理工业废水时，可先投加20%工业废水和80%生活废水来培养，当观察到一定的处理效果后，再逐步加大工业废水的量，直至100%。 5、挂膜方法：①闭路循环法②连续法。 二、生物膜系统运行时注意的问题 1、防止生物膜过厚 生物滤池负荷过高，使生物膜过多过厚，内部厌氧层随之增厚，可发生硫酸盐还原，污泥发黑发臭，使微生物活性降低，大块粘厚的生物膜脱落，并使滤料局部堵塞，造成布水不均匀，不堵的部位流量及负荷偏高，出水水质下降。 解决方法：①加大回流量，借助水力冲脱过厚的生物膜；②采用二级滤池串联，交替进水；③低频加水，使布水器转速减慢。 2、维持高的DO 生物膜系统中的DO值应高于悬浮活性污泥系统的。一般曝气池中DO宜控制在4mg/L左右。这是因为： ①适当提高生物膜系统内的DO，可减少生物膜中厌氧层的厚度，
增大好氧层在生物膜中所占的比例，提高生物膜内氧化分解有机物的好氧微生物的活性； ②加大曝气量后气流上升所产生的剪切力有助于老化的生物膜脱落，使生物膜厚度不致过厚，并防止因此产生的堵塞弊端； ③加大气量还有助于废水在氧化池内的扩散，改善生物膜系统内传质条件比活性污泥系统差的缺点； ④曝气量不能过高，否则除了会增加曝气时所用的电耗外，在空气释放口处的冲击力还可使附近生物膜过量脱落，带来负面影响。 3、减少SS 生物膜系统在正常运行时生物膜中微生物会不断增长繁殖，使膜逐渐增厚，并最终脱落，随出水进入二沉池。这些脱落的生物膜与活性污泥的不同之处在于絮体大小不一，大者可长达数厘米，小者仅数微米。生物膜内层是厌氧层，脱落后结构也十分松散，似解絮的活性污泥。 此外，脱落生物膜中丝状微生物所占的比例往往也较高，并因此而影响到处理效果。为了解决这些问题，我们在设计生物膜系统的二沉池时，参数选取应适当保守一些，表面负荷小一些，在必要时还可投加低剂量的絮凝剂，以减少SS，提高处理效果。 三、生物滤池的运行及管理 1、布水系统 布水系统的喷嘴需定期检查，清除喷口的污物，防止堵塞。冬天
生物一轮复习导学提纲(8) 必修一：生物膜系统 班级______ 学号_____ 姓名____________ 1．生物膜系统在细胞的生命活动中起着重要的作用。请回答： (1)细胞核的__________使基因的转录和翻译两个过程在时空上分开，细胞核和细胞质之间通过__________实现生物大分子的转运。 (2)脂溶性物质易透过细胞膜，表明细胞膜的主要成分中有__________。通常分泌到细胞膜外的蛋白质需经过__________加工和修饰后，以分泌小泡的形式排出。 (3)红细胞膜内K＋浓度是膜外的30倍，膜外Na＋浓度是膜内的6倍，维持这种K＋、Na＋分布不均匀是由膜上的__________所控制；红细胞膜上糖蛋白的糖支链具有高度的特异性，若去掉这些糖支链，就不会发生红细胞的凝集反应，说明细胞膜表面这些糖蛋白是_______________。 (4)人工生物膜的主要用途有哪些？__________(多项选择)。 A．污水处理 B．食品保存 C．海水淡化处理 D．人造器官材料 (5)与消化酶的合成和分泌有关的细胞器有_____________________________________ 。 2．细胞内的各种生物膜在结构上既有明确的分工，又有紧密的联系。结合下面关于溶酶体(一类含多种水解酶、具有单层膜的囊状细胞器)发生过程和“消化”功能的示意图，分析回答下列 问题。 (1)b是刚形成的溶酶体，它起源于细胞器a；e是由膜包裹着衰老细胞器d的小泡，而e的膜来源于细胞器c。由图示可判断：a是__________，c是__________，d是__________。 (2)f表示b与e正在融合，这种融合过程反映了生物膜在结构上具有__________特点。 (3)细胞器a、b、c、d膜结构的主要成分是__________等。 (4)细胞器膜、__________和__________等结构，共同构成细胞的生物膜系统。生物膜的研究具有广泛的应用价值，如可以模拟生物膜的__________功能对海水进行淡化处理。 3.仔细观察下图，回答下列相关问题：（注：在[ ]中标填上序号）。 （1）此图表示___________细胞的模式图，因为此细胞具有 [ ]___________而没有______________。 （2）如果该图是可以产生分泌蛋白的腺细胞，向该细胞内注射有 放射性同位素3H标记的氨基酸，放射性同位素在细胞器中出现的 顺序依次为[ ]_________、[ ]________及[ ]________。 在此过程中所消耗的能量主要由[ ]___ ____提供。 （3）[ 6 ]_____ _____与_____________形成有关。 （4）可将4中的染色质染成。
液晶的电光效应 摘要：本实验中我们主要研究液晶的物理性质如旋光性电光效应等。我们在实验中分别测量液晶盒的扭曲角及显示对比度、电光响应曲线及响应时间，观察分析液晶光栅。我们通过这些来了解液晶在外电场作用下的变化及其引起的液晶光学性质的变化，并掌握对液晶电光效应测量的方法，最后还用白光光源观察了衍射特性。 关键词：液晶电光效应、响应时间、液晶光栅 1、引言 19世纪末奥地利植物学家莱尼兹尔在测定有机化合物熔点时发现了液晶。到了20世纪20年代随着更多液晶材料的发现及技术的发展，人们对液晶进行了系统深入的研究，并将液晶分类。30年代到50年代人们对液晶的各向异性、液晶材料的电光效应等进行深入的研究。到了60年代液晶步入了使用研究阶段。自1968年海尔曼等人研制出世界上第一台液晶显示器以来，在四十年的时间里，液晶显示器以由最初在手表、计算器等“小、中型”显示器发展到各种办公自动化设备、高清晰的大容量平板显示器领域。 本次实验主要就是研究一些液晶的基本物理特性，包括各向异性旋光性等。通过实验得到液晶盒的扭曲角、电光响应曲线及响应时间，观察分析液晶光栅和白光的衍射现象，知道液晶在外场作用下光学性质的改变并掌握相关的实验方法。 2、 理论 （1）、液晶的定义及分类 1、一些物体在中介相中具有强烈的各向异性，同时又有类似于液体的流动性。 2、液晶根据分子排列和平移的取向有序性分为3类：近晶相、向列相、胆甾相。 （2）、液晶的基本物理性质： 1、液晶的介电各项异性——这是电场对液晶分子的取向作用产生的。 当外电场平行于或者垂直于分子长轴时，分子极化率不同表示为 、 。当一个任意取向的分子被外电场极化时，由于 与 的区别，造成分子感生电极矩的方向和外电场的方向不同，从而使分子发生转动。对于自由分子，如果 > 则分子旋转至长轴与E 重合；如果 < 则长轴与E 垂直。 2、液晶的光学各向异性——双折射效应。 光在液晶中传播会产生寻常光与非寻常光，表现出光学的各项异性。如果非寻常光的折射率大于寻常光的折射率，则寻常光的传播速度大表现为正光性反之则为负光性。 （3）、液晶的电光效应： 1、旋光性 如果液晶盒的上下基片成一定的角度，则两者间的分子取向将均匀扭曲。一般振动面的旋光角度与旋光物质的厚度成正比，即()d θαλ=，()αλ为旋光本领 2、电光效应 液晶在外电场的作用下，分子取向将发生改变，光通过液晶盒的偏振状态也将发生变化，此时若检偏器的透光位置不变，则系统透光强度将发生变化，透过率与外加电压的关系曲线称为电光响应曲线，它决定着液晶显示的特性。其中透过率最大与最小的比称为对比度C ，即 max min /C T T = C 越大画面越生动明亮，所以其大小直接影响到液晶显示器的显示质量。 α α⊥ α α⊥α α⊥α α⊥
液晶高分子（LCP）及其应用 摘要:液晶高分子是近几十年来迅速兴起的一类高分子材料,由于其本身具有高一系列优异的综合性能以及与信息技术、新材料和生命科学相互促进作用,已成为材料研究的热点之一。本文简要介绍了液晶高分子的类型、特性、主要应用以及液晶高分子发展趋势与展望。 关键词:液晶高分子；分类；特性；应用；发展趋势与展望 1 引言 物质在晶态和液态之间还可能存在某种中间状态，此中间状态称为介晶态，液晶是一种主要的介晶态。液晶即液态晶体，既具有液体的流动性，又具有晶体的各向异性［1］（如介电常数各向异性，折射率各向异性等）。自从1888年奥地利植物学家F.Reinitzer在合成苯甲酸胆甾醇时发现了液晶后,人们一直从事低分子液晶的研究,直至1941年提出液晶态存在于聚合物体系中,人们才开始进入了对高分子液晶的研究［2］。然而其真正作为高强度、高模量的新型材料,是在低分子中引入高聚物,合成出液晶高分子后才成为可能的。20世纪70 年代DuPont 公司首次使用各向异性的向列态聚合物溶液制出商品纤维——Fiber，紧接着纤维Kevlar 的问世及其商品化,开创了液晶高分子(以下简称LCP) 研究的新纪元。然而由于Kevlar 是在溶液中形成需要特定的溶剂,并且在成形方面受到限制,人们便把注意力集中到那些不需要溶剂,在熔体状态下具有液晶性,可方便地注射成高强度工程结构型材及 高技术制品的热致性液晶高分子上。1975 年Roviello阿首次报道了他的研究成果。次年Jackson 以聚酯为主要原料合成了第一个具有实用性的热致性芳香族共聚酯液晶,并取得了专利［3］。而今,LCP 已成为高分子学科发展的重要分支学科,由于其本身具有高强度、高模量、耐高温、低膨胀系数、良好的介电性、阻燃性等一系列优异的综合性能［4］及与信息技术、新材料和生命科学相互促进作用,已成为材料研究的热点之一。 2 液晶高分子的分类［5，6］ 2.1 第一种分类法——热致型和熔致型 按液晶形成的条件，可将高分子液晶分为热致型液晶和熔致型液晶 （1）热致型液晶通过加热而呈现液晶态的物质称为热致型液晶。多数液晶是热致型液晶。 （2）熔致型液晶因加入溶剂（在一定温度范围内）而呈现液晶态的物质其称为熔
细胞膜的概念 细胞膜又称细胞质膜。细胞表面的一层薄膜。有时称为细胞外膜或原生质膜。主要由脂类、蛋白质和糖 类组成。各成分含量分别约为50%、42%、2%~8%。此外，细胞膜中还含有少量水分、无机盐与金属离子等 。 作用: （1）分隔、形成细胞和细胞器，为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境，膜的面积大大增加，提高了 发生在膜上的生物功能 （2）屏障作用，膜两侧的水溶性物质不能自由通过 （3）选择性物质运输，伴随着能量的传递 （4）生物功能：激素作用、酶促反应、细胞识别、电子传递等 （5）识别和传递信息功能 （6）物质转运功能：细胞与周围环境之间的物质交换，是通过细胞膜的砖运动功能实现的，其主要转运 方式有以下四种。 生物膜概念\ 细胞就像一台复杂而精巧的生命机器，各个部件虽然作用不同，但是衔接得非常巧妙，因而整台机器能 够灵活运转。细胞膜、核膜以及内质网、高尔基体、线粒体等细胞器，就是这台“机器”中一些功能相 关的“部件”，它们都由膜构成，这些膜的化学组成相似，基本结构大致相同，统称为生物膜。 生物膜的作用 生物膜的形成对于生物的物质贮存及细胞间的通讯起着关键作用。膜的生物活性来自于膜自身 显著的特性：膜连接紧密但有弹性；膜自我封闭，对极性分子有选择性通透；膜的弹性允许膜在细胞生 长和运动中改变形状；暂时破裂且可自封闭的能力可保证两个细胞或两个膜状包裹物的融合。 膜不仅仅是被动的屏障，膜上含有一系列的特化蛋白质启动或催化一定的分子事件；膜上的泵 可以逆跨膜梯度移动（运送）特定的有机物和无机离子；能量转化器可以把一种形式的能量转化为另一
种形式的能量；质膜上的受体能够感受胞外信号，并转化为细胞内的分子事件。 生物膜系统概念 细胞生物膜系统是指由细胞膜、细胞核膜以及内质网、高尔基体、线粒体等有膜围绕而成的细胞器，在 结构和功能上是紧密联系的统一整体，由于细胞膜、核膜以及内质网、高尔基体、线粒体等由膜围绕而 成的细胞器都涉及到细胞膜或细胞器膜，所以通常称此系统为生物膜系统。 生物膜系统的作用 使细胞具有一个相对稳定的内环境，在细胞与环境之间进行物质运输、能量交换和信息传递的过程 中也起着决定性的作用。细胞的许多重要的化学反应都生物膜内或者膜表面进行。细胞内的广阔的膜面 积为酶提供了大量的附着位点，为各种化学反应的顺利进行创造了有利条件。第三，细胞内的生物膜把 细胞分隔成一个个小的区室，这样就使得细胞内能够同时进行多种化学反应，而不会相互干扰，保证了 细胞的生命活动高效、有序地进行。
液晶物性试验 姓名：李首卿学号：201311141049 【摘要】本实验对液晶旋光现象和双折射现象的观察以及电光响应曲线、反应时间的测量，加深了我们对液晶的介电各向异性、光学各向异性以及旋光性这三大独特性质的理解，了解了液晶在外电场作用下的变化，及其引起的液晶盒的光学性质的变化。 关键词：液晶介电各向异性光学各向异性旋光效应 一、引言 当物质处于液晶相的状态下，它具有强烈的各向异性物理特征，同时又像普通流体那样具有流动性，这些可以出现液晶相的物质被称为液晶。从1888年奥地利植物学家莱尼茨尔第一次发现这个现象，经过20世纪30年代到50年代之间对液晶物性研究的鼎盛时期，到60年代后步入实用研究阶段。不到八十年的时间，液晶已经融入了我们生活的方方面面，它深刻地改变了人类的生活，对人类产生了巨大的影响。 二、实验原理 1、液晶相：只有那些具有大分子且分子为杆状或碟形的物质才更容易具有液晶 态。由杆形分子形成的液晶，其液晶相可根据分子排列的评议和取向有序性分为三大类：近晶相、向列相和胆甾相； 2、介电各向异性：它是液晶分子在电场中行为的主要参数。ε∥为液晶平行于分 子取向的介电常数，ε⊥为液晶垂直于分子取向的介电常数。介电各向异性可用?ε=ε∥?ε⊥表示，?ε>0为正性液晶，?ε<0则为负性液晶。正性代表液晶分子沿场的方向排列，负性则代表垂直于场。电场对液晶分子的取向作用由极化各向异性决定。由于分子长轴和分子短轴的极化率并不相同，外加电场后分子将发生旋转直至电场方向与长轴方向平行或与长轴方向垂直为止。 我们再考虑到液晶内各个分子之间的相互作用以及分子与基片表面的作用，上述旋转将引起类似与弹性恢复力造成的反向力矩，使分子在转动一个角度之后不再转动; 3、光学各向异性：由于液晶分子结构的各向异性，光在液晶中传播会发生双折 射现象产生寻常光和非寻常光，表现出光学各向异性。也正是由于液晶的双折射效应，可以使入射光的偏振光状态和偏振光方向发生变化。我们可以知道液晶引入的光程差为δ=n∥?n⊥ωd/c，通过液晶的光最后以光程差决定