D0I:10.13374/1.issnl00103.2008.07.080 第30卷第7期 北京科技大学学报 Vol.30 No.7 2008年7月 Journal of University of Science and Technology Beijing Ju.2008 制备条件对梯形聚硅氧烷取向层光取向行为的影响 曹 晖)王影)黄维)李克轩)谢萍)朱思泉)杨槐) 1)北京科技大学材料科学与工程学院，北京1000832)中国科学院化学研究所高分子物理与化学国家重点实验室，北京100080 3)首都医科大学附属北京同仁医院眼科中心，北京100730 摘要选用侧链含有双元光敏基团的梯形聚硅氧烷材料作为光取向材料，采用偏光显微镜(P0M)及晶体旋转法，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的取向行为的影响·结果表明，取向 剂浓度越大，光敏基团更易于组装成垂直取向状态，进而诱导液晶分子形成垂直取向的分子排列方式·在一定的紫外光辐照 度范围内可以有效地引起偶氨苯光敏基团的面内、面外异构化及再取向，有利于取向层诱导液晶分子形成平面取向的分子排 列方式·紫外光光照时间的增加有利于取向层诱导液晶分子形成平面取向的分子排列方式· 关键词梯形聚硅氧烷：光取向：平面取向：垂直取向：光敏基团 分类号TN104.3 Effects of prepared conditions on the photo-alignment behavior of the ladder-like polysiloxane film CAO Hui),WANG Ying),HUA NG Wei),LI Kexuan),XIE Ping2),ZHU Siquan).YANG Huai) 1)School of Materials Science and Engineering.University of Science and Technology Beijing Beijing 100083.China 2)State Key Laboratory of Polymer Physics and Chemistry,Institute of Chemistry.Chinese Academy of Sciences.Beijing 100080,China 3)Beijing Tongren Eye Center.Beijing Institute of Ophthalmology.Capital University of Medical Science.Beijing 100730.China ABSTRACT Photo-alignment materials were prepared from ladder-like polysiloxane materials containing dual photo-reactive groups. The effects of solution concentration,irradiance and irradiation time on the photo-alignment behavior of the ladder-like polysiloxane film were investigated by polarized optical microscopy (POM)and the crystal rotation method.It was found that photo-reactive groups were prone to form homeotropic alignment with the increase of the solution concentration.and then it could induce liquid crys- tal molecules to form homeotropic alignment.The isomerization and reorientation both in and out of plane of azobenzene groups could be achieved within a suitable irradiance range,and then it was beneficial to the formation of in-plane alignment of liquid crystal molecules.Increasing the irradiation time availed the formation of in-plane alignment of liquid crystals molecules. KEY WORDS ladder-like polysiloxane:photo-alignment:in-plane alignment:homeotropic alignment:photo-reactive group 在液晶显示器(LCD)的生产过程中，液晶分子 先，摩擦法会产生灰尘和静电，从而降低了成品率； 的取向是液晶显示的关键技术之一，直接影响到 其次，摩擦法只适用于平板表面，对于形状不规则的 LCD的显示品质。目前，摩擦法由于具有工艺成熟、 表面则难以实施.20世纪90年代初，Gibbons!円和 生产过程简单、成本低廉、易于大面积化等优点而被 Schadt2一3]等提出了利用线性偏振光诱导光敏性分 广泛应用于扭曲向列相液晶显示器(TN一LCD)、超 子取向的取向技术，光取向技术作为一种非接触的 扭曲向列相液晶显示器(STN-LCD)以及薄膜晶体 液晶分子定向方法，克服了摩擦法的缺点，被认为是 管液晶显示器(TFT-LCD)的生产中.虽然摩擦法 一种具有巨大潜在应用价值的新型取向技术 已得到大规模的应用，但仍具有一定的局限性，首 目前，尽管液晶分子光取向技术的研究已经取 收稿日期：2008-02-28修回日期：2008-04-22 基金项目：教有部重点资助项目(N。-104187):北京市科委科技计划资助项目(No-Y0405004040121):高等学校博士点基金资助项目(No· 20050008036) 作者简介：曹晖(1977一)，男，讲师，博士，Email:caohui@mater-nstb-cdu-cn:杨愧(l965一)，男，教授，博士生导师
制备条件对梯形聚硅氧烷取向层光取向行为的影响 曹 晖1） 王 影1） 黄 维1） 李克轩1） 谢 萍2） 朱思泉3） 杨 槐1） 1） 北京科技大学材料科学与工程学院北京100083 2） 中国科学院化学研究所高分子物理与化学国家重点实验室北京100080 3） 首都医科大学附属北京同仁医院眼科中心北京100730 摘 要 选用侧链含有双元光敏基团的梯形聚硅氧烷材料作为光取向材料采用偏光显微镜（POM）及晶体旋转法研究了梯 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的取向行为的影响．结果表明取向 剂浓度越大光敏基团更易于组装成垂直取向状态进而诱导液晶分子形成垂直取向的分子排列方式．在一定的紫外光辐照 度范围内可以有效地引起偶氮苯光敏基团的面内、面外异构化及再取向有利于取向层诱导液晶分子形成平面取向的分子排 列方式．紫外光光照时间的增加有利于取向层诱导液晶分子形成平面取向的分子排列方式． 关键词 梯形聚硅氧烷；光取向；平面取向；垂直取向；光敏基团 分类号 T N104∙3 Effects of prepared conditions on the photo-alignment behavior of the ladder-like polysiloxane film CA O Hui 1）W A NG Y ing 1）HUA NG Wei 1）LI Kexuan 1）XIE Ping 2）ZHU Siquan 3）Y A NG Huai 1） 1） School of Materials Science and EngineeringUniversity of Science and Technology BeijingBeijing100083China 2） State Key Laboratory of Polymer Physics and ChemistryInstitute of ChemistryChinese Academy of SciencesBeijing100080China 3） Beijing Tongren Eye CenterBeijing Institute of OphthalmologyCapital University of Medical ScienceBeijing100730China ABSTRACT Photo-alignment materials were prepared from ladder-like polysiloxane materials containing dual photo-reactive groups． T he effects of solution concentrationirradiance and irradiation time on the photo-alignment behavior of the ladder-like polysiloxane film were investigated by polarized optical microscopy （POM） and the crystal rotation method．It was found that photo-reactive groups were prone to form homeotropic alignment with the increase of the solution concentrationand then it could induce liquid crystal molecules to form homeotropic alignment．T he isomerization and reorientation both in and out of plane of azobenzene groups could be achieved within a suitable irradiance rangeand then it was beneficial to the formation of in-plane alignment of liquid crystal molecules．Increasing the irradiation time availed the formation of in-plane alignment of liquid crystals molecules． KEY WORDS ladder-like polysiloxane；photo-alignment；in-plane alignment；homeotropic alignment；photo-reactive group 收稿日期：2008-02-28 修回日期：2008-04-22 基金项目：教育部重点资助项目（No．104187）；北京市科委科技计划资助项目（No．Y0405004040121）；高等学校博士点基金资助项目（No． 20050008036） 作者简介：曹 晖（1977—）男讲师博士E-mail：caohui＠mater．ustb．edu．cn；杨 槐（1965—）男教授博士生导师 在液晶显示器（LCD）的生产过程中液晶分子 的取向是液晶显示的关键技术之一直接影响到 LCD 的显示品质．目前摩擦法由于具有工艺成熟、 生产过程简单、成本低廉、易于大面积化等优点而被 广泛应用于扭曲向列相液晶显示器（TN—LCD）、超 扭曲向列相液晶显示器（STN—LCD）以及薄膜晶体 管液晶显示器（TFT—LCD）的生产中．虽然摩擦法 已得到大规模的应用但仍具有一定的局限性．首 先摩擦法会产生灰尘和静电从而降低了成品率； 其次摩擦法只适用于平板表面对于形状不规则的 表面则难以实施．20世纪90年代初Gibbons ［1］和 Schadt ［2—3］等提出了利用线性偏振光诱导光敏性分 子取向的取向技术．光取向技术作为一种非接触的 液晶分子定向方法克服了摩擦法的缺点被认为是 一种具有巨大潜在应用价值的新型取向技术． 目前尽管液晶分子光取向技术的研究已经取 第30卷 第7期 2008年 7月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．30No．7 Jul．2008 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2008．07．050
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 —16s；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（POMOlympus 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·
,788 北京科技大学学报 第30卷 垂直于光电场的方向取向，随后逐渐调整为沿着线 较大限制；而在侧挂方式下，光敏基团两端都可以自 性偏振光的入射方向取向]，但是，根据 由旋转，且光敏基团分子轴的初始方向更接近平行 Yaroshchuk等人的报道[门，光诱导取向膜表面光敏 于基板，因此能更大程度吸收垂直入射的紫外光能 基团的自组装是导致液晶分子垂直取向的真正原 量发生光反应 因.Yaroshchuk等人提出的此种理论认为分子具有 图4为LPS℃A-30-11光取向层诱导液晶分 自组织本性，而光照射只是起到了激发分子运动的 子产生的预倾角与辐照度的关系，从图4可以看 作用，同时分子运动又加快了本体与表面分子的自 出，辐照度不同所诱导液晶分子排列的预倾角也不 组织过程，这意味着光就像化学反应中的催化剂一 同.在2.0~7.0mWcm2范围内，预倾角先是随 样只是起到了激发与加快分子自组织的作用，取向 着辐照度的增加而增大，在5.7mWcm2左右达到 剂的浓度越大越利于自聚集成畴，空间较小则分子 最大值，随后减小.一种可能的解释为：起初较小的 运动受到一定的限制，当受到光激发时光敏基团更 辐照度无法有效地引起足够程度的光敏基团的光反 易于组装成垂直取向状态，由于分子间的各种相互 应及再取向，因此无法得到均匀的平面取向；而随着 作用，从而诱导液晶分子也采取垂直取向排列，由 辐照度的增加，双元光敏基团中偶氮苯基团发生面 此可得，取向剂浓度越大越利于诱导液晶分子垂直 内、面外异构化及再取向的程度随之增大，因此诱导 取向排列. 液晶分子倾斜排列的预倾角也随之增大.但当辐照 从图2中得知，当使用LPS℃A-30-11制备取 度增加到一定程度，更多的肉桂酸酯基团参与了环 向层时，在相同的光照时间下，浓度对取向层的取向 加成反应，在某种程度上降低了平面取向的程度，因 行为具有显著的影响，当浓度较小时，光敏基团比 此导致了预倾角的减小 较易于沿垂直于光电场的方向取向，诱导液晶分子 9 形成平面取向，当浓度较大时，光敏基团比较易于 8- 沿着线性偏振光的入射方向取向，诱导液晶分子形 61 成垂直取向 2.2紫外光辐照度对取向层取向行为的影响 对于LPS-CA30-11光取向层，本文采用辐照 度为2.0~7.0mWcm-2的线性偏振紫外光.辐照 度最低为2.2mWcm-2即可诱导取向层各向异性 2345678 9 的产生，从而得到均匀的液晶平面排列；与文献中大 辐照度(mW,cm) 多采用的12.0~50.0mWcm一2的辐照度[相 比，明显地降低了所需的辐照能量，这种现象可能 图4LPS℃A一30一11光取向层诱导液晶分子产生的预倾角与 来源于双元光敏基团侧挂方式和肉桂酸酯/对硝基 辐照度的关系 Fig.4 Relationship of the pretilt angle of liquid crystal molecules in- 偶氨苯的双元结构，图3是侧挂型和端接型的光取 duced by LPS-CA-30-11 photo alignment film with irradiance 向分子排列示意图，从图3中可以看出，在端接方 式下，光敏基团一端固定在间隔链上，活动能力受到 2.3紫外光光照时间对取向层取向行为的影响 图5为光取向层在不同光照时间条件下诱导液 光敏基团与主链的链接方式 晶分子排列所形成织构的POM照片 从图5中可以看出，液晶分子的平面取向程度 低效率 与光照时间有一定的关系，随着光照时间的增加， 高效率 的光反应 的光反应 液晶分子倾向于形成平面取向的分子排列方式，这 种现象可以解释为：在较短的光照时间内，仅仅有较 少的光敏基团发生了光反应及再取向，大多数还没 侧挂型 端接型 有调整到一致的取向方向，因此只能在一些不连续 图3侧挂型和端接型的光取向分子排列示意图 的很小的微区诱导液晶分子排列：随着光照时间的 Fig.3 Scheme of the alignment of side-linked and end-linked types 增加，越来越多的光敏基团发生了光反应，这些微区 of photo-reactive molecules 渐渐地扩大直到形成连续的取向区域
垂直于光电场的方向取向随后逐渐调整为沿着线 性偏 振 光 的 入 射 方 向 取 向［6］． 但 是根 据 Yaroshchuk 等人的报道［7］光诱导取向膜表面光敏 基团的自组装是导致液晶分子垂直取向的真正原 因．Yaroshchuk 等人提出的此种理论认为分子具有 自组织本性而光照射只是起到了激发分子运动的 作用同时分子运动又加快了本体与表面分子的自 组织过程这意味着光就像化学反应中的催化剂一 样只是起到了激发与加快分子自组织的作用．取向 剂的浓度越大越利于自聚集成畴空间较小则分子 运动受到一定的限制当受到光激发时光敏基团更 易于组装成垂直取向状态由于分子间的各种相互 作用从而诱导液晶分子也采取垂直取向排列．由 此可得取向剂浓度越大越利于诱导液晶分子垂直 取向排列． 从图2中得知当使用 LPS—CA—30—11制备取 向层时在相同的光照时间下浓度对取向层的取向 行为具有显著的影响．当浓度较小时光敏基团比 较易于沿垂直于光电场的方向取向诱导液晶分子 形成平面取向．当浓度较大时光敏基团比较易于 沿着线性偏振光的入射方向取向诱导液晶分子形 成垂直取向． 图3 侧挂型和端接型的光取向分子排列示意图 Fig．3 Scheme of the alignment of side-linked and end-linked types of photo-reactive molecules 2∙2 紫外光辐照度对取向层取向行为的影响 对于 LPS—CA—30—11光取向层本文采用辐照 度为2∙0～7∙0mW·cm —2的线性偏振紫外光．辐照 度最低为2∙2mW·cm —2即可诱导取向层各向异性 的产生从而得到均匀的液晶平面排列；与文献中大 多采用的12∙0～50∙0mW·cm —2的辐照度［8—11］ 相 比明显地降低了所需的辐照能量．这种现象可能 来源于双元光敏基团侧挂方式和肉桂酸酯／对硝基 偶氮苯的双元结构．图3是侧挂型和端接型的光取 向分子排列示意图．从图3中可以看出在端接方 式下光敏基团一端固定在间隔链上活动能力受到 较大限制；而在侧挂方式下光敏基团两端都可以自 由旋转且光敏基团分子轴的初始方向更接近平行 于基板因此能更大程度吸收垂直入射的紫外光能 量发生光反应． 图4为 LPS—CA—30—11光取向层诱导液晶分 子产生的预倾角与辐照度的关系．从图4可以看 出辐照度不同所诱导液晶分子排列的预倾角也不 同．在2∙0～7∙0mW·cm —2范围内预倾角先是随 着辐照度的增加而增大在5∙7mW·cm —2左右达到 最大值随后减小．一种可能的解释为：起初较小的 辐照度无法有效地引起足够程度的光敏基团的光反 应及再取向因此无法得到均匀的平面取向；而随着 辐照度的增加双元光敏基团中偶氮苯基团发生面 内、面外异构化及再取向的程度随之增大因此诱导 液晶分子倾斜排列的预倾角也随之增大．但当辐照 度增加到一定程度更多的肉桂酸酯基团参与了环 加成反应在某种程度上降低了平面取向的程度因 此导致了预倾角的减小． 图4 LPS—CA—30—11光取向层诱导液晶分子产生的预倾角与 辐照度的关系 Fig．4 Relationship of the pretilt angle of liquid crystal molecules induced by LPS-CA-30-11photo-alignment film with irradiance 2∙3 紫外光光照时间对取向层取向行为的影响 图5为光取向层在不同光照时间条件下诱导液 晶分子排列所形成织构的 POM 照片． 从图5中可以看出液晶分子的平面取向程度 与光照时间有一定的关系．随着光照时间的增加 液晶分子倾向于形成平面取向的分子排列方式．这 种现象可以解释为：在较短的光照时间内仅仅有较 少的光敏基团发生了光反应及再取向大多数还没 有调整到一致的取向方向因此只能在一些不连续 的很小的微区诱导液晶分子排列；随着光照时间的 增加越来越多的光敏基团发生了光反应这些微区 渐渐地扩大直到形成连续的取向区域． ·788· 北 京 科 技 大 学 学 报 第30卷
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 ·789 d e 图5LPS℃A-30-11光取向层在不同光照时间条件下诱导液晶分子排列所形成织构的P0M照片，(a)20mim:(b)25min;(c)30min; (d)30min,相对于(c)旋转45°；(e)35min:()35min,相对于(e)旋转45°；(g)40min:(h)40mim,相对于(g)旋转45；()45min:(G)45 mim,相对于(6)旋转45 Fig.5 POM micrographs of the textures of liquid crystal molecules induced by LPS-CA-30-11 photo-alignment film after being irradiated by UV light for different intervals of time:(a)20min:(b)25min:(c)30 min:(d)30 min,the cell rotated through 45relative to (e):(e)35 min: (f)35 min,the cell rotated through 45 relative to (e):(g)40 min:(h)40 min,the cell rotated through 45"relative to (g):(i)45 min: (j)45 min.the cell rotated through 45relative to (i)
图5 LPS—CA—30—11光取向层在不同光照时间条件下诱导液晶分子排列所形成织构的 POM 照片．（a）20min；（b）25min；（c）30min； （d）30min相对于（c）旋转45°；（e）35min；（f）35min相对于（e）旋转45°；（g）40min；（h）40min相对于（g）旋转45°；（i）45min；（j）45 min相对于（i）旋转45° Fig．5 POM micrographs of the textures of liquid crystal molecules induced by LPS-CA-30-11photo-alignment film after being irradiated by UV light for different intervals of time：（a）20min；（b）25min；（c）30min；（d）30minthe cell rotated through45°relative to （c）；（e）35min； （f）35minthe cell rotated through 45°relative to （e）；（g） 40min；（h） 40minthe cell rotated through 45°relative to （g）；（i） 45min； （j）45minthe cell rotated through45°relative to （i） 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 ·789·
.790. 北京科技大学学报 第30卷 silsesquioxane.React Funct Polym.1999.39(1):1 3结论 [5]Baur G.Wittwer V,Berreman D W.Determination of the tilt angles at surfaces of subst rates in liquid crystal cells.Phys Lett A, 本文研究了取向剂浓度、紫外光辐照度及光照 1976,56(2):142 时间对LPS-CA30-11光取向层取向行为的影响， [6]Ichimura K.Photoalignment of liquid crystal systems.Chem 发现取向剂浓度越大越有利于取向层诱导液晶分子 Rem,2000,100(5):1847 形成垂直取向的分子排列方式，在一定的紫外光辐 [7]Yaroshchuk O.Chigrinov V.Nadtoka O.et al.Factors in liquid 照度范围内有利于取向层诱导液晶分子形成平面取 crystal photoalignment on polymer films:photoorientation versus 向的分子排列方式，增加光照时间有利于取向层诱 self-assembly.Lig Cryst.2006.33(2):149 [8]O'Neill M.Kelly S M.Photoinduced surface alignment for liquid 导液晶分子形成平面取向的分子排列方式， erystal displays.JPhys D.2000.33(10):R67 [9]Kawatsuki N.Goto K.Kawakami T,et al.Reversion of align- 参考文献 ment direction in the thermally enhanced photoorientation of pho- [1]Gibbons W M.Shannon P J.Sun S T,et al.Surface mediated to cross-linkable polymer liquid crystal films.Macromolecules, alignment of nematic liquid crystals with polarized laser light.Na 2002,35(3):706 ture,1991,351,49 [10]Kawatsuki N,Matsuyoshi K,Hayashi M.et al.Photoreaction [2]Schadt M.Schmitt K.Kozinkov V,et al.Surface induced paral- of photo cross-linkable methacrylate polymer films comprising 2- lel alignment of liquid crystals by linearly polymerized photopoly- cinnamoyloxyethoxybiphenyl side group by linearly polarized ul- mers.Jpn J Appl Phys.1992.31(7):2155 traviolet light and liquid crystal alignment on the resultant films [3]Schadt M.Seiberle H.Schuster A.Optical patterning of multi- Chem Mater,2000,12(6):1549 domain liquid-crystal displays with wide viewing angles.Nature, [11]Kawatsuki N,Takatsuka H.Yamamoto T.Thermally stable 1996,381,212 photoalignment layer of a novel photo crosslinkable poly- [4]Li Z,Cao X Y,Xu H.et al.Synthesis and characterization of re methacrylate for liquid crystal display.Ipn JAppl Phys.2001. active ladderlike polyallylsilsesquioxane and polyvinyl- 40(3A):L209
3 结论 本文研究了取向剂浓度、紫外光辐照度及光照 时间对 LPS—CA—30—11光取向层取向行为的影响 发现取向剂浓度越大越有利于取向层诱导液晶分子 形成垂直取向的分子排列方式在一定的紫外光辐 照度范围内有利于取向层诱导液晶分子形成平面取 向的分子排列方式增加光照时间有利于取向层诱 导液晶分子形成平面取向的分子排列方式． 参 考 文 献 ［1］ Gibbons W MShannon P JSun S Tet al．Surface-mediated alignment of nematic liquid crystals with polarized laser light．Nature1991351：49 ［2］ Schadt MSchmitt KKozinkov Vet al．Surface-induced parallel alignment of liquid crystals by linearly polymerized photopolymers．Jpn J Appl Phys199231（7）：2155 ［3］ Schadt MSeiberle HSchuster A．Optical patterning of mult-i domain liquid-crystal displays with wide viewing angles．Nature 1996381：212 ［4］ Li ZCao X YXu Het al．Synthesis and characterization of reactive ladderlike polyallylsilsesquioxane and polyvinylsilsesquioxane．React Funct Polym199939（1）：1 ［5］ Baur GWittwer VBerreman D W．Determination of the tilt angles at surfaces of substrates in liquid crystal cells．Phys Lett A 197656（2）：142 ［6］ Ichimura K．Photoalignment of liquid-crystal systems． Chem Rev2000100（5）：1847 ［7］ Yaroshchuk OChigrinov VNadtoka Oet al．Factors in liquid crystal photoalignment on polymer films：photoorientation versus self-assembly．L iq Cryst200633（2）：149 ［8］ O’Neill MKelly S M．Photoinduced surface alignment for liquid crystal displays．J Phys D200033（10）：R67 ［9］ Kawatsuki NGoto KKawakami Tet al．Reversion of alignment direction in the thermally enhanced photoorientation of photo-cross-linkable polymer liquid crystal films． Macromolecules 200235（3）：706 ［10］ Kawatsuki NMatsuyoshi KHayashi Met al．Photoreaction of photo-cross-linkable methacrylate polymer films comprising2- cinnamoyloxyethoxybiphenyl side group by linearly polarized ultraviolet light and liquid crystal alignment on the resultant films． Chem Mater200012（6）：1549 ［11］ Kawatsuki NTakatsuka HYamamoto T．Thermally stable photoalignment layer of a novel photo-crosslinkable polymethacrylate for liquid crystal display．Jpn J Appl Phys2001 40（3A）：L209 ·790· 北 京 科 技 大 学 学 报 第30卷