液晶蓝相态存在于各向同性相和手性向列相之间一段狭窄的温度范围内,由扭曲双螺旋结构和其间的缺陷组成。相对于传统的液晶材料,蓝相液晶具有一系列独特的优点:亚毫秒级的快速响应;分子自组装三维周期性结构;无外加电场时,蓝相液晶呈现宏观光学各向同性。自然状态下,蓝相液晶的温宽只有1~2 K。近些年,一系列改善蓝相液晶热稳定性方法被提出,2002年日本九州大学Kikuchi研究组提出了聚合物稳定法,将将蓝相液晶的温宽拓宽至60 K,使得蓝相液晶逐渐成为液晶领域的研究焦点,在场序列显示、三维光子晶体器件和空间光调制器等领域有着广阔的应用前景。聚合物稳定蓝相液晶虽然有着上述优点,但是其应用仍然面临许多技术挑战:驱动电压高、热稳定性差、磁滞效应、残留双折射与暗态散射等。为了优化蓝相液晶材料与器件,获得高性能的蓝相液晶器件,本文首先研究了母体液晶、手性剂、聚合物单体对蓝相液晶特性的影响。通过实验研究了各个因素对蓝相液晶的科尔常数、响应时间等特性的影响,这对优化蓝相液晶材料具有一定的指导意义。研究了基于活性稀释剂和导电聚合物的多重掺杂对蓝相液晶的影响,活性稀释剂可以降低聚合物网络和蓝相液晶双螺旋之间的界面能,导电聚合物增加内部有效电场,从而降低蓝相液晶的驱动电压。研究发现当掺杂0.99%的乙烯基吡咯烷酮和0.05%聚苯胺石墨烯时,蓝相液晶科尔常数提高了68%,同时蓝相液晶的磁滞效应、响应时间和残留双折射仍保持着原有水平。本文提出了电场控制蓝相液晶聚合过程的方法,蓝相液晶的对比度和科尔常数得到了显著提升。通过实验设计分析了聚合过程中的电场对蓝相液晶晶畴的影响,聚合电场诱导均匀晶畴蓝相液晶从而显著提高蓝相液晶对比度;聚合电场抵消了部分聚合物网络的锚定能,提高了蓝相液晶的科尔常数;同时研究了高频率聚合电场对蓝相液晶光电特性的影响。研究发现当在蓝相液晶聚合过程中施加强度为0.37V/?m,频率为500 kHz的聚合电场时,与传统无聚合电场相比,电控聚合物稳定蓝相液晶的对比度提高了4.1倍,科尔常数提高了15%,磁滞减小了10%,同时对蓝相液晶的响应时间和残留双折射没有负面影响。