聚合物分散液晶調光顯示板的試制與測試*

摘 要：文章介紹了利用聚合物分散液晶材料制作調光顯示板的實驗。介紹了制作工藝流程及工藝參數對樣品物理性質的影響，測試了樣品分別在外加電場和剪切應力時的透過率，分析了樣品透過率改變的微觀機理。并探討了樣品在剪切應力下的視角問題，得到了樣品透過率分別隨電場和剪切應力增大而增大的結論。

關鍵詞：聚合物分散液晶；透過率；液晶微滴

引言

聚合物分散液晶（PDLC）由于擁有在制備過程中不需要液晶取向層、在顯示過程中不需要附加偏振片等優點，因此越來越受到人們的廣泛關注，其在可控窗、投影顯示等方面的應用已經有較多的研究。以往對聚合物分散液晶的研究主要集中在其電光效應方面，近年來也有不少研究專注于聚合物分散液晶的應變效應，但對于其應變效應的應用的研究，還處于起步階段。文章設計試制一種基于聚合物分散液晶的電光效應及應變效應的智能玻璃窗，測試其在電場及應力作用下的顯示效果，并討論其應用前景。

1 實驗

聚合物分散液晶調光顯示板是用調制好的液晶膠黏合兩片透明導電玻璃制成的，因此實驗主要材料包括：透明導電玻璃、液晶材料、黏合劑、間隔子（襯墊材料）；實驗中的輔助材料包括：清洗液、紫外光、金屬引腳、注射器。

實驗中，采用方塊電阻為10？贅/I的透明導電玻璃，其厚度為3mm，長寬尺寸為80mm×60mm。液晶材料為PDLC005，其光學折射率為：no=1.517，ne=1.723。黏合劑的成分為：30%的環氧樹脂DCL3000，60%聚脂丙烯酸酯MR100，4%鏈轉移劑和4%的光引發劑1173，2%硫嗡鹽。間隔子使用的是襯墊粉微球，其粒徑為20？滋m。紫外光由紫外光光固機提供，光固機內為密排6根12W紫外光燈管。金屬引腳的開口尺寸為3mm。

實驗時首先進行液晶膠的調配，將液晶材料與黏合劑材料以一定比例進行混合。若液晶材料比例過高，會引起樣品黏合后粘接強度不高；若液晶材料比例過低，會造成樣品在外場作用下透過率不高。通過實驗研究，得到液晶材料與黏合劑材料以3.5：6.5比例進行混合使用時，樣品物理特性最佳。將液晶膠混合完畢后靜置，待后序使用。

測定透明導電玻璃的導電面，在其中一片透明導電玻璃的導電一側噴灑襯墊材料，噴灑過程中保證襯墊材料在玻璃表面均勻分布。使用注射器將液晶膠滴在此透明導電玻璃的導電一側，確保液晶膠液滴內無氣泡存在。將另一片透明導電玻璃進行對位壓合，壓合過程中讓液晶膠液滴緩慢均勻覆蓋玻璃全表面，若壓合過程中出現氣泡，則需進行重新壓合。兩片玻璃壓合后要在各個邊緣處留出臺階狀對位差，臺階寬度約3mm。

將壓合后的玻璃樣品放入紫外光光固機進行曝光，曝光時間約50s。曝光結束后，樣品呈白色透光不透明狀態，上下玻璃粘接牢固。將兩個金屬引腳分別固定在兩片玻璃之上，留出引腳長度約為5mm。至此，樣品制作完成。

2 測試

聚合物分散液晶調光板可以在剪切應力和電場的作用下實現透過率的改變，現對兩種外場作用分別進行研究。

聚合物分散液晶調光板樣品在無外力作用時，呈白色透光不透明狀態，光線經過樣品被散射，其透過率在15%以下。在施加剪切應力后，上下玻璃發生位錯，樣品透過率提高。而且，樣品透過率隨施加的剪切應力的增大而增大，變化數據見表1。其中，F1

聚合物分散液晶調光板在電場作用下，其透過率也會增大。所加外電場為交流電場，在交流電外電場作用下的樣品透過率變化情況見表2。

3 分析

聚合物分散液晶調光板樣品的透過率可以調節，主要是因為內部液晶微滴物理性質變化的結果。在樣品制作的曝光過程中，液晶膠與黏合劑發生相分離，液晶膠在樣品內部形成球狀微滴。液晶微滴的大小與曝光過程有關，曝光時紫外光強度高，則相分離速度快，液晶微滴尺寸較大；紫外光強度低，相分離速度慢，液晶微滴尺寸較小。

樣品在未受外界作用時，由于液晶的雙折射現象，光線被大量散射，因此樣品呈白色透光不透明狀態。當施加電場后，液晶微滴內的液晶分子將被電場調制轉動，從而使得液晶微滴的主光軸統一方向。若選用的黏合劑材料的折射率與液晶材料的O光折射率接近，則樣品對光線的散射作用將會降低，樣品透過率提高。

當樣品受到外界剪切應力作用時，隨著上下玻璃出現的位錯，樣品內部的液晶微滴會發生形變，由球星變為橢球形，并且橢球的長軸方向是偏向做施加的剪切應力的方向的。此時各個液晶微滴的主光軸也趨向統一，因此樣品的透過率將會提高。并且，樣品是透過率最大的觀測角度也偏向液晶微滴主光軸一側，而并不是垂直觀看角度。

4 結束語

聚合物分散液晶調光板的制作工藝與其物理性質有較大的關聯，通過改變液晶膠配制比例、襯墊料尺寸、紫外光曝光條件等，可以影響其光學性質。通過施加電場和剪切應力，均可對聚合物分散液晶調光板進行調光控制，其透過率大小隨外加電場或剪切應力的增大而增大。聚合物分散液晶調光板的調光性質是來自于其內部的液晶微滴的結構的，通過外界條件改變液晶微滴的結構，就可以改變樣品的光學特性。

對于剪切應力對樣品透過率的影響，需要進一步進行研究探討。文章對施加剪切應力后樣品的視角特性的研究，具有重要意義。

參考文獻

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[3]魏巍，丁蘭，范志新.用偏光顯微術研究聚合物分散膽甾相液晶微滴形貌[J].液晶與顯示，2014，29（5）：662-667.

作者簡介：趙耀（1980-），男，漢族，江蘇宿遷人，大專在讀，液晶顯示技術專業。

丁蘭（1980-），女，漢族，江蘇無錫人，碩士，講師，從事電子和液晶顯示技術教學與研究。