引言

　　近年來，高分子分散型液晶顯示器(polymerdispersed liquid crystal,，PDLC) 的一些特殊性能得到了很大的應(yīng)用,。本文基于當(dāng)前對PDLC 的理論研究成果，探討和研究了PDLC 器件的顯示原理,，同時制作了基于玻璃基材的PDLC,，并對其性能進行了討論。
 

　　1 理論基礎(chǔ)研究

　　高分子分散型顯示器就是用高分子預(yù)聚合物和向列相液晶按照一定的比例混合在一起,，由于兩者的分子結(jié)構(gòu)比較相似,，所以很容易混合在一起，再通過涂布或灌注到液晶盒里,，然后進行聚合反應(yīng),，就完成了制作。聚合方式可分為熱聚合相分離,、光聚合相分離,、溶劑型聚合反應(yīng)等，本文采用光聚合相分離的辦法制作,。其原理就是當(dāng)高分子預(yù)聚合物發(fā)生聚合相反應(yīng)后,，高分子聚合物將和液晶分子發(fā)生分離，液晶分子彼此靠攏形成液晶滴,，它們分散在高分子中間,，其結(jié)構(gòu)和工作原理如圖1 所示。

　　在不加電場時,，液晶分子在微滴中自由排列,，所有微滴也是無序的排列,。由于液晶分子是強的光學(xué)各向異性和介電各向異性材料，其有效的折射率不與基體折射率匹配,，也就是說它們和高分子聚合物之間互相發(fā)生散射,，這樣就形成了霧態(tài)。當(dāng)加上電場時,，液晶分子將會呈現(xiàn)一致的平行排列,，這樣高分子的折射率與液晶的尋常光折射率一致時，高分子聚合物和液晶分子之間沒有散射,，液晶盒將呈現(xiàn)亮態(tài)?，F(xiàn)在的應(yīng)用就是基于霧態(tài)和亮態(tài)二者轉(zhuǎn)換，以獲取相應(yīng)的顯示內(nèi)容,。因為它不需要偏光片,、定向?qū)樱灾谱鞴ば蛳鄬ζ胀ǖ腡N 和STN 等簡單很多,，但是它能有特殊的顯示效果,，所以在實際應(yīng)用中還是有很大的發(fā)展空間的。

　　采用Rayleigh- Gans 的散射理論,，對雙極排列液晶的微滴,，高分子分散型液晶滴顯示的散射截面由式(1)表示：

　　其中，R 是球形液滴的半徑,，np 是高分子的折射系數(shù),。

　　液晶微滴的定量討論表明，閾值電壓與液晶分子在微滴內(nèi)的排列狀態(tài)有關(guān),。對于從雙極排列到平行排列的轉(zhuǎn)變電壓由式(2)表示：

　　其中,， l=a/b ，是液晶微滴長短之比,，ρp 和ρLC 分別是高分子和液晶的電導(dǎo)率,。

　　所以從以上可以看出，PDLC 的驅(qū)動電壓比較高,，雖然可以通過降低盒厚來解決,，但降低盒厚會造成對比度下降很多，這個在后文實驗中有所對比,。還有就是減小高分子和液晶的電導(dǎo)率之比ρp/ρLC,，這也是一個方法。國外現(xiàn)在已研發(fā)出能夠使用在手表上的PDLC,，其電壓可以滿足手表的要求,，顯示效果也得到了很多消費者的認(rèn)可。

　　2 實驗方案及其制作

　　首先是進行空盒工序的制作,，從制作工序上講,，光刻的工藝和材料同TN 產(chǎn)品沒有差別,，用同樣的制作工藝即可。因不需要定向?qū)?，所以直接進行絲印邊框和噴灑所需粒徑的襯墊料,，然后進行熱壓制盒。通過使用玻璃的基板,，可以較容易地制作圖案,，還有就是可以獲得想要的膜厚，而且膜厚的精度可以控制在0.5μm 以內(nèi),，這樣實驗時受外界因素影響小,，實驗的結(jié)果也會較為準(zhǔn)確。

　　然后進行灌液晶的操作,，因PDLC 液晶的粘度偏大,，所以在制作封口時可以大一些和多一些，以利于灌液晶,。

　　最后是進行光聚合反應(yīng),，在這個過程中，光的強度和光照時間都會影響到液晶微粒的尺寸及分布,，而這最終要影響到PDLC 膜的電光性能,。所以本文在進行光聚合反應(yīng)時，光聚合反應(yīng)的實驗條件是一致的,。具體條件是使用高壓汞燈，波長為365nm,，光強為8.5mW/cm2,，時間為60s。

　　本文選定了一款PDLC 液晶,，液晶使用向列相類型,，具體參數(shù)為△n=0.22，△ε=13.2,，液晶的粘度在180cp,，分別用8μm 和20μm 的工藝制作，然后進行on 和off 透過率的測試,，也就是通過測試透過率的方法進行PDLC 的性能評估,。

　　3 結(jié)果與討論

　　通過以上的設(shè)計和工藝，我們制作了兩個PDLC樣品,，并且進行了相關(guān)透過率的測試,，如圖2、3 所示,。

　　從圖中可以看出,，8μm 的產(chǎn)品只需要12V即可驅(qū)動,，而20μm 的產(chǎn)品需要40V 才可以驅(qū)動，并且8μm 產(chǎn)品的開啟透過率為72% ,，20μm 產(chǎn)品的開啟透過率為34%,。所以在同樣的制備條件下，隨著膜厚的增加,，透過率降低,，也就是對比度在增加。從理論上分析,，因PDLC 膜中聚合物網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)眼分布均勻,，其暗態(tài)的透過率降低，對比度明顯增大,。當(dāng)然PDLC膜的驅(qū)動電壓也隨著膜厚的增加而升高,，公式(2)也說明了這一點。

　　4 結(jié)論

　　從以上實驗數(shù)據(jù)來看,，隨著膜厚的增大,，對比度越高，但是所需驅(qū)動電壓也越高,。當(dāng)然,，在不增加膜厚的情況下要提高PDLC 的對比度，還是要遵從將液晶與預(yù)聚物混合時,，應(yīng)該選擇那些在預(yù)聚合物中有一定的溶解度,，但是溶解度又不能太大的液晶單體，使預(yù)聚合物與液晶的比例盡量接近最大的溶解度,，以保證固化前混合液晶能夠很好地溶解在聚合物中,，聚合反應(yīng)后又能最大限度地從聚合物中析出。為了獲得整體性能優(yōu)異的PDLC,，對預(yù)聚合物和混合液晶的組分以及成膜固化條件進行細(xì)致的研究是非常必要的,。