液晶膜材料的制备及应用
光学薄膜的制备及其在光学器件中的应用
光学薄膜的制备及其在光学器件中的应用光学薄膜是一种通过在透明基材上沉积一层或几层具有特定光学性能的材料来实现特定光学功能的技术。
光学薄膜广泛应用在各种光学器件中，如激光器、太阳能电池、液晶显示器等。
在本文中，我们将重点介绍光学薄膜的制备及其在光学器件中的应用。
一、光学薄膜的制备1. 干蒸发法干蒸发法是一种最常用的光学薄膜制备方法。
其原理是将材料加热至高温，使其蒸发并沉积在基材表面。
通常使用电子束蒸发、电弧蒸发和反应式磁控溅射等技术进行干蒸发。
2. 溶液法溶液法是利用金属盐或有机化合物在溶液中形成溶液，再将溶液加热蒸发并沉积在基材表面。
溶液法具有制备大面积、均匀薄膜的优点，但需要严格控制溶液成分和工艺条件。
3. 离子束沉积法离子束沉积法是一种通过将高能离子轰击材料表面而产生剥离原子或分子，从而形成薄膜的方法。
离子束沉积法可以制备高质量的多层膜结构，但需要较高的成本和复杂的工艺条件。
二、光学薄膜在光学器件中的应用1. 激光器光学薄膜在激光器中广泛应用，其中最常见的应用是激光膜。
激光膜是一种具有高反射率、高透过率和低损耗的膜，通常由金属、二氧化硅或氮化硅等材料制成。
激光膜可以将激光束反射或透过，使激光束得到增强或衰减，并被广泛应用于激光器的共振镜、输出镜和半导体激光器的腔体镜等部件。
2. 太阳能电池太阳能电池是一种将太阳能转化为电能的器件，光学薄膜在太阳能电池中扮演着控制入射光谱和增强光子吸收的重要角色。
通过制备适合的光学薄膜，可以增强太阳能电池对光子的吸收率和光电转换效率，从而提高太阳能电池的性能。
3. 液晶显示器液晶显示器是一种利用液晶材料控制光的传输和反射来显示图像的器件，光学薄膜在液晶显示器中扮演着控制光的偏振和传输的重要角色。
制备具有特定光学性能的光学薄膜可以优化液晶显示器对光的控制，从而提高显示器的图像质量和亮度。
结语光学薄膜制备技术和应用在现代光电器件中起着重要的作用。
通过制备具有特定光学性能的光学薄膜，可以优化光学器件的性能和功能，从而促进光电技术的发展。
lcd工艺流程
lcd工艺流程LCD（Liquid Crystal Display，液晶显示器）是一种基于液晶技术制造的平面显示器，已广泛用于电视、计算机显示器和移动设备等领域。
下面将介绍LCD的工艺流程。
1. 制备玻璃基板：首先，将玻璃基板进行清洗和抛光处理，以去除表面的杂质和污垢。
然后，通过化学气相沉积（CVD）方法在玻璃基板上沉积一层透明导电膜，通常使用的是氧化铟锡（ITO）。
2. 制备基板对位：将两片处理好的玻璃基板对位放置在一起，中间用薄膜隔开。
然后，通过加热和压力将两片基板牢固地粘合在一起，形成一个类似于夹心饼干的结构。
3. 制备液晶材料：制备液晶材料需要合成液晶分子并进行纯化处理。
液晶分子通常通过有机合成方法制备，然后使用溶剂将其纯化。
4. 填充液晶材料：将制备好的液晶材料倒入夹在两片基板之间的空隙中。
液晶层的厚度通常是几微米，所以需要通过对基板施加电场或其他方式来调整液晶层的厚度。
5. 封装：将夹有液晶材料的两片基板进行封装处理，防止液晶材料蒸发或受到外界的干扰。
通常使用的封装方法是将基板放在真空环境中，并利用高温和高压将两片基板密封在一起。
6. 制备透明电极：在封装完成后，需要在液晶显示器的顶部和底部分别制备透明电极。
透明电极通常是通过化学蒸镀或物理镀膜方法在玻璃基板上沉积一层薄膜，通常使用的是氧化锡（SnO2）。
7. 制备像素结构：在液晶显示器中，每个像素都由液晶分子和透明电极构成。
通过制备像素结构，可以将每个像素与控制电路相连，并形成液晶显示的图像。
像素结构的制备通常包括光刻、沉积透明绝缘层、开口和填充色彩滤波器等步骤。
8. 封装和测试：在像素结构制备完成后，将液晶显示器进行封装和测试。
封装通常包括将显示器放入外壳中，并与驱动电路和其他部件连接起来。
测试则主要是通过对显示器进行电压和图像的测试，确保其正常工作。
以上就是LCD的主要工艺流程。
通过以上工艺步骤，可以制造出高质量的LCD显示器，并广泛应用于各个领域。
液晶玻璃生产工艺
液晶玻璃生产工艺液晶玻璃是一种新型的显示材料，具有高亮度、低功耗、可塑性强等优点，在电子行业得到广泛的应用。
液晶玻璃的生产工艺主要包括以下几个步骤：1. 材料准备：液晶玻璃的制备材料主要包括二氧化硅、氮化硅、磷酸盐等。
在生产之前，需要对这些原料进行准备和筛选，确保原料的质量和纯度。
2. 玻璃基板制备：液晶玻璃的制作需要用到两块玻璃基板，分别作为上下层结构。
玻璃基板的制备主要包括玻璃熔化、拉伸、切割、磨砂等步骤。
这些步骤可以使玻璃基板具有较高的平整度和光滑度。
3. 涂布液晶层：首先将一层二氧化硅溶液均匀地涂覆在上层玻璃基板上，形成一层薄膜。
然后将液晶分子溶解在有机溶剂中，通过涂覆或印刷的方式将液晶溶液均匀地涂覆在薄膜上。
最后，经过烘干和固化处理，形成液晶层。
4. 加工电极层：在液晶层上，通过光刻和蒸发技术，制作出电极层。
电极层是液晶玻璃中的关键部分，用于控制液晶分子的取向和电场的变化。
通常使用透明导电材料，如氧化铟锡（ITO）或氧化锌（ZnO）作为电极材料。
5. 导向层处理：导向层主要用于调整和控制液晶分子的取向方向。
在液晶层上涂覆一层具有特定结构和取向性质的高分子材料，然后通过退火处理，使导向层与液晶层紧密结合。
6. 粘接和封装：将两块玻璃基板分别涂上透明胶水，然后将液晶层面对面粘结在一起。
通过使用真空封装设备，将玻璃基板封装成一个封闭的空间，保证液晶层的整体性和稳定性。
7. 检测和分选：对生产出的液晶玻璃进行检测和分选，筛选出质量合格的产品。
主要包括外观检查、尺寸测量、背光检测等。
8. 特殊功能处理：根据需要，对液晶玻璃进行特殊功能的处理，如防指纹涂层、防眩光涂层等。
以上是液晶玻璃的一般生产工艺流程，不同厂家和产品可能会有一些细微的差异。
随着技术的进步，液晶玻璃的生产工艺也在不断改进和创新，以满足日益增长的市场需求。
聚酰亚胺液晶高分子及液晶取向膜
聚酰亚胺液晶高分子及液晶取向膜聚酰亚胺（Polyimide）是一种广泛应用于液晶显示器（LCD）的高分子材料。
它具有优良的热稳定性、机械强度和化学稳定性，使其成为制备液晶取向膜以及液晶高分子的理想材料之一首先，聚酰亚胺的制备方法通常采用聚合反应。
首先，将酸酐和双胺混合，然后加入溶剂，在高温下进行缩聚反应，最终形成聚酰亚胺高分子。
这种高分子具有线性链结构，其中的酰胺键和酰亚胺键赋予了聚酰亚胺良好的热稳定性和化学稳定性。
液晶显示器中的液晶取向膜是由聚酰亚胺材料制备而成。
它的作用是通过特定的取向方法，使液晶分子在特定方向上排列，从而实现像素点的控制。
聚酰亚胺由于其分子链的特殊性，可以在制备过程中采用摩擦取向、溶剂取向或磁场取向等手段，使液晶分子保持一定的方向性。
这种取向膜能够提高液晶显示器的像素响应速度和色彩饱和度，提高显示效果。
除了用于液晶取向膜的制备外，聚酰亚胺也可以作为液晶高分子来应用。
液晶高分子是指将液晶分子与高分子有机物结合，形成一种具有液晶相和高分子特性的复合材料。
聚酰亚胺具有较高的玻璃化转变温度和稳定的液晶相，因此可以作为液晶高分子的基体材料。
通过在聚酰亚胺基体中掺入液晶分子，可以改变聚酰亚胺材料的光学、电学和热学性质，实现液晶高分子的多种应用，如电子器件、传感器等。
总之，聚酰亚胺是一种重要的高分子材料，广泛应用于液晶显示器的液晶取向膜和液晶高分子中。
它具有优良的热稳定性、机械强度和化学稳定性，能够提高液晶显示器的像素响应速度、色彩饱和度和显示效果，同时也为液晶高分子的应用提供了一种可靠的基体材料。
随着科技的不断发展，聚酰亚胺材料在液晶显示技术中的应用也将进一步扩展。
薄膜材料制备原理、技术及应用
薄膜材料制备原理、技术及应用薄膜材料是在基材上形成的一层薄膜状的材料，通常厚度在几纳米到几十微米之间。
它具有重量轻、柔韧性好、透明度高等特点，广泛应用于电子、光学、能源、医疗等领域。
薄膜材料制备的原理主要涉及物理蒸发、溅射、化学气相沉积等方法。
其中，物理蒸发是指将所需材料制成块状或颗粒状，利用高温或电子束加热，使材料从固态直接转变为蒸汽态，并在基材上沉积形成薄膜。
溅射是将材料制成靶材，用惰性气体或者稀释气体作为工作气体，在高电压的作用下进行放电，将靶材表面的原子或分子溅射到基材上形成薄膜。
化学气相沉积是指在一定条件下，将气态前体分子引入反应室，通过化学反应沉积到基材上，形成薄膜。
薄膜材料制备技术不仅包括上述原理所述的基本制备方法，还涉及到不同材料、薄膜厚度、表面质量等方面的特定要求。
例如，为了提高薄膜的品质和厚度均匀性，可采用多台蒸发源同时蒸发的方法，或者通过旋涂、喷涂等方法使得所需薄膜材料均匀地覆盖在基材上。
此外，为了实现特定功能，还可以通过控制制备条件、改变材料组成等手段来改变薄膜的特性。
薄膜材料具有多种应用领域。
在电子领域，薄膜材料可以用于制作集成电路的介质层、金属电极与基板之间的隔离层等。
在光学领域，薄膜材料可以用于制作光学滤波器、反射镜、透明导电膜等。
在能源领域，薄膜材料在太阳能电池、锂离子电池等器件中扮演重要角色。
在医疗领域，薄膜材料可以用于制作人工器官、医用伽马射线屏蔽材料等。
此外，薄膜材料还应用于防腐蚀涂料、食品包装、气体分离等领域。
虽然薄膜材料制备技术已经相对成熟，但是其制备过程中仍然存在一些挑战。
例如，薄膜厚度均匀性、结晶性能、粘附性能等方面的要求十分严格，制备过程中需要控制温度、压力、物质流动等多个参数的影响，以确保薄膜的质量。
此外，部分薄膜材料的制备成本相对较高，制约了其在大规模应用中的推广。
总的来说，薄膜材料制备原理、技术及其应用具有重要的实际意义。
通过不断改进制备技术，提高薄膜材料的制备效率和质量，将有助于推动薄膜材料在各个领域的更广泛应用。
液晶材料的合成和性能
液晶材料的合成和性能液晶材料是一种介于晶体和液体之间的物质，具有各种独特的性质，在信息显示、光学器件、传感器等领域有着广泛的应用。
液晶材料的合成和性能是液晶领域研究的重要方向。
一、液晶材料的合成方法目前，液晶材料的合成方法主要包括有机合成和非有机合成两种。
有机合成是指通过有机化学方法合成液晶分子。
有机液晶材料分子通常由分子折叠部分、连接基部分和烷基链组成。
有机合成需要具备先进的有机合成技术和对产物的单晶结构表征能力，一般需要多级反应合成。
例如，制备液晶物质Azoxybenzene，首先合成偶氮苯亚甲基键联合物Cyanobenzene-4-azobenzene-4'-methylene（CBAM），然后乙酸锌还原开环生成Azoxybenzene。
非有机合成是指利用物理化学合成方法合成液晶物质。
包括高分子液晶材料的合成和无机液晶材料的制备。
高分子液晶材料的制备主要有自组装法、交联法、配合物法和MPC（Mitsubishi Polyester Carbonate）等方法，利用高分子材料自身的排列与组装化为液晶材料。
无机液晶材料一般利用溶胶-凝胶法、水热法等方法合成。
二、液晶材料的性能液晶材料的性能包括物理性质和光学性质两个方面。
物理性质包括：相转变温度范围、热稳定性、机械强度等。
相转变温度范围是液晶分子从无序液态到有序液晶态的转变温度范围，它决定了液晶材料的应用温度范围。
热稳定性是指液晶分子在加热或长时间放置后分子排列不易发生改变，是液晶材料在应用过程中重要性能之一。
机械强度主要指液晶材料的抗拉、抗压、抗弯等性能。
光学性质包括：色散性、偏光特性、制备的液晶薄膜厚度等。
色散性是指液晶分子导致的光学旋转，随着波长的变化而变化。
偏光特性是指液晶分子沿着特定方向排列后对入射光的偏振和旋转，对显示器等应用有着重要的影响。
厚度是制备液晶薄膜时要控制的关键性能，它决定了薄膜的亮度、对比度和光学优异度。
三、未来发展趋势随着信息显示和光学器件市场的不断扩大，液晶材料的研究也越来越重要。
PVA基光学膜在液晶显示屏中的应用研究
PVA基光学膜在液晶显示屏中的应用研究随着科技的不断发展，液晶显示屏已经成为我们日常生活中不可或缺的一部分。
而光学膜作为液晶显示屏中关键的组成部分之一，具有重要的作用。
其中，PVA基光学膜作为一种优质的选择，被广泛应用于液晶显示屏中。
本文将对PVA基光学膜在液晶显示屏中的应用进行研究和探讨。
首先，让我们来了解一下PVA基光学膜的特性以及其与液晶显示屏的关联。
PVA基光学膜是由聚乙烯醇（PVA）材料制成的一种薄膜，具有高透明度、低散射、优异的光学特性等特点。
在液晶显示屏中，光学膜被用作偏光器、补偿膜等关键组件，起着控制和调节光传输的作用。
而PVA基光学膜的高透明度和低散射性能，使得其在液晶显示屏中具有优越的应用潜力。
在液晶显示屏中，PVA基光学膜主要应用于偏光器和补偿膜。
偏光器是液晶显示屏中起到光的选择性传播作用的重要部件。
在偏光器制备过程中，PVA基光学膜作为基底材料通常与聚合物膜复合制备。
这种复合结构具有良好的偏光效果，可以提高液晶显示屏的对比度和亮度，使图像更加清晰和真实。
同时，PVA基光学膜还具有优异的热稳定性，能够在高温环境下保持稳定的光学性能。
另外，在液晶显示屏中，补偿膜是调整液晶显示屏观看角度和颜色饱和度的重要元件。
PVA基光学膜作为一种高折射率材料，具有调整偏振特性的优势。
通过调节光学膜的厚度和折射率，可以改变光的传输方向和偏振方向，从而使得观看液晶显示屏时的视角更宽，颜色更鲜艳。
此外，PVA基光学膜还能够减少观看角度下的色移现象，提供更加准确的颜色显示。
除了在偏光器和补偿膜中的应用，PVA基光学膜还有其他的潜在应用领域。
例如，PVA基光学膜可以应用于消光器的制备，用于调控液晶显示屏的光亮度。
同时，光学膜的基底结构和特殊的制备工艺，还为其在显示屏幕抗振动、防刮伤等方面的应用提供了广阔的空间。
总的来说，PVA基光学膜作为液晶显示屏中的重要组成部分，具备广泛的应用潜力。
其高透明度、低散射性能以及调整光学性能的特点，使得PVA基光学膜能够有效提高液晶显示屏的对比度、亮度和颜色饱和度，使图像更加清晰和真实。
液晶自组装及其应用研究
液晶自组装及其应用研究液晶是一种在过渡状态下有序排布的有机分子，由于其结构的特殊性质，早在20世纪60年代，就被用于液晶显示器的制造中。
但是，随着时间的推移，人们发现液晶可以自组装形成完整的液晶膜，从而拓展了液晶的应用研究领域。
本文将详细探讨液晶自组装及其应用研究的相关内容。
一、液晶自组装的基本原理液晶自组装的基本原理是将液晶分子溶解在有机溶剂或水相中形成液晶相，在特定的温度、浓度、pH值和盐浓度条件下，将具有亲水性的材料或生物分子引入液晶中，通过相互作用可在液晶自组装单元上形成自组装薄膜。
液晶分子有两个基本的取向，即“顺向”和“横向”取向。
在液晶薄膜的形成过程中，这两种取向的液晶分子可以通过定向作用组成不同类型的结构，如单层、多层、立方和柱状等。
二、液晶自组装的应用领域1、传感器领域液晶薄膜对外部环境的变化非常敏感，在应变、温度、湿度等物理参数变化时，液晶膜的取向也会发生改变，这种改变可以通过特定的光学仪器进行检测和分析。
因此，液晶自组装膜在微型传感器领域的应用有很大潜力，可以用于生物传感、环境感知和化学分析等方面。
2、人工光合作用研究及光电器件液晶自组装在光电信息处理方面也有潜在应用。
利用液晶薄膜的自组装性质，可以制备具有光转换功能的人工光合作用系统，可以将太阳能转化为化学能，或将化学能转换为光能，以实现能量的存储和转化。
同时，也可以通过液晶自组装制备具有二维光子带隙结构的光学材料，用于光电器件的制备。
三、液晶自组装的研究进展液晶自组装研究在过去20年中取得了显著的进展，团队们不断探索着新的自组装材料、新的液晶自组装结构和新的自组装方法。
下面介绍几个最新的液晶自组装的研究进展。
1、小分子自组装过去大多数的液晶自组装研究是基于大分子构建的，但是，近年来，小分子自组装薄膜研究正在受到越来越多的关注。
小分子自组装薄膜具有重量轻、稳定性好、制备成本低等优势，因此逐渐成为液晶自组装研究中的一个新热点。
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低阈值电压聚合物分散性液晶膜的制备及其应用————电光特性方面摘要: 采用聚合物诱导相分离PIPS 方法制备了PDLC膜,研究了不同单体材料、温度、光强等对PDLC膜电光特性的影响。
发现Bi2EMA22 和EHMA 混合单体质量组分为1∶9 与液晶C70/02CN 在折射率方面匹配较好,且在偏光显微镜下液晶微滴与聚合物单体的晶相边界清晰,易制备成对比度较高、阈值电压和饱和驱动电压较低的PDLC膜。
温度和光强是控制和维持液晶与单体之间相分离速度平衡的重要工艺因素, 直接影响到相分离过程中的液晶微滴形貌尺寸及其分布均一性,进而影响PDLC 膜电光性能的优劣。
通过工艺条件的优化,最终制备出了阈值电压为0.18 V/ m、饱和驱动电压为0.4 V/ m的PDLC膜。
关键词:聚合物分散性液晶; 相分离; 形貌; 阈值电压一．前言聚合物分散液晶中的液晶微滴尺寸对器件的阈值电压、饱和驱动电压、响应时间和对比度等性能有很大影响。
在同等膜厚下,液晶微滴尺寸增大可以降低PDLC 膜的阈值电压和饱和驱动电压,但是对可见光的散射能力减弱,对比度变差且响应时间也随微滴尺寸的增大而增大;反之,液晶微滴尺寸减小虽然可以增加对比度,但PDLC膜的阈值电压和饱和驱动电压相应增大,与CMOS 电路的匹配性变差,不利于实际应用。
因此,要制备出电光性能较好的PDLC 膜,就必须选择合适的工艺条件,控制相分离过程中的液晶分子从聚合物单体中的析出速度和聚合物单体的聚合速度以维持一个动态的平衡,进而控制液晶微滴在聚合网络中的形貌及大小。
影响PDLC相分离过程的因素有很多,如聚合物单体黏度、单体材料、单体含量、聚合光强和聚合温度等本文通过对比分析不同混合物单体、聚合温度和聚合光强等对聚合物网络中的液晶微滴形貌和尺寸的影响,优化了PDLC 膜的制备条件,并对所制备的PDLC膜的电光特性进行了研究。
二．制备过程实验采用聚合物诱导相分离PIPS 的方法制备PDLC 膜。
在单体含量和盒厚一定的条件下,研究讨论了不同单体材料、温度、紫外光强等对PDLC膜的电光特性的影响。
2.1 样品制备实验中使用了以下几种单体材料:A: Bisphenol A ethoxylate （2EO/ Phenol）dimethacrylate（Bi-EMA-2 单体）;B:Bisphenol A ethoxylate（2EO/ Phenol）；C: Bisphenol A ethoxylate（1EO/ Phenol）diacrylate （Bi-EA-1 单体）;D:Bisphenol A ethoxylate （15EO/ Phenol）dimethacrylate （Bi-EMA-15 单体）;E:甲基丙烯酸异辛酯（EHMA 单体）。
将A、B、C、D 4 种预聚丙烯酸酯类单体与甲基丙烯酸异辛酯E 混合调配成不同质量组分的混合单体,调配的目标是混合单体的折射率与液晶分子的寻常光折射率尽量具有较好的匹配性,其中E中含有2 %的光引剂G。
4 种混合物单体的质量配比分别为:m（E ）∶m（A ）= 9∶1;m（E）∶m（B ）=88∶12;m( E )∶m (C) = 89.5∶10.5;m （E ）∶m （D ）=87.5∶12.5。
再将4 种混合物单体与液晶C70/ 02CN 的质量组分均按30 %∶70 %配置。
研究不同单体材料对PDLC 性能的影响时,以13 m的间隔子控制膜厚。
曝光温度为26 ℃, 2 光强为0.597 mW/cm ,时间为25 min。
研究光强对PDLC 性能的影响时,采用优选的混合单体m （E ）∶m（A）=90∶10 ,将液晶C70/02CN 与聚合物单体A + E 按质量比70 %∶30 %配置成均匀混合物,并在40 ℃的蔽光恒温箱中将其通过毛细现象原理渗析到7μm 厚的标准液晶盒,待 5 min 后降至室温26 ℃时开始紫外曝光聚合,在不同光强条件下制备了 4 种样品。
研究温度对PDLC 性能的影响时,采用优选的混合单体m （E ）∶m （A ）=90∶10 ,将液晶C70/02CN 与聚合物单体A + E 按质量比70 %∶30 %配置成均匀混合物,并在40 ℃的蔽光恒温箱中将其通过毛细现象原理渗析到7μm 厚的标准液晶盒, 在不同的聚合温度下制备PDLC 膜样品,曝光紫外光强固定为0.64 mW/cm2 。
2.2 样品测试所制备的PDLC 样品通过实验室自制的测试装置进行透过率的测量。
样品放置在椭圆偏振仪载物台上,加上50 Hz 方波信号进行驱动。
椭圆偏振仪一端装上波长为632. 8 nm 氦氖激光器,另一端装上硅光电探测器。
从样品透射出的光被硅光电探测器接收,再经自动量程照度计测试光强。
透射率T = I 样品/ I空气。
I 样品，I空气分别为He-Ne 激光器透过样品的透射光强和其在空气中光强。
驱动电压V dr定义为PDLC膜透射率为T90=90 %△T + Tmin 时的激励电压,其中,△T = T max- T min, T max T min,是指PDLC 膜在满激励电压和零激励电压下对应的透射率。
阈值电压Vth 定义为PDLC膜透射率为T 10= 10 % △T + T min时的激励电压。
对比度CR =T max / T min以上参数测试均在室温条件下进行。
液晶微滴在聚合网络中的形貌采用XP6 型偏光显微镜表征。
3 结果与讨论3.1 不同单体材料的PDLC膜的电光特性图1 为不同单体材料的PDLC膜的电光特性曲线;图2 为不同单体的PDLC 膜中的液晶微滴形貌的显微照片放大300 倍;表 1 为不同单体材料的PDLC膜的几种电光性能参数。
由图1 、图2 及表1 分析可知:由于D 的分子链较长,单体黏度高,所以混合物单体D + E与液晶的相容性较差,在相分离的过程中,液晶分子易析出,相分离较为彻底,液晶微滴的粒径尺寸偏大图2d ,因此,其关态对可见光波长范围内的光散射能力较差,且其开态的透射率偏低,致使对比度偏低。
图2 b 和 2 d 中的液晶微滴尺寸基本接近,但是前者的织构不均匀,在较大颗粒或者液晶畴区边界之间还分布着大小不一的液晶微滴。
可以推测,单体B + E与液晶的相容性比D + E要好,但是B + E与液晶相分离不充分,且在相分离的过程中,液晶微滴之间相互吞噬现象严重,从而导致其对比度差、阈值电压相对偏高。
以A + E和C+ E为混合物单体制备的PDLC膜的电光性能较好,虽然后者的对比度更高,是前者的 2 倍多,但是前者的电光特性曲线比后者陡峭即响应速度快。
对比图 2 a 和图 2 c 中的液晶微滴在1 聚合网中的织构,前者液晶微滴比较细小均匀,相分离彻底;而后者的聚合物网络与液晶微滴的边界则较为模糊。
综合 4 种混合单体的性能,单体A + E应为优选的混合物单体材料。
3.2 聚合光强对PDLC膜电光特性的影响在聚合温度一定的情况下,研究了不同强度的紫外光强对PDLC 膜的电光特性的影响。
按2.1 节所示条件制备了实验样品,样品a～d 的电光特性及液晶微滴在聚合物网络中的织构图分别如图3、4 所示。
在聚合物诱导相分离的过程中,紫外光的强弱对液晶微滴尺寸的控制起着极其重要的作用。
由图3、4 及表 2 分析可知:光强过低时,在相分离过程中,液晶分子从聚合物中的析出速度大于单体聚合速度,液晶微滴之间易发生相互吞噬现象而长大,甚至会形成较大尺寸的液晶畴区,且聚合物膜中的液晶微滴尺寸分布不均匀图4a ,虽然PDLC 膜的阈值电压和饱和驱动电压降低了,但这是以牺牲PDLC对比度和响应时间为代价的;随着光强的增大,单体的聚合速度加快,液晶与聚合物之间的相分离的速度逐渐趋于平衡,液晶微滴之间的相互吞噬现象得到有效的抑制,液晶微滴尺寸变得均匀细小图4b、4c ,有助于提高PDLC膜的对比度和响应速度,但其阈值电压和饱和驱动电压则会有所增大;当光强过高时,则会使液晶与单体之间的相分离不彻底,液晶与单体之间的晶相边界变得模糊图4d ,且部分被滞留在单体中的液晶分子所受的锚定力强,进而导致PDLC膜的阈值电压和驱动电压升高。
由此可见,曝光的紫外光强控制在0. 455～0. 686 mW/cm2比较适宜。
表2 光强对PDLC膜光电性能的影响Table 2 Effect of ultraviolet intensity on E2O perfor2mance parameters of PDLC films2 23.3 聚合温度对PDLC膜电光特性的影响按 2. 1 节所示条件,采用不同聚合温度制备了实验样品。
样品A2E 的电光特性曲线和微滴形貌分别如图5、图 6 所示,表 3 为不同聚合温度的PDLC膜的电光特性参数。
聚合物单体的聚合速度和液晶与单体之间的溶解性都受到温度条件的限制,因此,温度对相分离的过程的控制起着决定性的作用。
聚合温度较低时,液晶在单体中的溶解度低,液晶分子析出的速度大于聚合物单体聚合的速度,液晶易发生相变,即由各向同性液相向各向异性的向列相转变。
液晶分子析出后会形成不同纳米尺寸的微滴,而纳米尺寸的微滴具有比表面积大、表面能高等小尺寸效应,相互之间易发生吞噬现象,进而形成较大尺寸的微滴图6a 。
微滴粒径增大会减弱对可见光的散射,关态下PDLC 膜的透射率变大, PDLC膜的对比度降低。
此外, 微粒径增大有利于PDLC膜的阈值电压和饱和驱动电压降低。
聚合温度的升高将增加液晶与聚合物单体之间的相溶性,从而使液晶分子从单体中析出的速度减弱,抑制液晶微滴之间的相互吞噬;温度的升高也会引起单体聚合的速度增加,当液晶分子从单体中析出的速度与单体的聚合速度达到平衡时,易形成尺寸均匀液晶微滴分布于聚合物网络中,如图6 b 、6 c 所示。
当温度过高时,液晶在聚合中的溶解度变大,液晶分子不易从单体中析出,而单体的聚合速度又随着温度的增加而变大,聚合物聚合的速度远大于液晶分子析出的速度,很多液晶小分子和聚合物单体还没有发生相分离就被包覆在聚合物中,相分离不充分图6d、6e 。
这些滞留在聚合物中的液晶小分子仅起了增塑剂的作用,且其受到聚合物的锚定力强,最终导致PDLC膜在很高的驱动电压下仍然呈现白雾状, PDLC膜的对比度很差。
由图5、图6 及表2 分析可知样品B 性能较为优异,因此聚合温度应控制在26 ℃左右为宜。
三．结论采用PIPS法制备了不同条件下的PDLC 样品,对不同单体材料、聚合温度和紫外曝光光强对PDLC膜的电光特性和液晶微滴形貌的影响进行了研究。
研究发现,由Bi2EMA22 和EHMA 构成混合单体质量组份比例为1∶9 与液晶C70/02CN 的折射率匹配性好,且在偏光显微镜下液晶微滴与聚合物单体的晶相边界清晰,易制备成具有较高对比度、低阈值电压和低饱和驱动电压的PDLC 膜。