聚合物分散液晶调光显示板的试制与测试*

摘 要：文章介绍了利用聚合物分散液晶材料制作调光显示板的实验。介绍了制作工艺流程及工艺参数对样品物理性质的影响，测试了样品分别在外加电场和剪切应力时的透过率，分析了样品透过率改变的微观机理。并探讨了样品在剪切应力下的视角问题，得到了样品透过率分别随电场和剪切应力增大而增大的结论。

关键词：聚合物分散液晶；透过率；液晶微滴

引言

聚合物分散液晶（PDLC）由于拥有在制备过程中不需要液晶取向层、在显示过程中不需要附加偏振片等优点，因此越来越受到人们的广泛关注，其在可控窗、投影显示等方面的应用已经有较多的研究。以往对聚合物分散液晶的研究主要集中在其电光效应方面，近年来也有不少研究专注于聚合物分散液晶的应变效应，但对于其应变效应的应用的研究，还处于起步阶段。文章设计试制一种基于聚合物分散液晶的电光效应及应变效应的智能玻璃窗，测试其在电场及应力作用下的显示效果，并讨论其应用前景。

1 实验

聚合物分散液晶调光显示板是用调制好的液晶胶黏合两片透明导电玻璃制成的，因此实验主要材料包括：透明导电玻璃、液晶材料、黏合剂、间隔子（衬垫材料）；实验中的辅助材料包括：清洗液、紫外光、金属引脚、注射器。

实验中，采用方块电阻为10？赘/I的透明导电玻璃，其厚度为3mm，长宽尺寸为80mm×60mm。液晶材料为PDLC005，其光学折射率为：no=1.517，ne=1.723。黏合剂的成分为：30%的环氧树脂DCL3000，60%聚脂丙烯酸酯MR100，4%链转移剂和4%的光引发剂1173，2%硫嗡盐。间隔子使用的是衬垫粉微球，其粒径为20？滋m。紫外光由紫外光光固机提供，光固机内为密排6根12W紫外光灯管。金属引脚的开口尺寸为3mm。

实验时首先进行液晶胶的调配，将液晶材料与黏合剂材料以一定比例进行混合。若液晶材料比例过高，会引起样品黏合后粘接强度不高；若液晶材料比例过低，会造成样品在外场作用下透过率不高。通过实验研究，得到液晶材料与黏合剂材料以3.5：6.5比例进行混合使用时，样品物理特性最佳。将液晶胶混合完毕后静置，待后序使用。

测定透明导电玻璃的导电面，在其中一片透明导电玻璃的导电一侧喷洒衬垫材料，喷洒过程中保证衬垫材料在玻璃表面均匀分布。使用注射器将液晶胶滴在此透明导电玻璃的导电一侧，确保液晶胶液滴内无气泡存在。将另一片透明导电玻璃进行对位压合，压合过程中让液晶胶液滴缓慢均匀覆盖玻璃全表面，若压合过程中出现气泡，则需进行重新压合。两片玻璃压合后要在各个边缘处留出台阶状对位差，台阶宽度约3mm。

将压合后的玻璃样品放入紫外光光固机进行曝光，曝光时间约50s。曝光结束后，样品呈白色透光不透明状态，上下玻璃粘接牢固。将两个金属引脚分别固定在两片玻璃之上，留出引脚长度约为5mm。至此，样品制作完成。

2 测试

聚合物分散液晶调光板可以在剪切应力和电场的作用下实现透过率的改变，现对两种外场作用分别进行研究。

聚合物分散液晶调光板样品在无外力作用时，呈白色透光不透明状态，光线经过样品被散射，其透过率在15%以下。在施加剪切应力后，上下玻璃发生位错，样品透过率提高。而且，样品透过率随施加的剪切应力的增大而增大，变化数据见表1。其中，F1

聚合物分散液晶调光板在电场作用下，其透过率也会增大。所加外电场为交流电场，在交流电外电场作用下的样品透过率变化情况见表2。

3 分析

聚合物分散液晶调光板样品的透过率可以调节，主要是因为内部液晶微滴物理性质变化的结果。在样品制作的曝光过程中，液晶胶与黏合剂发生相分离，液晶胶在样品内部形成球状微滴。液晶微滴的大小与曝光过程有关，曝光时紫外光强度高，则相分离速度快，液晶微滴尺寸较大；紫外光强度低，相分离速度慢，液晶微滴尺寸较小。

样品在未受外界作用时，由于液晶的双折射现象，光线被大量散射，因此样品呈白色透光不透明状态。当施加电场后，液晶微滴内的液晶分子将被电场调制转动，从而使得液晶微滴的主光轴统一方向。若选用的黏合剂材料的折射率与液晶材料的O光折射率接近，则样品对光线的散射作用将会降低，样品透过率提高。

当样品受到外界剪切应力作用时，随着上下玻璃出现的位错，样品内部的液晶微滴会发生形变，由球星变为椭球形，并且椭球的长轴方向是偏向做施加的剪切应力的方向的。此时各个液晶微滴的主光轴也趋向统一，因此样品的透过率将会提高。并且，样品是透过率最大的观测角度也偏向液晶微滴主光轴一侧，而并不是垂直观看角度。

4 结束语

聚合物分散液晶调光板的制作工艺与其物理性质有较大的关联，通过改变液晶胶配制比例、衬垫料尺寸、紫外光曝光条件等，可以影响其光学性质。通过施加电场和剪切应力，均可对聚合物分散液晶调光板进行调光控制，其透过率大小随外加电场或剪切应力的增大而增大。聚合物分散液晶调光板的调光性质是来自于其内部的液晶微滴的结构的，通过外界条件改变液晶微滴的结构，就可以改变样品的光学特性。

对于剪切应力对样品透过率的影响，需要进一步进行研究探讨。文章对施加剪切应力后样品的视角特性的研究，具有重要意义。

参考文献

[1]范志新，杨宇婴，高攀，等.应变液晶调光玻璃显示[J].液晶与显示，2012，27（5）：618-621.

[2]丁兰，魏巍，范志新.应变液晶调光显示有机玻璃制品的制备及其应用[J].电子世界，2014，36（19）：82-83.

[3]魏巍，丁兰，范志新.用偏光显微术研究聚合物分散胆甾相液晶微滴形貌[J].液晶与显示，2014，29（5）：662-667.

作者简介：赵耀（1980-），男，汉族，江苏宿迁人，大专在读，液晶显示技术专业。

丁兰（1980-），女，汉族，江苏无锡人，硕士，讲师，从事电子和液晶显示技术教学与研究。