PDLC膜的制备及其光电性能.doc

PDLC膜的制备及其光电性能
赵冬梅，陈海光，王广涛，杨春艳，姜天孟，杭德余
北京八亿时空液晶科技股份有限公司，北京102205
摘要
聚合物分散液晶（PolymerDispersedLiquidCrystal,PDLC）膜是一种具有广泛应用前景的材料。本文介绍了PDLC膜的结构、制备方法及光电性能，并且总结了聚合物或液晶的结构、聚合物与液晶的互溶性、工艺条件（光照强度和温度）及添加剂对聚合物分散液晶膜的光电性能的影响。
关键词
聚合物分散液晶膜；结构；光电性能
1.引言
聚合物分散液晶（PolymerDispersedLiquidCrystal,PDLC）膜是将小分子液晶材料分散到聚合物中形成的一种具有特殊光电性能的复合材料[[].J.L.Fergason.EncapsulatedLiquidCrystalandmethod:US4435047A[P].1984-3-6
]，其中微滴尺寸一般小于10μm。无外电场情况下，不同微滴内液晶的指向矢的指向是随机的，因而复合材料呈现出对光线强烈作用，复合物呈现乳白色的散射状态；若施加的电场比较强，足以使所有为微滴内液晶指向矢都与电场平行时，因液晶的寻常光折射率与聚合物折射率一致，所以复合物呈现出透明的特征[[].黄子强,杨文君,王继岷.含纳米聚合物网络的液晶显示器及其制造方法:CN1641416A[P].2005-7-2
]，PDLC膜的结构及工作原理如图1所示。由于其独特的光电性能，并且具有制作工艺简单，成本较低等优点，现在广泛应用于高清电视[[].M.H.Wu.HDTVprojectiondisplaybasedonhigh-efficiencyopticallyaddressedPDLClightvalves[J].Proc.SPIE,1999
]、光电开关[[].AndyY.G.Fuh,T.H.Lin.Electricallyswitchablespatialfilterbasedonpolymer-dispersedliquidcrystalfilm[J].J.Appl.Phys.,2004,96:5402-5404
]、智能玻璃[[].HongwenRen,Yun-HsingFan,Shin-TsonWu.TunableFresnellensusingnanoscalepolymer-dispersedliquidcrystals[J].Appl.Phys.Lett.,2003,83:1515-1517
]、光栅[[].V.K.S.Hsiao,W.T.Chang.Opticallyswitchable,polarization-independentholographicpolymerdispersedliquidcrystal(H-PDLC)gratings[J].Appl.Phys.B,2010,100:539–546
]等。

图1PDLC膜的结构及工作原理[[].张云闵.高分子分散液晶-黏土纳米复合材料膜之制备与光电性质研究[D].台湾:中原大学，2006
]
Fig.1StructureandworkingprincipleofPDLCfilm[7]
2.PDLC膜的制备方法
PDLC膜的制备方法有两大类：相分离法和乳化法，目前应用最多的方法为相分离法。相分离法是利用制备过程中聚合物与液晶互溶性变差而发生相分离的方法。由于其具有工艺简单、成本低廉，可采用不同聚合物，可调节液晶微滴大小，可使液晶均匀分散于聚合物基体等优点，目前被绝大多数研究者或工业生产所采用。相分离法根据引发条件不同又分为溶剂引发相分离（Solvent-InducedPhaseSeparation,SIPS）、热引发相分离（Thermally-InducedPhaseSeparation,TIPS）和聚合引发相分离（Polymerization-InducedPhaseSeparation,PIPS）。
3.PDLC膜的光电性能及其影响因素
3.1PDLC的阈值电压、饱和电压及响应
通常情况下，液晶分子在液晶微滴中的构型主要有两种，一种为放射型，另一种为双极性，如图2所示[[].S.J.Cox,V.Y.Reshetnyak,T.J.Sluckin.TheoryofDielectricandOpticalPropertiesofPDLCFilms[J].Mol.Cryst.Liq.Cryst.,1998,320:301-319
]。其中，又以双极性最为普遍，并被学者广泛研究。以下光电性能都有以双极型为基础，进行推导。

图2PDLC膜中液晶微滴常见的两种构型：左边为放射型；右边为双极型
Fig.2Liquidcrystaldroplet’stwocommonconfigu