PDLC膜光透射率温度特性的研究

聚合物分散液晶E=%&:Q049.1=04109&.83.9>4:1;5&(M<7,F膜是由液晶微滴分散在聚 合物基质中所形成的薄膜N当液晶微滴的折射率 R>与聚合物折射率 R=不相等时(入射光 线会在微滴与聚合物分界面上产生散射(使透过 M<7,膜的光强减弱即光的透射率减 弱NR>与 R=相差越大(透射率越小S!T N由于 R>与 R=都是温度的函数(所以透射率也是温 度的函数S*(KT N透射率是 M<7,膜光学性质的主要物理量之一(了解透射率的温度特性 可以为 M<7,膜的应用和该类器件的设计提供必要的理论指导N另外 R>还与液晶微滴的 大小L占有的体积比L彼此间关联程度以及在膜中的位置分布等有关S#("T (要准确确定 R> 随温度的变化是困难的N但实际 M<7,膜中液晶微滴大小基本相同(远小于膜厚 U(且 微滴数密度和体积均较小(我们可以假定液晶微滴为大小相同L相互独立L半径为 V的 球体均匀分散在聚合物基质中N本文通过这种简化系统的 R>和 R=随温度变化(计算了 M<7,膜光透射率随温度变化特性N * 计算公式与计算方法 厚为 U的 M<7,膜夹放在两个带有电极的透明玻璃板之间即可形成液晶盒N用激光 垂直照射该液晶盒(测量不同温度下的透射光强(可得到光通过 M<7,膜的透射率温度 特性N若忽略光线在膜内的多次散射(则膜的光透射率 W依赖于温度 X的近似表达式 为S*(KWY E!Z [F* 0=SZ E]!^ ]*XF*其中 [为液晶盒外表面E空气 A玻璃面F的反射率(为一常数(]!和 ]* _______________________________________________________ 为与温度无关而依赖于膜材料参数的常数! "#$ # %&’()* +,- 0./2’3/*1 #45 %6’()*7 %&’()*7 () 8%6 8( () 7 8%& 0 9 8( ():1 ’5* "5$ # %&’()* +,- 0./2’3/*1 #45 8%6 8( () 7 8%& 9 8( (): ’+* 2’3/*$ . ;’3/*<. = ) ’#> 6?@5 A* + 0’3@/*+’@BC3@/7 3@/6?@3@/*1 5 @BCA8A ’.* ,为各个液晶微滴的体积之和与膜体积之比D()为向列相7各向同性相’E7F*相变点 (EF值D即 ()$ (EFDA为散射角D3@为入射光波矢 3 G 与散射光波矢3H G 之差D即 3@$ I3 G 7 3H G I$ 53@BC A 5$ .= J) @BC A 5 ’K* J)为光在真空中的波长L’#*式是一个半经验公式D其中系数 MN"#N"5中各项的取值要 依靠实验来确定D文献051仅给出 OPQR在 E和 F相的透射率温度特性实验测量结果D 文献0+1仅给出 OPQR在 F相时的透射率温度特性计算曲线D我们计算了 OPQR在 E和 F 相时的光透射率温度特性D并将计算结果与文献051报道的实验测量值进行比较L 由方程’#*S’.*可知D要计算 T’(*D必须首先确定 %’(*N8% 8(N,和 /的取值L 对于微滴半径 /D通常是用 OPQR膜的 UVW 图像测得0+1 L 对于微滴体积比 ,D通常是用 OPQR膜的 UVW 图像测得的面积比D按球形微滴计算 出体积比0+1 L 对于 F相折射率D实验上发现它随温度的升高而线性减小D可用线性关系式来描 述051 ! %6’(*$ %6’()*> ’(7 ()*8%6 8(I() 拟合实验数据确定出 %6’()*和8%6 8(I()值即可L 对 E相液晶D实验发现其寻常光折射率 %?随温度升高作非线性增加D即8%? 8(X )D且 不是常数Y非常光折射率 %Z随温度升高作非线性减小D即8%Z 8([ )D且不是常数051 L由于 液晶微滴的尺寸相对光波长来说足够大D可认为纯液晶的折射率与处在膜中的液晶微滴 折射率相同L如果在 E相时用强电场驱动D液晶分子沿电场方向即垂直排列D光通过液 晶微滴的有效折射率为 %?’介电正性*L此时 %?’(*无法用一个简单公式来描述D可直接 利用实验测量值L 对于聚合物基质D其折射率 %&随温度升高作线性减小D可用类似’*式的方程来描 述051 L另外D在实际 OPQR膜中D由于有极小部分液晶分子分散在基质中D使基质折射 率略有改变D实验测得的 %&约增加 #)]D所以实际 OPQR膜中 %&应将不存在液晶时的折 射率值乘上 #^#05D+1 L 将以上测量或拟合实验得到的 %N8% 8(N,N/作为输入参数D利用’#*式可计算光透射 率 T的温度特性L 5K 液 晶 与 显 示 #K卷 图 ! "相 #$%&膜透射率’温度计算曲线 ()*+! ,-./-01230-4-/-54-56-7820159.)22156- 78#$%&8):. )5"/;19- < 计算结果与讨论 计算的 "相 #$%&膜光透射率随温度 =变化曲线如图 !所示>其中输入参数取 值如表 !所示?图 !表明>"相的光透射 率随温度升高几乎无变化>这与报道的实 验结果相符@A>4->>;5;"12=/,=, ‘^‘ll+"4U/,=] 89{ust}u -69 B9EA9H.B4H9LG9A9JG9JBBH.JIE0BB.J59 FOAFCKE9H G0IA9HI9G C0M40G 5HKIB.C [#$%&]O0CE 0I5.C54C.B9GiKB69A6KI05.CEFG9CFO#$%&O0CEI"5FJI0IB0JDFOB69I.E9 I019"0JG9A9JG9JB9.56FB69HIA69H9IFOC0M40G5HKIB.CE05HFGHFAC9BIG0IA9HI9G0JAFCKE9H E.BH059I?-69H9I4CBII6F2B6.BB69BH.JIE0BB.J590I.CEFIB0JG9A9JG9JBFJB9EA9H.B4H9 0J(A6.I9".JG6.I.A9./0J) A6.I9?-69B69FH9B05.CH9I4CBI.DH9920B6B699hA9H0L E9JBI?