剪切液晶调光玻璃的试制

聚合物分散液晶(PDLC：Polymer DispersedLiquid Crysta1)和聚合物网络液晶(Polymer NetworkLiquid Crystals，PNLC)是液晶器件领域重要的研究 课题，在调光玻璃、大屏幕显示、全息光栅、可调滤 波器、可调衰减器等很多领域已经有实际应用。调光 玻璃是一种智能型高档功能玻璃，通过电压控制调光 玻璃在散射(透光不透明)态和透明态之间变化。这 一变化实现了玻璃的通透性和保护隐私的双重要求， 利用这一特性，调光玻璃广泛应用在高档办公室、机 房、住宅、医疗机构、商业展示等领域。在近一步研 究中人们还发现了应变效应，对PDLC膜或PNLC膜施 加剪切(Sheared)、拉伸(Stretched)或压缩 (Compressed)应力时能对液晶有定向排列作用，使 样品有散射态与透明态的变化，引起新的电光特性， 这些效应称作应变液晶(SLC：Stressed Liquid Crysta1)。SLC在快速响应大相位延迟片、光栅常数 随压力变化的全息光栅、散射滤光片和散射偏光片等 器件上具有特殊应用而引起人们关注 卅。本文介绍 剪切液晶调光玻璃的制备与应用展望。 1 样品制备与实验方法 样品制备实验中使用的向列相液晶材料是PDLC005(石家庄鹿泉新型电子材料厂提供)，其双折射no-1．517，n =1．7230使用的预聚合物是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~I]TPO、2％硫 嗡盐配制而成的。将液晶与预聚合物以1：1的质量 百分比混合成液晶胶。使用的玻璃是3 mm厚浮法玻 璃(河北南玻公司提供)。使用的衬垫料微球直径 为20 m(深圳纳微科技公司提供)。将玻璃清洗 干净，在一张玻璃上撒布20 m衬垫粉微球，之后 盖上另一张玻璃，两张玻璃大部分重合，上下留出 小部分不重合的台阶边(方便后续施加应力实 验)。用注射器将液晶胶滴在台阶处下面玻璃上， 靠毛细现象使液晶胶充满在两张玻璃间重合部分。 把夹着液晶胶的两张玻璃放置于24 w紫外灯下进行 紫外固化，样品距离灯在30 cm，曝光5 min，样品 由固化前透明变成固化后散射毛玻璃。 实验方法是在对样品施加剪切应力观察样品透 光情况，通过样品观察液晶显示器画面，用样品作 透明投影屏幕观察投影效果，用偏光显微镜观察样 品在施加剪切应力前后的织构，用紫外可见光分光 光度计测试样品施加剪切应力前后的透光率曲线。 2 实验结果与分析 用手对样品上下玻璃对向进行挤压以施加剪切 应力，观察到样品有透光和散射的变化。用不锈钢 方管制作了玻璃包框，在玻璃包框上打出孔安装了 钥匙，拧转钥匙就可以方便施加剪切应力，如图1所 示。图1(a)是样品散射态，照片下方的钥匙处在水 平位置，图1(b)是样品透光态，钥匙处在竖直位 置。由图1可以看出，在近距离内散射态时看不清楚需要有洁净车间、高精密度覆膜机、热固化箱装置 等，技术和投资门槛比较高。而本文所述剪切液晶调 光玻璃，不用透明导电胶片覆膜工艺，代之以透明浮 法玻璃夹层工艺，技术和投资门槛低，不需要洁净车 间，仅需要自行设计安装大型紫外光灯曝光箱装置及 简单的玻璃切割加工条件，需要把夹层玻璃包上不锈 钢外框，利用钥匙施加应力。剪切液晶调光玻璃适用 于制造节能不费电的调光玻璃，应用于贵重商品柜 台、推拉门窗、折叠门窗和茶几桌案以及高档礼品盒 等。PDLC电控调光玻璃在通透状态可以当作效果极 佳的透明投影屏幕，剪切液晶调光玻璃在半透明态也 可以当作效果极佳的半透明投影屏幕，适用于商场橱 窗、展会、剧场舞台等场合，使观者即能看到屏幕后 的情景，又能看到屏幕上的图像。 4 结论 试制出剪切液晶调光玻璃样品，样品具有调光 功能、散射偏光片功能、半透明投影屏幕功能，样 品在散射态的雾度达~195％，在半透明态的透光率 接近50％，剪切应变对PDLC中液晶分子有定向排列 作用。应变液晶调光玻璃是一种新型功能玻璃，在 装修行业和投影领域具有潜在的应用前景。 参考文献 [1]程成，刘伟伟，陈扬，田园，范志新．聚合物分散液晶彩色电控 调光玻璃的试制[J】．玻璃，2009年第1O期总第217期，7—9． [2]李永谦，邢杨，范志新．应变液晶研究进展[J】．现代显示， 2009年6月，23—29． [3]李永谦，武永鑫，范志新．PDLC膜的光学特性 现代显 26 示，2009年1月，总第96期，48—50． [4]靳玉亮，纪影，范志新．PDLC膜的电光特性实验 现代 显示，2009年3月，总第98期，51—53． [5]范志新，韦卫星，何燕和．剪切聚合物分散液晶散射偏光特 性【J】．光学技术，201 1年1月，第37卷第1期，71—75． [6]范志新，解一军，魏向东，解会杰，宋新华，王丹，孙玉宝．聚合 物分散液晶膜的压光效应[J]．光学学报，2011年lfl ，第 31卷第l期，0131005． [7]黎振远，范志新，李金炜，赵永芳，孙玉宝．用偏光显微术研 究聚合物分散液晶压光效应膜【J】．光学学报，201 1年8月， 第3l卷第8期，0816001． [8]范志新，张志东，解一军．聚合物分散液晶压光效应膜及其 制造方法和应用【s]．ZL200810154177．1． [9]范志新，张志东，等．聚合物分散液晶剪切效应调光玻璃及 其制造方法和应用IS]．ZL200910070975．0． Preparation of Sheared Liquid Crystal Switchable W indows Fan Zhixin，Chen Liang，Liu LeI (Department ofApplied PhySics．Hebei University ofTechnology, Tianjin，300401) Abstract： The concept of polymer dispersed liquid crystal (PDLC)and stressed liquid crystal(SLC)are introduced，the samples of shared liquid crystal switch—able windows are prepared， and it is look like a frosted glass in scattering state and tune to translucent state after sheared．The photographs of samples with light tune up effect are given，the photographs that using the sample in translucent state to observe liquid crystal display screen are given too，the photographs that take the sample in translucent state as a screen for projection efect are given in addition，the haze in scattering state and the transmittance in translucent state of the sample are tested，the explanation for experiment phenomenon is proposed．The sheared liquid crystal switch-able windows is a kind ofnew type functional glass，it is applicable in man y fields． Key words： polym er dispersed liquid crystal： stressed liquid crystal；switch-able windows；haze； light tran smittance