聚合物分散液晶膜制备及电光性能研究

摘要

聚合物分散液晶PDLC（polymer dispersed liquid crystal）与传统显示器件相比因具有制备工艺简单、易于制成大面积柔性显示器、对比度高、不需要偏振片等优点，而得到广泛应用。所谓的聚合物分散液晶PDLC就是将活性稀释剂单体与预聚物树脂混合后的聚合物与低分子量液晶混合，在一定时间、一定条件下发生聚合反应，使液晶以微米级的形态均匀的分散在聚合物网络中，利用液晶的介电各项异性，使得制备出的聚合物分散液晶膜在通电状态下处于透明态，在断电状态下处于散射态。其主要应用在调光玻璃、衰减器、调制器、全息光栅等领域。是目前液晶显示技术领域热门的研究课题。
　　本文围绕制备出高对比度、低驱动电压等性能良好的聚合物分散液PDLC，从活性稀释剂单体和树脂预聚物选择、二者的配比、制备过程、电光特性等方面进行了研究。在PDLC的制备过程中，对PDLC的形貌进行了扫描电子显微镜（SEM）、偏光显微镜（POM）拍照研究，并对这些数据进行对比分析，得出在原料选择、配比上的一些规律。本实验制备的PDLC在比较大的尺寸上有很好的效果，在实验室已有设备下，经过试验各种办法成功制备了电光性能良好PDLC，而且膜的厚度很均匀其驱动电压也比较低（20V左右）。
　　本论文采用紫外光聚合相分离（PIPS）法制备聚合物分散液晶（PDLC）薄膜，使其在断电状态下具有高的散射性而在通电后又具有高的透过率。实验通过改变液晶／预聚物复合体系中活性稀释剂单体的种类、活性稀释剂单体和预聚物树脂的比例来调控聚合物与液晶微滴界面的锚定能，以改善PDLC的电光特性。研究了这些条件对PDLC膜的偏光显微镜下形貌、光电性能的影响。最后制备出饱和电压为20V、高对比度的PDLC薄膜。实验结果表明，采用单体甲基丙烯酸月桂酯（LM）和丙烯酸丁酯（BA）的混合活性稀释剂单体与聚酯类树脂1350、液晶混合，经光固化后相分离制备出PDLC膜，驱动电压只有20V低于市面上的50V，其在断电状态下具有高的散射性能通电时有高的透过率。

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第一章 绪论

1.1 聚合物分散液晶膜中所用液晶介绍

1.1.1 液晶的发现与定义

1.1.2 液晶的分类

1.1.3 液晶的结构特征

1.1.4 液晶的基本性质

1.1.5 液晶的应用

1.2 聚合物分散液晶（polymer dispersed liquid crystal, PDLC）的介绍

1.2.1 PDLC的基本概念

1.2.2 PDLC的国内外研究状况

1.2.3 PDLC的工作原理

1.2.4 PDLC的制备方法

1.2.5 PDLC的表征手段及电光性能的影响

1.3 光固化介绍

1.4 本论文的研究意义及研究内容

1.4.1 本论文的研究意义

1.4.2 本论文的研究内容

第二章 预聚物的制备过程

2.1 实验部分

2.1.1实验材料与设备

2.2 实验步骤

2.3 制备过程活性稀释剂单体对PDLC的影响

2.3.1 活性稀释剂单体选择依据

2.3.2 活性稀释剂单体的影响

2.4 制备过程中预聚物树脂对PDLC的影响

2.4.1 预聚物选择依据

2.4.2 预聚物的影响

2.5 制备过程活性稀释剂单体与预聚物树脂比例对PDLC的影响

2.5.1 活性稀释剂单体与预聚物定量依据

2.5.2 稀释剂单体与预聚物树脂比例的影响

2.6 引发剂含量对PDLC的影响

2.7 本章小结

第三章PDLC膜的制备及影响因素

3.1 实验部分

3.1.1 实验材料与仪器

3.1.2 液晶与聚合物比例的定量依据

3.1.3 实验原理

3.1.4 实验步骤

3.2 制备过程工艺条件对PDLC的影响

3.2.1 液晶含量对PDLC的影响

3.2.2 固化时间对PDLC的影响

3.2.3 曝光距离对PDLC的影响

3.2.4 膜厚度对PDLC的影响

3.3 PDLC的电光性能测试与分析

3.3.1 PDLC的偏光显微镜图

3.3.2 PDLC的电子显微镜图

3.4 本章小结

第四章 结 论

参考文献

攻读硕士学位期间获得的科研成果

致谢