液晶膜材料的制及应用.doc

低阈值电压聚合物分散性液晶膜的制备及其应用 ————电光特性方面 摘　要: 采用聚合物诱导相分离 PIPS 方法制备了 PDLC膜 ,研究了不同单体材料、温度、光强等对 PDLC膜电光特性的影响。发现Bi2EMA22 和 EHMA 混合单体 质量组分为 1∶9 与液晶 C70/02CN 在折射率方面匹配较好 ,且在偏光显微镜下液晶微滴与聚合物单体的晶相边界清晰 ,易制备成对比度较高、阈值电压和饱和驱动电压较低的 PDLC膜。温度和光强是控制和维持液晶与单体之间相分离速度平衡的重要工艺因素 , 直接影响到相分离过程中的液晶微滴形貌尺寸及其分布均一性 ,进而影响 PDLC 膜电光性能的优劣。通过工艺条件的优化 ,最终制备出了阈值电压为 0.18 V/ m、饱和驱动电压为 0.4 V/ m的 PDLC膜。 关键词: 聚合物分散性液晶; 相分离; 形貌; 阈值电压 一．前　言 聚合物分散液晶中的液晶微滴尺寸对器件的阈值电压、饱和驱动电压、响应时间和对比度等性能有很大影响 。在同等膜厚下 ,液晶微滴尺寸增大可以降低 PDLC 膜的阈值电压和饱和驱动电压,但是对可见光的散射能力减弱 ,对比度变差且响应时间也随微滴尺寸的增大而增大;反之 ,液晶微滴尺寸减小虽然可以增加对比度 ,但 PDLC膜的阈值电压和饱和驱动电压相应增大 ,与CMOS 电路的匹配性变差 ,不利于实际应用。因此 ,要制备出电光性能较好的 PDLC 膜,就必须选择合适的工艺条件 ,控制相分离过程中的液晶分子从聚合物单体中的析出速度和聚合物单体的聚合速度以维持一个动态的平衡 ,进而控制液晶微滴在聚合网络中的形貌及大小。影响 PDLC相分离过程的因素有很多 ,如聚合物单体黏度、单体材料 、单体含量、聚合光强和聚合温度等本文通过对比分析不同混合物单体、聚合温度和聚合光强等对聚合物网络中的液晶微滴形貌和尺寸的影响 ,优化了 PDLC 膜的制备条件 ,并对所制备的 PDLC膜的电光特性进行了研究。 二．制备过程 实验采用聚合物诱导相分离 PIPS 的方法制备 PDLC 膜。在单体含量和盒厚一定的条件下 ,研究讨论了不同单体材料、温度、紫外光强等对 PDLC膜的电光特性的影响。 2.1 　样品制备 实验中使用了以下几种单体材料: A: Bisphenol A ethoxylate （2EO/ Phenol）dimethacrylate（ Bi-EMA-2 单体 ）; B:Bisphenol A ethoxylate（2EO/ Phenol）； C: Bisphenol A ethoxylate（ 1EO/ Phenol）diacrylate （Bi-EA-1 单体 ）; D:Bisphenol A ethoxylate （15EO/ Phenol）dimethacrylate （Bi-EMA-15 单体） ; E:甲基丙烯酸异辛酯 （EHMA 单体） 。 将 A、B、C、D 4 种预聚丙烯酸酯类单体与甲基丙烯酸异辛酯 E 混合调配成不同质量组分的 混合单体 ,调配的目标是混合单体的折射率与液晶分子的寻常光折射率尽量具有较好的匹配性 ,其中 E中含有 2 %的光引剂 G。4 种混合物单体的质量配比分别为:m（ E ）∶m（ A ）= 9∶1;m（ E） ∶m（ B ）=88∶12;m( E )∶m (C) = 89.5∶10.5;m （E ）∶ m （D ）=87.5∶12.5。再将 4 种混合物单体与液晶C70/ 02CN 的质量组分均按 30 %∶70 %配置。 研究不同单体材料对 PDLC 性能的影响时 ,以13 m的间隔子控制膜厚。曝光温度为 26 ℃, 2 光强为 0.597 mW/cm ,时间为 25 min。研究光强对 PDLC 性能的影响时 ,采用优选的混合单体 m （E ）∶m（ A） =90∶10 ,将液晶 C70/02CN 与聚合物单体 A + E 按质量比 70 %∶30 %配置成均匀混合物 ,并在 40 ℃的蔽光恒温箱中将其通过毛细现象原理渗析到 7μm 厚的标准液晶盒 ,待 5 min 后降至室温 26 ℃ 时开始紫外曝光聚合,在不同光强条件下制备了 4 种样品。 研究温度对 PDLC 性能的影响时 ,采用优选的混合单体 m （E ）∶m （A ）=90∶10 ,将液晶 C70/02CN 与聚合物单体 A + E 按质量比 70 %∶30 %配置成均匀混合物 ,并在 40 ℃的蔽光恒温箱中将其通过毛细现象原理渗析到 7μm 厚的标准液晶盒 , 在不同的聚合温度下制备 PDLC 膜样品 ,曝光紫外光强固定为 0.64 mW/cm2 。 2.2 　样品测试 所制备的 PDLC 样品通过实验室自制的测试装置进行透