多种染料掺杂液晶器件及其电光性能研究.pdf

哈尔滨工程大学硕士学位论文

摘要

聚合物分散液晶（PDLC）是一种可以通过电路通断以达到控制明暗状态的液晶器

件。近些年来，研究者们通过向PDLC器件中掺入染料实现改性的目的。但目前PDLC

的掺杂主要着眼于单种染料，且缺少绿色染料掺杂相关的探究。单种染料掺杂对器件

的电光性能调控过于单一，而缺少绿色染料掺杂又导致其在可见光伪装隐身中无法实

现完整的迷彩色色谱呈现。本文在传统PDLC器件中掺入两种染料，并通过这两种染

料的叠加效应达到绿色染料的掺杂效果，并对其相关电光性能进行研究，以探究染料

掺杂量及PET薄膜厚度等参数对DPDLC产生的影响。本文还设计出一种染料掺杂胆甾

相液晶，可在温度变化下实现黄绿迷彩色转变，从而满足可见光伪装隐身需求。

本文采用聚合引发相分离法制备了一系列DPDLC器件。利用控制变量法改变混合

染料中单一染料的掺杂量，从而探究其对器件电光性能的影响，得到如下结论：染料

总掺杂量为0.4％时，器件拥有最好的电光性能。当两种染料混合掺杂时，PET薄膜厚

度为0.0125mm，且苏丹黑B与溶剂黄33掺杂量均为0.2％的器件拥有最好的电光性

能。通过扫描电子显微镜进行形貌表征以寻求器件的微观机理，得到性能最佳器件与

该器件细密的孔洞结构密不可分的联系，即细密的孔洞结构分布使得关态时光线在器

件内部产生更多散射而降低其透过率，而开态时又由于液晶的寻常折射率（n）与聚

o

合物折射率（n）相匹配，导致光线更易穿过器件而提高了器件的开态透过率（T）。

pon

另外本文探讨了包括关态透过率（T）、开态透过率（T）、阈值电压（V）、饱和

offonth

电压（V）在内的一系列电光性能，并对同组间与各组间横向与纵向进行对比，以探

sat

求不同染料掺杂量下电光性能的变化规律。所制得的器件中苏丹黑B掺杂量与溶剂黄

33掺杂量均为0.2％的DPDLC器件拥有同厚度器件中最高的透过率差值（ΔT），最高

的阈值电压与饱和电压。PET薄膜厚度为0.0125mm，苏丹黑B掺杂量与溶剂黄33掺

杂量均为0.2％的DPDLC器件因其具有细密的孔洞结构，拥有本文所制备所有DPDLC

器件中最佳的电光性能，其透过率差值达到63.5246％，并拥有较为优异的响应时间。

另外，本文还探究了DPDLC器件中PET薄膜厚度与染料掺杂量对器件响应时间与清亮

点的影响。即当PET薄膜厚度最小时，器件拥有最佳响应时间，其开态响应时间（t）

on

与关态响应时间（t）分别为0.028s与0.031s。且DPDLC器件的清亮点随着染料总

off

掺杂量的增大而降低。在探讨染料掺杂胆甾相液晶的章节，在原纯胆甾相液晶器件通

过热致变色以实现蓝紫色变化的的基础上，掺入黄色染料以达到更为鲜明的黄绿迷彩

多种染料掺杂液晶器件及其电光性能研究

色转变效果。

通过染料掺杂对液晶器件进行性能研究，既可以满足可见光范围内的伪装隐身需

求，也可以揭示染料掺杂量和PET薄膜厚度等对器件性能的影响规律并进行机理分析，

对染料掺杂液晶器件领域的发展具备一定的理论意义和实践价值。

关键词：聚合物分散液晶；染料；电光性能；胆甾相液晶；热致变色

哈尔滨工程大学硕士学位论文

ABSTRACT

Polymerdispersedliquidcrystal(PDLC)isaliquidcrystaldevi