應(yīng)變液晶調(diào)光玻璃的簡(jiǎn)介及應(yīng)用
聚合物分散液晶(Polymer Dispersed Liquid Crystal,PDLC)是用向列相液晶和高分子材料按一定比例混合,再利用熱固化或紫外光固化等引發(fā)相分離,從而形成微米量級(jí)的液晶微滴分散在固態(tài)聚合物基體內(nèi)的結(jié)構(gòu)。30年來(lái)PDLC的電光特性已被深入研究過(guò),并且在許多領(lǐng)域具有應(yīng)用前景,最顯而易見(jiàn)的應(yīng)用是正在成為投資熱門(mén)的電控調(diào)光玻璃產(chǎn)品。應(yīng)變液晶(Stressed liquid crystal,SLC)是通過(guò)對(duì)PDLC制品施加拉伸、剪切或按壓等應(yīng)力引起光學(xué)性質(zhì)的改變所得到的新型電光器件的一個(gè)研究領(lǐng)域,在快速響應(yīng)大相位延遲片、光柵常數(shù)隨壓力變化的全息光柵、散射濾光片和散射偏光片等器件上具有特殊應(yīng)用而引起人們關(guān)注。然而應(yīng)變液晶顯然也可以開(kāi)發(fā)成為不用耗電的調(diào)光玻璃,這種調(diào)光玻璃還可以開(kāi)發(fā)出一種另類顯示板。
2 SLC調(diào)光玻璃的特性和應(yīng)用
PDLC電控調(diào)光玻璃產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)是把PDLC夾到ITO透明導(dǎo)電膠片之間,再把膠片夾到玻璃之間。SLC調(diào)光玻璃的結(jié)構(gòu)是把PDLC直接夾在浮法平板玻璃之間,聚合物是十分柔軟的高分子黏合劑。從兩側(cè)相向或反向推擠或拉伸上下兩片玻璃,就能出現(xiàn)從散射狀態(tài)變成半透明狀態(tài)的現(xiàn)象。之所以是半透明狀態(tài),是由于液晶微滴由圓球形狀在應(yīng)力作用下變成長(zhǎng)橢球形狀,液晶分子呈現(xiàn)沿剪切方向,即橢球長(zhǎng)軸方向取向排列的構(gòu)形,這時(shí)就可以當(dāng)作單軸晶體,具有雙折射性質(zhì),沿平行剪切方向表現(xiàn)為非常光折射率,沿垂直剪切方向表現(xiàn)為尋常光折射率。設(shè)計(jì)尋常光折射率no與聚合物折射率np相等,非常光折射率ne卻與聚合物折射率np不相等,因此這時(shí)PDLC膜層就是一張散射偏光片,入射光有一半光透射,另一半光散射。SLC調(diào)光玻璃具有散射偏光現(xiàn)象,在半透明狀態(tài)也具備透明投影屏幕功能,背投效果比前投效果好。
PDLC電控調(diào)光玻璃適合制作大面積的固定空間隔斷,應(yīng)用工程案例都是大機(jī)關(guān),大酒店,大公司的豪華裝修。PDLC膜產(chǎn)品價(jià)格價(jià)格十分昂貴,但是現(xiàn)在市場(chǎng)需求越來(lái)越大,成為特種玻璃行業(yè)的投資熱點(diǎn)。相比之下,新型SLC調(diào)光玻璃適合制作小面積的活動(dòng)空間隔斷,可以在更廣泛的領(lǐng)域得到應(yīng)用。在商場(chǎng)里,SLC調(diào)光玻璃可以用來(lái)制作貴重商品柜臺(tái);在公司里,SLC調(diào)光玻璃可以用來(lái)代替電動(dòng)百葉窗;在裝修領(lǐng)域,SLC調(diào)光玻璃可以用來(lái)制作推拉門(mén)窗,折疊門(mén)窗。SLC調(diào)光玻璃也可以用來(lái)制造高檔禮品盒,如珠寶,鉆戒,名表,獎(jiǎng)牌,人參,冬蟲(chóng)夏草等包裝盒?,F(xiàn)有的透明投影屏幕主要是光學(xué)功能膜貼到玻璃櫥窗上面,SLC調(diào)光玻璃也可以當(dāng)半透明投影屏幕在商場(chǎng)等場(chǎng)合得到應(yīng)用,效果也比較好。
3 SLC調(diào)光顯示玻璃的制備和應(yīng)用
SLC調(diào)光玻璃技術(shù)是紫外光固化生產(chǎn)工藝,把浮法平板玻璃清洗干凈,撒布上襯墊料,合上兩張玻璃,灌注進(jìn)預(yù)聚合物與液晶混合物,經(jīng)過(guò)紫外光曝光固化,安裝好不銹鋼邊框和能施加剪切應(yīng)力的裝置,就成了SLC調(diào)光玻璃產(chǎn)品。
樣品制備實(shí)驗(yàn)中使用的向列相液晶材料是PDLC005(石家莊鹿泉新型電子材料廠提供),其雙折射no=1.517,ne=1.723;使用的預(yù)聚合物是30%的環(huán)氧樹(shù)脂DCL3000,60%聚脂丙烯酸酯MR100,4%鏈轉(zhuǎn)移劑和4%的光引發(fā)劑TPO,2%硫嗡鹽配制成預(yù)聚物;將液晶與預(yù)聚合物以1?1的質(zhì)量百分比混合成液晶膠。使用的玻璃是3mm厚浮法玻璃(河北南玻公司提供);使用的襯墊料微球直徑20?m(深圳納微科技公司提供)。將玻璃清洗干凈,在一張玻璃上撒布20?m襯墊粉微球,之后蓋上另一張玻璃,兩張玻璃大部分重合,上下留出小部分不重合的臺(tái)階邊(方便后續(xù)施加應(yīng)力實(shí)驗(yàn))。用注射器將液晶膠滴在臺(tái)階處下面玻璃上,靠毛細(xì)現(xiàn)象使液晶膠充滿在兩張玻璃間重合部分。把夾著液晶膠的兩張玻璃放置于24W紫外燈下進(jìn)行紫外固化,采用打字復(fù)印膠片作為掩膜進(jìn)行選擇曝光,樣品距離燈約在30cm左右,曝光5分鐘,樣品由固化前透明變成固化后散射毛玻璃, 得到帶有圖案的制品。用不銹鋼方管制作了玻璃框,在玻璃框上安裝了鑰匙孔,擰轉(zhuǎn)鑰匙就可以方便施加剪切應(yīng)力,如圖1照片所示。圖1(a)是樣品散射顯示狀態(tài),鑰匙處于豎直位置。圖1(b)是樣品透光消隱狀態(tài),鑰匙處于水平位置。對(duì)制品施加剪切應(yīng)力時(shí),制品變成半透明狀態(tài),字符圖案被消隱不清楚。
圖1 應(yīng)變液晶調(diào)光顯示,(a)顯示狀態(tài),(b)消隱狀態(tài)
眾所周知,現(xiàn)代顯示主流技術(shù)是TFT-LCD,OLED,LED,PDP,E-INK,LCOS等,本文所述SLC調(diào)光玻璃自然是十分另類的小品種,可以顯示固定字符的,如公司名稱,吉祥語(yǔ)句,唐詩(shī)宋詞等,設(shè)想在商場(chǎng),公司以及酒店等場(chǎng)所裝修上具有應(yīng)用前景。
4 結(jié)論
應(yīng)變液晶(SLC)是具有特殊光電特性的聚合物分散液晶(PDLC)領(lǐng)域在電光器件新應(yīng)用方面研究課題,而SLC調(diào)光玻璃是PDLC電控調(diào)光玻璃民用產(chǎn)品的衍生新品種,其結(jié)構(gòu)是由兩片玻璃夾一層柔性聚合物分散液晶膜;其特點(diǎn)是不用加電只施加剪切應(yīng)力就能使其從散射態(tài)變成半透明態(tài),散射態(tài)透過(guò)率5%以下,透明態(tài)透光率接近50%;半透明態(tài)具有散射偏光片和半透明投影屏幕功能效果;其制備方法是紫外光固化技術(shù)。在制備SLC調(diào)光玻璃時(shí),采用打字復(fù)印膠片作為掩膜進(jìn)行選擇曝光,得到帶有圖案的制品。當(dāng)對(duì)制品施加剪切應(yīng)力時(shí),制品變成半透明狀態(tài),字符圖案被消隱不清楚。這種SLC調(diào)光顯示玻璃在商場(chǎng),公司以及酒店等場(chǎng)所裝修上都具有應(yīng)用前景。
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評(píng)論