應變液晶調光玻璃的簡介及應用

　　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，從而形成微米量級的液晶微滴分散在固態(tài)聚合物基體內的結構。30年來PDLC的電光特性已被深入研究過，并且在許多領域具有應用前景，最顯而易見的應用是正在成為投資熱門的電控調光玻璃產品。應變液晶（Stressed liquid crystal，SLC）是通過對PDLC制品施加拉伸、剪切或按壓等應力引起光學性質的改變所得到的新型電光器件的一個研究領域，在快速響應大相位延遲片、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用而引起人們關注。然而應變液晶顯然也可以開發(fā)成為不用耗電的調光玻璃，這種調光玻璃還可以開發(fā)出一種另類顯示板。

　　2 SLC調光玻璃的特性和應用

　　PDLC電控調光玻璃產品的結構是把PDLC夾到ITO透明導電膠片之間，再把膠片夾到玻璃之間。SLC調光玻璃的結構是把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力作用下變成長橢球形狀，液晶分子呈現(xiàn)沿剪切方向，即橢球長軸方向取向排列的構形，這時就可以當作單軸晶體，具有雙折射性質，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。設計尋常光折射率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電控調光玻璃適合制作大面積的固定空間隔斷，應用工程案例都是大機關，大酒店，大公司的豪華裝修。PDLC膜產品價格價格十分昂貴，但是現(xiàn)在市場需求越來越大，成為特種玻璃行業(yè)的投資熱點。相比之下，新型SLC調光玻璃適合制作小面積的活動空間隔斷，可以在更廣泛的領域得到應用。在商場里，SLC調光玻璃可以用來制作貴重商品柜臺；在公司里，SLC調光玻璃可以用來代替電動百葉窗；在裝修領域，SLC調光玻璃可以用來制作推拉門窗，折疊門窗。SLC調光玻璃也可以用來制造高檔禮品盒，如珠寶，鉆戒，名表，獎牌，人參，冬蟲夏草等包裝盒?，F(xiàn)有的透明投影屏幕主要是光學功能膜貼到玻璃櫥窗上面，SLC調光玻璃也可以當半透明投影屏幕在商場等場合得到應用，效果也比較好。

　　3 SLC調光顯示玻璃的制備和應用

　　SLC調光玻璃技術是紫外光固化生產工藝，把浮法平板玻璃清洗干凈，撒布上襯墊料，合上兩張玻璃，灌注進預聚合物與液晶混合物，經過紫外光曝光固化，安裝好不銹鋼邊框和能施加剪切應力的裝置，就成了SLC調光玻璃產品。

　　樣品制備實驗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；使用的預聚合物是30%的環(huán)氧樹脂DCL3000，60%聚脂丙烯酸酯MR100，4%鏈轉移劑和4%的光引發(fā)劑TPO，2%硫嗡鹽配制成預聚物；將液晶與預聚合物以1?1的質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階邊（方便后續(xù)施加應力實驗）。用注射器將液晶膠滴在臺階處下面玻璃上，靠毛細現(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紫外燈下進行紫外固化，采用打字復印膠片作為掩膜進行選擇曝光，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，擰轉鑰匙就可以方便施加剪切應力，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。對制品施加剪切應力時，制品變成半透明狀態(tài)，字符圖案被消隱不清楚。

　　圖1 應變液晶調光顯示，（a）顯示狀態(tài)，（b）消隱狀態(tài)

　　眾所周知，現(xiàn)代顯示主流技術是TFT-LCD，OLED，LED，PDP，E-INK，LCOS等，本文所述SLC調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，吉祥語句，唐詩宋詞等，設想在商場，公司以及酒店等場所裝修上具有應用前景。

　　4 結論

　　應變液晶（SLC）是具有特殊光電特性的聚合物分散液晶（PDLC）領域在電光器件新應用方面研究課題，而SLC調光玻璃是PDLC電控調光玻璃民用產品的衍生新品種，其結構是由兩片玻璃夾一層柔性聚合物分散液晶膜；其特點是不用加電只施加剪切應力就能使其從散射態(tài)變成半透明態(tài)，散射態(tài)透過率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。在制備SLC調光玻璃時，采用打字復印膠片作為掩膜進行選擇曝光，得到帶有圖案的制品。當對制品施加剪切應力時，制品變成半透明狀態(tài)，字符圖案被消隱不清楚。這種SLC調光顯示玻璃在商場，公司以及酒店等場所裝修上都具有應用前景。