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纳米掺杂对聚合物分散液晶光电性能影响的研究

王宇  
【摘要】:随着液晶技术的发展,液晶器件已走入了千家万户,也给人们的业余生活带来了很多娱乐和享受。但传统的液晶器件还具有对比度低、开启电压高、且需添加偏振片对光的损耗很严重等缺陷,怎样克服这些缺陷成为液晶研究者着力解决的问题。聚合物分散液晶器件的出现很好的解决了以上问题,聚合物分散液晶的工作原理是在不施加外电压时,液晶在聚合物中随机分布,因此液晶的指向矢也呈无序状态,液晶的有效折射率n与聚合物的折射率ne不匹配,入射光被大量的散射掉,这时的PDLC膜有很少量的光透过,呈乳白色,称为关态。当施加外电压时,液晶的指向矢随电压的方向而改变,这时液晶的指向矢与电场方向一致,液晶的寻常光折射率no与聚合物的折射率ne相匹配,大量的光可以通过PDLC膜,PDLC膜呈透明状,称为开态。通过聚合物分散液晶的原理可见,聚合物分散液晶器件无需偏振片,这很好的解决了液晶器件光利用率不高,视角窄的缺陷,因此对PDLC器件的研究具有很高的现实意义,因此,怎么样提高PDLC的对比度,降低开启电压,改善PDLC的光电性能,是本文想要研究的内容。 制备PDLC膜,材料的选择是前提。在确定好实验材料后,我们对实验工艺进行了探讨,采用的方法是正交试验法,正交试验法对于多因素水平的实验具有科学性、统筹性的优势,大大的减少了实验次数,同时能科学的获得实验所需数据。通过正交试验分析,我们确定了实验采取的最佳工艺条件:液晶E7含量为80%;EB648:MMA为2:3;I-184含量为2%;固化时间为20分钟;液晶盒厚度为15um。该工艺所获得的PDLC性能参数: CR为53.7;最大透射率90.1%;最小透射率1.68%;开启电压1.2V。然后我们对各条件下的PDLC的偏光显微镜图片进行分析,探讨液晶、聚合物、光分散剂、光引发剂、液晶盒的厚度、固化时间等条件对PDLC性能的影响。 在以最佳工艺制备出的PDLC混合溶液中,添加不同含量的四氧化三铁纳米粒子,研究发现,四氧化三铁的添加虽然会降低PDLC的透射率,但会降低驱动电压,驱动电压降低到0.6V,同时对于PDLC的电导会大幅的提高,这主要是因为四氧化三铁具有磁性,在对其施加电压后,会发生电磁感应,磁性粒子向近电场方向移动,改变PDLC中的液晶、聚合物分布。 然后我们又在聚合物分散液晶中添加不同含量的二氧化钛纳米粒子,研究发现,二氧化钛的添加虽然会相对降低PDLC的透射率,但会大大的提高PDLC的对比度,对比度可达到155,这主要是因为添加二氧化钛会降低聚合物与液晶的折射率匹配度,使最大透射率、最小透射率都降低,但对最小透射率的影响会相对较大,因此对比度会提高。 开启电压和对比度均是液晶材料很重要的参数,通过添加纳米材料使PDLC性能得到了优化,这说明纳米材料与液晶的结合具有很高的现实意义。


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