高分子分散型液晶显示器

1、周宏峰（11272026）熊民良（11272021）概念概念技术背景技术背景聚合物分散液晶，又称为PDLC (polymer dispersed liquid crystal) ，是液晶以微米量级的小微滴分散在有机固态聚合物基体内，由于由液晶分子构成的小微滴的光轴处于自由取向，其折射率与基体的折射率不匹配，当光通过基体时被微滴强烈散射而呈不透明的乳白状态或半透明状态。施加电场可调节液晶微滴的光轴取向，当两者折射率相匹配时，呈现透明态。除去电场，液晶微滴又恢复最初的散光状态，从而进行显示。聚合物分散液晶是由多恩Doane博士的小组于1984年发明, 美国专利4688900。该项技术利用相分离技术

2、形成液晶微粒，技术上称之为高分子分散的液晶技术或PDLC技术。在此之前，没人能解释这样一种现象，即用来封液晶瓶口的环氧树脂常常由透明变乳白的现象。PDLC简化了生产工艺。这项技术使用不溶于水的聚合物单体，如环氧树脂和固化剂，与液晶混合而形成一个透明的溶液。当固化发生时，由于溶解度减小，液晶微粒会自动析出来，并悬浮在高分子相中。 近年来,有关将高分子(聚合物)材料与液晶复合体的光散射效应用于显示及调光器件方面的研究极为活跃。此种聚合物液晶复合体是采用将直径几m 以下的液晶球状小滴(微滴)分散在聚合物中,或在网状聚合物中充填液晶构成的,通过施加电压使液晶分子的排列方向同电场方向相一致,从而使聚合物

3、与液晶的折射率互相配合而达到使用的。例如,在无电场的状态下,液晶小滴的光轴是无规则的,液晶的有效折射率同聚合物的折射率不一致,因光散射效应而呈现不透明的白色状态。H PDL C 的工作原理遵从多层结构的布拉格 (B ra gg) 反射 。根据 B ra gg 定律 , 只有波长符合 : = 2n p 的光被反射 , 而其他波长的光均被透过 。上式中 n 代表平均折射指数 ; p 是 B ra gg 层的厚度 ;为反射峰的波长 。这就使得不同色彩层的叠加成为可能 。外加电压可以改变液晶的取向 ,从而改变其折射指数 ,可使显示器完全透明 。其工作原理如下图 所示 。通过选择不同的液晶材料和改变每种

4、材料的浓度 , 对 H PDL C 进行了很多优化实 。下图表示了由改变液晶浓度来优化 H PDL C 的一个例子 。图中每个点都代表对不同液晶 浓度的 H PDL C 样品测得的峰值反射率 。 以前表面镀铝的反射率为 99. 9 %的反射镜为参考 。所有样品的厚度都是 4m 。决定 H PDL C 驱动电压的主要因素有 : 液晶和高分子材料的介电及黏度性质 ; 液晶与高 分子材料的表面相互作用 ; 液晶小球的大小和样品厚度等 。所以严格地选择材料和制作条 件是很重要的 。添加了表面活性剂来降低驱动电压 。很多表面活性剂没有明显 的作用 , 或者在降低驱动电压的同时也降低了反射率 。研究发现只有少数几种表面活性剂既可以降低驱动电压又不影响反射率 。迄今为止 ,所有报导过的 H PDL C 都有视角窄的问题 。我们查阅资料发现了一种增大视角的新技 术 。采用这项新技术 ,把一个具有特定视角的散射片放在两束激光之一的光路中 ,然后用这 样的光学体系来引发 H PDL C 盒中的化学材料高分子化 。用这种方法制作散射 H PDL C 与 制作标准 H PDL C 的