摘 要
聚合物分散液晶（PDLC）薄膜是液晶微滴均匀的分散在聚合物基体中的复合材料，其特殊的电-光响应性能成为目前平板显示领域研究的热点。PDLC材料是一种新型液晶功能膜材料，具有对比度高、制备简单、不需要偏振片等优点，所以PDLC材料在大尺寸柔性显示器件、非线性光学材料、电控智能玻璃、选择透过性膜、热敏器件、液晶光栅、全息薄膜、光开关等方面表现出极大的应用前景。PDLC材料在应用器件开发和基本原理研究两方面都极具魅力，因而成为液晶材料领域中十分活跃的研究前沿。
本毕业设计旨在研究负性液晶材料的电-光性能；通过采用紫外光辐照-加热分步聚合方法制备的以光固化树脂-热固化树脂类高分子网络为基体的功能聚合物分散液晶薄膜材料，并研究了紫外光可聚合单体与热聚合单体的相含量对薄膜材料电-光性能的影响。采用红外光谱、紫外光谱、偏光显微镜、扫描电镜等测试手段对薄膜进行测试表征，并且通过其测试结果来探究薄膜材料的光电特性。
研究发现，PDLC 薄膜的阈值电压（Vth）、饱和电压（Vsat）和对比度（CR）受紫外光聚合单体/热聚合单体的相对含量影响。当热聚合单体的相对含量较低时，Vth、Vsat以及CR都随热聚合单体相对含量的增加而变大；当热聚合单体的相对含量较高时，Vth、Vsat以及CR都随热聚合单体相对含量的增加而降低。
PDLC薄膜的聚合物网络扫描（SEM）电镜实验结果表明，对于紫外光可聚合单体与热聚合单体的相对含量不同的PDLC薄膜样品，高分子网络的网孔尺寸随可聚合单体体系中热聚合单体相对含量的提高，网孔逐渐减小，网孔壁增厚的趋势。
研究表明，通过调节紫外光可聚合单体与热聚合单体的相对含量，可以改变PDLC 薄膜中高分子网络的微观形貌，进而可以优化PDLC薄膜材料的电光性能。
关键词：聚合物分散液晶（PDLC），紫外固化，热固化，电光性能，分布聚合
目 录
摘 要 I
Abstract II
引 言 1
1 文献综述 2
1.1 液晶 2
1.1.1液晶简介 2
1.1.2液晶分类 2
1.1.3 液晶的应用 6
1.2 聚合物分散液晶膜 8
1.2.1 聚合物分散液晶膜的出现背景 8
1.2.2 聚合物分散液晶膜的光聚合机理 9
1.2.3 聚合物分散液晶膜的工作原理 12
1.2.4 聚合物分散液晶膜的制备方法 15
1.2.5 聚合物分散液晶膜的主要性能参数 17
1.2.6 聚合物分散液晶膜的应用 18
1.2.7 聚合物分散液晶膜的研究进展 19
1.3 本课题主要研究内容 20
2 实验部分 22
2.1 实验材料 22
2.2 实验方法 23
2.2.1 PDLC液晶盒的制备 23
2.3 聚合物分散液晶膜的表征手段 25
2.3.1 聚合物网络的形貌观察 25
2.3.2 PDLC薄膜的电光性能测试 25
2.3.3 波长依赖性测试 26
3 结果与讨论 27
3.1 PDLC薄膜的双稳态机制 27
3.2 热聚合单体含量对PDLC薄膜光电性能的影响 28
3.2.1 PDLC薄膜电压-透过率曲线的影响 28
3.2.2 PDLC薄膜阀值电压和饱和电压的影响 30
3.2.3 PDLC薄膜对比度和响应时间的影响 31
3.3 热聚合单体含量对PDLC薄膜的高分子网络形貌的影响 33
3.4 PDLC薄膜的波长依赖性与织构 34
结 论 36
参 考 文 献 38
附录 44
在 学 取 得 成 果 52
致 谢 53
本课题主要研究内容
如前所述，胆甾型液晶的胆甾相液晶的显示应用。早在二十世纪60年代到70 年代，液晶显示器刚刚发明时，美国、欧洲就有许多学者及实验室从事胆甾相液晶相关的研究[70-72]。1968 年，R.B.Meyer根据实验指出，在电场或磁场的作用下，胆甾相和向列相之间存在相变（C—N 相变），他预计在下个十年中该效应可能应用于信息显示中。在 1969 至 1970 年间，R.B.Meyer 和 Frederic J.Kahn 等人分别从实验上观察了磁场和电场作用下胆甾相液晶变成场致向列相织构 H（Homeotropic Texture），即垂直取向的情况。J.J.Wysocki、H.Balssler 等给出了电场强度对相变影响的初步结果，并且就电场强度对胆甾相液晶的光学特性的影响方面也进行了研究。虽然当时从实验中观察到相变，但对相变机理不十分了解。加之当时合成胆甾相液晶的稳定性（尤其是化学稳定性）不好，介电常数各向异性（ε）值较大的材料也不多，使相变电压达到 100V 左右。因此，在随后的几年间，有关胆甾相液晶的研究几乎处于停顿状态。直到 70 年代末到 80 年代初，相变模式的胆甾相液晶显示器开始出现。I.Sakata 等人向向列相液晶里加入手性添加剂，得到胆甾相液晶。利用透明的平面织构 P（Planar Texture）和焦锥织构 FC（Focal Conic Texture）对光的散射进行存储显示。Greuble 首次观察到胆甾相液晶在电场作用下 C—N 相变存在滞后现象，B.Kerllenevich、Kawachi,T.Ohtsuka 等先后通过实验得到滞后现象与偏置电压的关系，并指出在滞后现象存在的前提下，器件工作在一定偏压下，可利用 H 态的透明态，FC 态的散射态进行显示。以上这几种显示模式都是在电场作用下进行的。N.A.Clark 等人在 1980 年给出了零场下 P 态，FC 态的双稳态曲线。1990 年，美国肯特大学的液晶研究所利用胆甾相的双稳态特性开始了反射式胆甾相液晶显示的研究。肯特大学液晶研究室的成员在研究聚合物稳定的螺旋相液晶显示器时，发现聚合物网络可稳定平面织构和焦锥织构，获得了双稳的液晶盒。这是第一代的 BCD，称为聚合物稳定的双稳反射式 LCD。后来的研究发现通过适当的表面处理也可获得双稳的特性，这就是第二代的 BCD，称为表面稳定的双稳反射式 LCD。至此便揭开了双稳时代的面纱。
在现阶段的工作中主要研究胆甾相液晶平面态、焦锥态和场致向列相织构；通过用表面处理的方法使得胆甾相液晶实现双稳。 因此，本文将对聚合物分散胆甾相液晶进行研究。制备实验样品，研究一种采用紫外光辐照-加热分步聚合方法制备的以丙烯酸酯-环氧树脂类高分子网络为基体的双稳态PDLC薄膜材料，并研究这种材料中紫外光可聚合单体与热聚合单体的相对含量对双稳态PDLC薄膜材料电-光性能的影响。并对其可行性进行分析。
