應(yīng)變液晶調(diào)光玻璃的簡(jiǎn)介及應(yīng)用

　　1 引言

　　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)制作推拉門窗，折疊門窗。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。