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        一種反型PNLC電光特性曲線的研究

        2015-07-05 17:34:55高紅茹溫剛熊會(huì)茹崔青
        液晶與顯示 2015年4期
        關(guān)鍵詞:閾值電壓電光液晶

        高紅茹,溫剛,熊會(huì)茹,崔青

        一種反型PNLC電光特性曲線的研究

        高紅茹*,溫剛,熊會(huì)茹,崔青

        (1.石家莊誠(chéng)志永華顯示材料有限公司,河北石家莊050091; 2.河北省平板顯示材料工程技術(shù)研究中心,河北石家莊050091)

        采用紫外光聚合分離法使混合體系(可光聚合單體/液晶/光引發(fā)劑)產(chǎn)生相分離,制備了以雙官能團(tuán)丙烯酸酯為基體的反型聚合物網(wǎng)絡(luò)液晶膜材料。采用液晶光電測(cè)試儀測(cè)試了光引發(fā)劑1-羥基環(huán)己基苯甲酮(IRG184)濃度和不同種類液晶盒如平行盒和反平行盒對(duì)反型PNLC液晶膜的電光性能的影響。研究結(jié)果表明,當(dāng)光引發(fā)劑IRG184濃度為0.2%時(shí),采用雙官能團(tuán)丙烯單體材料作為可光聚合單體,選擇光學(xué)各向異性和介電各向異性適當(dāng)?shù)南蛄邢嘁壕5,混合攪拌均勻以后灌注于盒厚7 μm的反平行排列液晶盒中,在光強(qiáng)為18 mW/cm2、波長(zhǎng)主要為365 nm的紫外光下,溫度控制在25~30℃使其聚合,所得反型PNLC膜的電光特性曲線最佳,如閾值電壓、工作電壓等特性最好,并對(duì)研究結(jié)果進(jìn)行了相關(guān)的討論。

        反型PNLC;光引發(fā)劑IRG184;電光特性;反平行排列

        1 引言

        隨著液晶化學(xué)、電子學(xué)、光學(xué)、材料學(xué)等基本學(xué)科的發(fā)展,越來越多的液晶顯示技術(shù)被開發(fā)出來。作為傳統(tǒng)的液晶顯示方式,都需要偏振片,這樣光利用率就會(huì)大大降低,這是急待解決的一個(gè)問題。聚合物/液晶復(fù)合膜就是最早提出的一種不需要偏振片的液晶顯示技術(shù)。聚合物/液晶復(fù)合膜包括聚合物分散液晶(PDLC)和聚合物網(wǎng)絡(luò)液晶(PNLC)兩種。

        在20世紀(jì)80年代中期,J.L.Fergason和J.W.Doane等人提出了PDLC顯示模式[1],但是PDLC存在驅(qū)動(dòng)電壓高(達(dá)幾十伏),視角窄等問題,為了解決上述問題人們就通過增大液晶在混合物中的比重(通常液晶的比重到達(dá)80%以上),在相分離過程中液晶不再是以微滴形式分散在聚合物中,而是以一種連續(xù)相形態(tài)存在,此時(shí)聚合物則以網(wǎng)絡(luò)織構(gòu)分布在液晶中,這就是大日本墨水公司提出的PNLC(可光聚合單體百分比含量<20%)顯示模式[2]。

        PNLC這種顯示模式出現(xiàn)后,人們對(duì)此做了大量的實(shí)驗(yàn)研究:Byung Kyu Kim等人研究了可紫外固化的聚氨酯丙烯酸鹽類的聚合物網(wǎng)絡(luò)液晶的特性,研究了光引發(fā)劑濃度、聚合物液晶濃度比及曝光溫度對(duì)聚氨醋丙烯酸鹽類聚合物網(wǎng)絡(luò)液晶特性的影響[3]。Yun-Hsing Fan等人通過研究發(fā)現(xiàn)了在聚合物網(wǎng)絡(luò)液晶中聚合物網(wǎng)絡(luò)的錨定作用可極大地降低液晶的粘滯彈性系數(shù),雖然增大了閾值電壓,但液晶的響應(yīng)時(shí)間得到了提升[4]。P.J.Bos等人利用聚合物網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定作用提高了分子的預(yù)傾角,使該器件的閾值電壓大大降低[5]。任洪文等人研究了預(yù)聚物與正性液晶的濃度對(duì)聚合物/液晶復(fù)合膜的顯示模式的影響,發(fā)現(xiàn)高的液晶配比合成的膜在適度電壓驅(qū)動(dòng)下能呈現(xiàn)反型顯示[6]。諶文娟等人研究了用超支化聚酯齊聚物制備的反型聚合物網(wǎng)絡(luò)液晶,改善了聚合物網(wǎng)絡(luò)液晶的對(duì)比度[7]。

        雖然,以前有很多關(guān)于聚合物網(wǎng)絡(luò)液晶(PNLC)的研究,但是,對(duì)于反型聚合物網(wǎng)絡(luò)液晶(可光聚合單體百分比含量<10%)的電光特性曲線影響因素的報(bào)道還比較少。本文先研究了光引發(fā)劑濃度對(duì)反型聚合物網(wǎng)絡(luò)液晶電光特性曲線的影響,確定光引發(fā)劑添加量后,又對(duì)液晶盒種類影響反型聚合物網(wǎng)絡(luò)液晶電光特性曲線做了進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn),最終制備出一種具有低閾值電壓、低工作電壓、對(duì)比度高等性能的反型聚合物網(wǎng)絡(luò)液晶薄膜顯示器件。

        2 工作原理

        2.1PNLC工作原理

        PNLC的聚合物母體是光學(xué)上各向同性材料,其折射率為np。液晶是光學(xué)上各向異性的材料,其折射率分別為no和ne,使no和np相等。如圖1(a)所示,在關(guān)態(tài),即零電場(chǎng)時(shí),由于液晶在網(wǎng)絡(luò)中是以一種多疇?wèi)B(tài)形式存在,各個(gè)液晶疇的指向矢分布是隨機(jī)的,入射光在疇與疇的界面處由于折射率的不連續(xù)變化而引起散射,表現(xiàn)為不透光;當(dāng)給PNLC加上電壓以后,電場(chǎng)使所有液晶疇中的指向矢沿電場(chǎng)方向排列成一個(gè)單疇?wèi)B(tài),對(duì)入射光來說就是一個(gè)折射率均勻的介質(zhì),因而透光。如圖1(b)所示,PNLC在施加足夠電壓下光透過的情況,如果電場(chǎng)E充分大時(shí),垂直透過率將達(dá)到最大,為透明態(tài)[8]。

        圖1 PNLC工作原理圖(粗線表示聚合物,細(xì)線表示液晶)Fig.1Principle of PNLC(thick lines represent polymer network,thin lines represent liquid crystal molecules)

        2.2反型PNLC設(shè)想的工作原理

        在PNLC中光聚合單體百分比含量約為10%~-20%,而在反型PNLC中可光聚合單體百分比含量<10%,之所以稱之為反型PNLC,主要是因?yàn)轱@示模式原理與PNLC的工作模式是相反的。如圖2(a)所示,在零電場(chǎng)時(shí),液晶分子全部沿摩擦方向平行于基板排列,在各個(gè)方向上折射率沒有差異,光線可以直接通過,PNLC薄膜呈透明態(tài);如圖2(b)所示,當(dāng)施加一定的電壓時(shí),液晶分子受電場(chǎng)作用向垂直于基板方向翻轉(zhuǎn),由于基板及聚合物網(wǎng)絡(luò)對(duì)液晶分子有錨定力,由于聚合物的隨機(jī)排列,錨定力方向并不一致,電場(chǎng)力與錨定力的平衡,造成了液晶分子指向矢在各個(gè)方向都有,從而造成散射,PNLC薄膜呈模糊態(tài)。

        圖2 反型PNLC工作原理(粗線表示聚合物,細(xì)線表示液晶)Fig.2Principle of reverse-PNLC(thick lines represent polymer network,thinlinesrepresentliquid crystal molecules)

        3 實(shí)驗(yàn)

        3.1實(shí)驗(yàn)材料

        一般選用向列相液晶時(shí),Δn值越大,可以增強(qiáng)光在液晶疇之間的散射,進(jìn)而降低開態(tài)透過率提高對(duì)比度;Δε越大,可以有效降低工作電壓[9],因此選用我公司向列相液晶D5(Δn=0.231;Δε=37.4)作為實(shí)驗(yàn)用液晶材料;選用可紫外光引發(fā)聚合的單體時(shí),做了以下篩選過程:制備PDLC使用的聚合物材料一般呈線性,其分子量遠(yuǎn)大于普通液晶分子的分子量,聚合度一般在幾千以上,不易交聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)狀織構(gòu)。制備聚合物網(wǎng)絡(luò)時(shí),一般選用具有雙官能團(tuán)的小分子單體,并且單體分子結(jié)構(gòu)中均應(yīng)有一個(gè)聯(lián)苯結(jié)構(gòu),使其具有一定的剛性,這樣為了利用液晶分子的排列來控制聚合物單體形成的網(wǎng)絡(luò)具有一定的取向;這種單體分子結(jié)構(gòu)均具有和液晶分子相類似的各向異性的長(zhǎng)棒狀結(jié)構(gòu),且單體的分子量和液晶分子的分子量基本相當(dāng);單體分子結(jié)構(gòu)的兩端各有一個(gè)雙鍵,易在紫外光照射條件下使其打開,發(fā)生交聯(lián)反應(yīng),易形成網(wǎng)絡(luò)織構(gòu)[10]。因此本實(shí)驗(yàn)采用雙官能團(tuán)的聯(lián)苯二酚雙甲基丙烯酸酯作為可光聚合單體。光引發(fā)劑采用1-羥基環(huán)己基苯甲酮IRG184。

        表1 實(shí)驗(yàn)中所選用預(yù)聚物單體和光引發(fā)劑化學(xué)分子式Tab.1Name and chemical structure formula of pre-polymer and photo-initiator

        3.2樣品制備

        將向列相液晶D5與可光聚合單體按照質(zhì)量比為95∶5的比例混合,并在混合的聚合物液晶中添加不同比例的光引發(fā)劑IRG184,攪拌均勻。具體配比見表2。將上述液晶混合物利用毛細(xì)管力的作用灌注于盒厚為7.0 μm,涂有PI的平行排列取向盒和反平行排列取向盒中,用照射波長(zhǎng)主要為365nm的紫外光燈,光強(qiáng)小于20 mW/cm2,溫度控制范圍在25~30℃,照射1 h,本實(shí)驗(yàn)光強(qiáng)為18 mW/cm2,使混合物發(fā)生相分離。3.3電光特性曲線測(cè)試設(shè)備

        表2 聚合物/液晶含量Tab.2Concentration of polymer and liquid crystal

        長(zhǎng)春聯(lián)誠(chéng)儀器有限公司的光電測(cè)試設(shè)備LCT-5016對(duì)各樣品的透過率進(jìn)行測(cè)試,安捷倫公司生產(chǎn)的LCR測(cè)試儀HP-4284A對(duì)各樣品施加頻率為128 Hz(頻率可設(shè)置)的交流電壓,最大量程電壓為20 V。

        4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

        4.1不同光引發(fā)劑對(duì)反型PNLC電光特性曲線的影響

        圖3為樣品A/B/C使用光電測(cè)試儀LCT-5016所測(cè)數(shù)據(jù)繪制圖形。另外此3支樣品的閾值電壓、工作電壓、對(duì)比度如表3所示。

        表3 樣品的光電性能測(cè)試數(shù)據(jù)Tab.3Photoelectric properties of samples

        圖3 光引發(fā)劑含量對(duì)反型PNLC電光特性曲線的影響Fig.3Transmittance vs.voltage curve for sample A,B and C

        由圖3和表3可以看出,隨著光引發(fā)劑含量的增加,PNLC膜的閾值電壓和工作電壓逐漸變大,對(duì)比度無明顯變化。這是由于,在紫外光的作用下,光引發(fā)劑吸收光能首先分解成初級(jí)自由基,初級(jí)自由基然后與單體加成形成單體自由基。隨后,單體自由基迅速與其他單體進(jìn)行下一步鏈增長(zhǎng)反應(yīng),形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。初始時(shí)刻,單體分子均勻地分布于液晶溶液中。當(dāng)聚合引發(fā)后單體分子開始交聯(lián),單體濃度逐漸降低,高分子的濃度和分子量在增加,當(dāng)增加到一定程度后液晶和高分子發(fā)生相分離。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)相分離逐漸完全,最后形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的高分子聚合體。

        隨著光引發(fā)劑含量的增加會(huì)使聚合增長(zhǎng)點(diǎn)增多,使得預(yù)聚物單體聚合速率加快,這樣會(huì)導(dǎo)致聚合物分子量降低,使得液晶分子受聚合物網(wǎng)絡(luò)邊緣的錨定能增強(qiáng),在施加一定電壓的基礎(chǔ)上,液晶分子發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)就越來越困難,因此隨著光引發(fā)劑含量的增加,閾值電壓和工作電壓會(huì)隨之變大。

        4.2不同排列取向液晶盒對(duì)反型PNLC電光特性曲線的影響

        圖4和表4所示,樣品A的電光特性曲線,由圖可明顯看出:灌注于反平行排列取向的液晶盒所測(cè)出的閾值電壓和工作電壓低一些。

        表4 不同測(cè)試盒中樣品A的光電性能Tab.4Photoelectric properties of sample A in different test cells

        圖4 液晶盒排列取向?qū)Ψ葱蚉NLC電光特性曲線的影響Fig.4Transmittance vs.voltage curve for sample A in parallel LC cell and anti-parallel LC cell

        這是因?yàn)樵诹汶妶?chǎng)時(shí),圖5(a)所示在反平行盒中液晶分子的排列在上、下兩個(gè)基板附近隨摩擦方向相同,形成一定的角度,遠(yuǎn)離基板的液晶分子都平行于基板表面。圖5(b)所示在平行盒中液晶分子的排列在上、下基板附近隨摩擦方向相同,是相互平行的,遠(yuǎn)離基板的液晶分子都平行于基板表面。此時(shí)聚合物網(wǎng)絡(luò)液晶都是透明態(tài)。當(dāng)給液晶盒施加一定電壓時(shí),在平行盒中圖5(b)所示,各液晶分子的旋轉(zhuǎn)方向相同,且分子排列仍然是平行的,透過率的變化緩慢;而在反平行盒中圖5(a)所示,各液晶分子的旋轉(zhuǎn)方向相反,各液晶分子的排列角度增大,透過率的變化明顯,因此使用反平行盒所測(cè)試的閾值電壓和工作電壓就低一些。

        圖5 反平行盒和平行盒液晶分子排列示意圖Fig.5LC molecule arrangement orientation in parallel LC cell and in anti-parallel LC cell

        5 結(jié)論

        介紹了反型PNLC的工作原理,并研究了不同濃度光引發(fā)劑含量和不同排列液晶盒對(duì)反型聚合物網(wǎng)絡(luò)液晶的電光特性曲線的影響,另外分析了原因。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),當(dāng)光引發(fā)劑濃度為0.2%的含量時(shí),采用反平行排列液晶盒,反型聚合物網(wǎng)絡(luò)液晶顯示的電光特性曲線最好。此時(shí),閾值電壓和工作電壓最低,對(duì)比度為84∶37。但是所制備的反型PNLC存在開態(tài)透過率高的缺點(diǎn),這主要是因?yàn)闊o論在PNLC還是反型PNLC中,其散射態(tài)主要是依靠液晶的雙折射率來實(shí)現(xiàn)的,由于液晶的雙折射率一般都小于0.3,就會(huì)造成兩種模式的散射態(tài)透過率高的結(jié)果,從而使得無法提高對(duì)比度[11]。當(dāng)向向列相液晶中添加一些膽甾相液晶時(shí),要求形成長(zhǎng)螺距的膽甾相液晶,由于液晶螺距較長(zhǎng)(為1~5 μm),其Bragg反射位于紅外波段,對(duì)可見光來說呈透明,施加一個(gè)較小的電場(chǎng),使液晶轉(zhuǎn)變到多疇的焦錐織構(gòu),入射光由于相鄰的液晶疇交界處的折射率不一致形成散射,為暗態(tài)[12],這個(gè)對(duì)比度的問題就很好地得到了解決。

        [1]Doane J W,Vaz N A,Wu B G.Field controlled light scattering from nematic microdroplets[J].Appl Phys Lett.,1986,48(4):269-271.

        [2]Fujisawa T,Ogawa H,Maruyama K.Electro-optic properties and multiplexibility for polymer network liquid crystal display (PN-LCD)[J].Japan Display’89,Digest,1989:690-693.

        [3]KimB K,Kim S H,Song J C.Polymer network liquid crystals form U.V.curable polyurethane acrylate[J].Polylner,1998,39:5949-5959.

        [4]Fan Y H,Lin Y H,Ren H W,et al.Fast-response polymer network liquid crystals for optical communications[J].SID Symposium Digest of Technical Papers,2004,35:1526-1529.

        [5]Bos P J,Rahman J A,Doane J W.A low-threshold-voltage polymer network TN device[J].SID Digest,1993:887-890.

        [6]任洪文,黃錫珉,凌志華.液晶含量對(duì)聚合物/液晶復(fù)合膜電光特性的影響-從正型向反型顯示模式的轉(zhuǎn)變[J].液晶與顯示,1999,14(1):12-17.Ren H W,Huang X M,Ling Z H.Influence of liquid crystal content on electro-optical properties of polymer/liquid crystal compound-film transition from normal to reverse mode[J].Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays,1999,14(1): 12-17.(in Chinese)

        [7]諶文娟,汪映寒.超支化聚酯齊聚物改善聚合物網(wǎng)絡(luò)液晶的電光性能[J].高分子材料科學(xué)與工程,2009,25(7):39-42.Chen W J,Wang Y H.The improvement of electro-optic performance of polymer network liquid crystal film employing hyperbranched polyester oligomer[J].Polymer Materials Science and Engineering,2009,25(7):39-42.(in Chinese)

        [8]石海兵,黃子強(qiáng).低閾值電壓聚合物網(wǎng)絡(luò)液晶電光特性的研究[J].液晶與顯示,2008,23(1):21-22.Shi H B,Huang Z Q.Electro-optical property of low threshold polymer network liquid crystal[J].Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays,2008,23(1):21-22.(in Chinese)

        [9]王慶兵,孫睿鵬,田顏清,等.PN-LCD的制備及其顯示特性的改善[J].液晶通訊,1995,3(4):263-267.Wang Q B,Sun R P,Tian Y Q,et al.Fabrication and improvement of display performance of PN-LCD[J].Chinese Letter of Liquid Crystal,1995,3(4):263-267.(in Chinese)

        [10]魏婷.雙端烯液晶單體的合成與性能研究[D].西安:陜西師范大學(xué),2012.Wei T.Synthesis and properties of double terminal olefine liquid crystal single[D].Xi’an:Shanxi Normal University.2012.(in Chinese)

        [11]尹聿海.聚合物網(wǎng)絡(luò)對(duì)聚合物膽甾相織構(gòu)電-光性能影響的研究[D].北京:北京科技大學(xué),2007.Yin Y H.Effects of morphology of polymer network on the electro-optical property of polymer-stabilized cholesteric texture[D].Beijing:Beijing University of Science and Technology,2007.(in Chinese)

        [12]石海兵.柔性雙穩(wěn)態(tài)膽甾相液晶顯示單元的研究[D].成都:電子科技大學(xué).2008.Shi H B.Flexible bistable cholesteric liquid crystal display cell[D].Chengdu:University of Electronic Science and Technology.2008.(in Chinese)

        E-O properties of reverse-polymer network liquid crystal film

        GAO Hong-ru*,WEN Gang,XIONG Hui-ru,CUI Qing
        (1.Shijiazhuang Chengzhi Yonghua Display Material Co.,Ltd,Shijiazhuang 050091,China; 2.HeBei Engineering&Technology Center for FPD Material,Shijiazhuang 050091,China)

        The UV polymerization-induced phase separation(PIPS)method was introduced to prepare the reverse-polymer network liquid crystal(PNLC)films with difunctional acrylate as main structure from the system contained photo-curable monomers,liquid crystal(LC)and photo initiator.The concentration of the photo-initiator 1-hydroxy Cyclohexane benzophenone(IRG184)was changed and the type of liquid crystal cells and their effects on the electro-optical properties of the reverse-polymer network liquid crystal(PNLC)were tested by LCT-5016.The results showed that the electro-optic curve(in terms of the properties such as threshold voltage and operating voltage)of the reverse-PNLC film was the best,when the condition was optimized as follow: the intensity of UV light was 18 mW/cm2,the main wavelength was 365 nm,the temperature was between 25~30℃,the concentration of the photo-initiator IRG184 was 0.2%,the propylene monomer with double function groups was chosen as the photo-curable monomers,and the mixture was filled in the reverse parallel arrangement cell with 7 μm thickness.

        reverse-PNLC;photo-initiator IRG184;electro-optic properties;reverse parallel arrangement

        O753+.2

        A

        10.3788/YJYXS20153004.0553

        高紅茹(1983-),女,河北石家莊人,化工工程師,主要從液晶材料顯示方面的研究。E-mail:gaohr@ slichem.com

        1007-2780(2015)04-0553-06

        2014-11-25;

        2014-12-17.

        *通信聯(lián)系人,E-mail:gaohr@slichem.com

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