液晶显示领域中的一个重要研究方向是液晶电光性能的改善。近年来，液晶-纳米科学见证了纳米掺杂增强液晶电光性质的范式转变。一方面，纳米颗粒具备特殊的理化性质能有效改善分散基质的性质；此外，纳米掺杂的液晶复合体系制备工艺简单、电光特性卓越，在显示领域占据重要地位。利用液晶与纳米颗粒间的不同相互作用，研究人员设计了一系列具有高稳定性、低成本、可调谐和可持续的电光器件。然而，纳米颗粒的掺杂有可能造成结构缺陷，不利于液晶的稳定。因此，纳米颗粒的选择是影响液晶电光性能的关键。本文概述了液晶-纳米复合体系的电光特性，着重讨论了纳米颗粒与液晶分子间可能存在的相互作用。同时，综述纳米颗粒掺杂液晶的研究现状，根据纳米颗粒类型总结了纳米掺杂对液晶电光性能的影响，并在此基础上，对未来液晶显示技术与纳米技术的结合进行了展望。
液晶 纳米颗粒 电光性能 相互作用 liquid crystals nanoparticles electro-optical performance interactions
四川大学 高分子科学与工程学院 高分子材料与工程国家重点实验室,四川 成都 610065
聚合物分散液晶(PDLC)膜是微米尺寸的液晶微滴嵌入连续聚合物基体中形成的薄膜。利用点击化学方法制备PDLC可避免传统光聚合诱导相分离法造成的染料分解等问题。本研究用4种不同烷基链长度的聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)作为原料, 利用硫醇-烯点击化学反应和硫醇-异氰酸酯偶联反应合成了PDLC膜, 研究烯烃单体的烷基链长度对PDLC膜电光性能的影响。结果表明, 随着体系中烯烃烷基链长度增加, 阈值电压(Vth)、饱和电压(Vsat)和对比度(CR)下降, 但关态透光率(Toff)和开态透光率(Ton)上升。通过选用烷基链长度适当的烯烃可以制得综合电光性能良好的PDLC膜。
聚合物分散液晶 点击化学 单体烷基链长度 电光性能 polymer dispersed liquid crystal click reaction monomer alkyl chain length electro-optical property
1 中国石油化工股份有限公司茂名分公司, 广东 茂名525000
2 四川大学 高分子科学与工程学院, 四川 成都 610065
光聚合诱导相分离法是应用最广泛的制备聚合物分散液晶(PDLC)膜的方法。为了提高PDLC的对比度(CR), 通常在PDLC膜中引入二色性染料。然而, 目前商业化的染料掺杂PDLC膜还很少, 因为光聚合诱导相分离法使用的紫外光会使染料分解; 另外, 染料会吸收紫外光导致预聚物的聚合速率变慢。亲核试剂引发点击化学反应是最近合成化学的研究热点, 可在无紫外光的条件下发生。因此, 用亲核试剂引发点击化学反应制备PDLC膜, 有望克服传统光聚合诱导相分离法的缺点。本论文, 采用亲核试剂引发巯基-烯烃点击化学反应制备PDLC膜, 并研究了反应温度对PDLC电光性能的影响。结果表明, 温度的改变导致液晶微滴的尺寸发生变化, 进而对PDLC的电光性能产生影响。温度升高使得开态透过率(Ton)变小, 阈值电压(Vth)和饱和电压(Vsat)升高。
聚合物分散液晶 点击化学 反应温度 电光性能 polymer dispersed liquid crystal click reaction reaction temperature electro-optical property
1 北京八亿时空液晶科技股份有限公司, 北京102205
2 液晶材料分析及应用技术北京市重点实验室, 北京102205
以对二溴苯、5-烷基-四氢吡喃-2-酮和3,4,5-三氟-2-甲基苯酚为原料, 经过丁基锂反应、脱羟基、Suzuki和Williamson等共5步反应最终合成2\[4′\[二氟(3,4,5-三氟2-甲基苯氧基)甲基\]-3′,5′-二氟-\[1,1′联苯\]-4-基\]-5-烷基四氢吡喃类液晶化合物。反应中考察了温度、溶剂、催化剂和原料比对反应收率的影响。其中脱羟基反应滴加温度-70 ℃～-80 ℃,原料羟基化合物：三乙基硅烷：三氟化硼乙醚的摩尔比为1∶1.5∶2.5；Suzuki反应选用四(三苯基磷)钯反应收率最高；3,4,5-三氟-2-甲基苯酚的Williamson醚化最优条件为在DMSO与水的混合溶剂中醚化6 h。纯化后目标产物气相色谱纯度≥ 99.5%, 总收率约为35.6%, 结构经1HNMR及GC-MS 确证。该化合物添加到液晶的基础配方中, 能增加介电各向异性(Δε), 降低阈值电压。
四氢吡喃 5-三氟-2-甲基苯酚 电光性能 液晶化合物 tetrahydropyran 3 3 4 4 5-Trifluoro-2-methyl-phenol electro-optical property liquid crystal compound
1 北京科技大学 材料科学与工程学院 材料物理与化学系，北京 100083
2 贵州师范大学 化学与材料科学学院，贵州 贵阳 550001
为了制得既能够提供黑色同时又具备高透过率的光阀，本文制备了一种能在反射态和透明态之间切换的主动电场可控性液晶光阀。该光阀主要选用3种偶氮类二向色性染料掺杂螺距位于红外区的胆甾相液晶，并详细地研究了螺距对液晶光阀电光性能的影响。实验结果表明：随着螺距的增大，Vth、Vsat和ton均逐渐减小，其中，最大的Vth和Vsat分别仅为6 V和20 V左右，ton也仅为0.878 ms，并且该薄膜的透过率在电场的作用下可达80%以上。因此，所制备的DDCLC薄膜既满足了透明显示面板高透过率的要求，又提高了其能见度。
胆甾相液晶 偶氮型二向色性染料 螺距 电光性能 光阀 cholesteric liquid crystals azo-dichroic dye pitch electro-optical properties light shutter
四川大学 高分子材料工程国家重点实验室 高分子材料与工程学院,四川 成都610065
以紫外光聚合的聚氨酯丙烯酸酯(PUA)为基体, 通过紫外光聚合诱导相分离法制备了不同液晶含量、不同引发剂含量的聚合物分散液晶(PDLC)薄膜。使用改装的紫外分光光度计和超景深显微镜研究了不同液晶含量、不同引发剂含量对PDLC薄膜的电光性能和微观形貌的影响。研究表明, 随着液晶含量的增加, PUA基的PDLC的液晶微滴尺寸变大, 电光性能变好; 随着引发剂含量的增加, PUA基的PDLC液晶微滴变小, Ton增加。
聚合物分散液晶 液晶含量 引发剂含量 电光性能 微观形貌 polymer dispersed liquid crystals liquid crystal contents concentrations of initiator electro-optical property morphology
1 武汉大学 印刷与包装系, 湖北 武汉430000
2 武汉大学 微电子与信息研究院, 湖北 武汉430000
3 华中科技大学 物理学院, 湖北 武汉430000
将不同质量分数的阻聚剂对叔丁基邻苯二酚(TBC)添加到聚合物分散液晶(PDLC)中, 采用聚合诱导分相法制取PDLC膜。通过扫描电镜观测PDLC的微观形貌, 并采用图像处理和统计学的方法分析PDLC中液晶微滴的大小和分布, 研究了阻聚剂对PDLC电光性能的影响。结果表明: 阻聚剂对PDLC混合物的固化产生了延缓聚合作用, 明显影响了PDLC膜中液晶微滴的大小和分布, 降低了PDLC膜的关态透过率；当阻聚剂的添加量为 0.5%时, PDLC膜电光性能最好, 对比度达到23。
阻聚剂 电光性能 图像处理 PDLC polymer dispersed liquid crystals polymerization Inhibitor electro-optical pro-perties image-processing
四川大学 高分子科学与工程学院 高分子材料工程国家重点实验室, 四川 成都610065
引入4种玻璃化温度不同的单体, 通过可逆加成-断裂链转移和引发转移终止剂活性自由基聚合相结合的方法制备出不同主链柔性的活性接枝大分子引发剂MI, 并用其制备了聚合物分散液晶膜, 研究了MI的主链柔性对接枝聚合物为基体的PDLC电光性能的影响。研究发现, 随着MI主链柔性增加, PDLC的关闭状态透光率、液晶微滴的粒径都是先减小后增大, 并都在大分子引发剂为RAFT-P(BMA-co-CMSI)时有最小值；阈值电压、饱和电压均呈现了先增大后减小的变化趋势；但是滞后的变化却表现出多元化, 这是由于滞后受到多种因素综合影响导致的。
接枝聚合物 主链柔性 活性自由基聚合 聚合物分散液晶 电光性能 graft polymer main-chain flexibility living radical polymerization polymer dispersed liquid crystal electro-optical property
1 北京科技大学 材料科学与工程学院, 北京 100083
2 北京大学 工学院, 北京 100871
采用热聚合分相法制备了聚氨酯基聚合物分散液晶(PDLC)薄膜, 研究了不同聚合温度及不同单体浓度下制备的PDLC薄膜的电光性能, 并结合扫描电镜探讨了聚合物网络形貌与电光性能之间的关系。研究发现：当单体质量分数为30%, 聚合温度为343.2 K, 制备的PDLC电光性能较为理想。
聚合物分散液晶 聚氨酯 电光性能 聚合物网络形貌 polymer dispersed liquid crystals polyurethane electro-optical properties morphology of polymer networks
