液晶微胶囊的制备与显示应用性能研究

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液晶显示是当前液晶应用研究的主题,同时也是当今最为重要的显示技术之一。随着社会的发展,显示技术所面对的应用需求也愈加广泛。从新的应用需求和市场竞争角度分析,应用胆甾相液晶(CLC)来实现反射式、双稳态、彩色柔性显示将成为液晶显示发展的最新趋势,同时也将是整个显示领域发展的一个重要方向。本文以实现反射式、双稳态、彩色柔性液晶显示为目的,采用微胶囊化方法实现了液晶的分散、致稳和保护,并制备了刚性、柔性的聚合物致稳胆甾相液晶(PSCT)显示器件,对液晶微胶囊产品的显示应用性能,显示器件的电光性能,以及薄膜显示器件的制备工艺分别进行了分析和讨论。首先,本文分别以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为膜材料采用溶剂蒸发法,以明胶-阿拉伯胶(Gelatin-GA)为膜材料采用复凝聚法,以脲醛树脂(U-F)为膜材料采用原位聚合法制备了液晶微胶囊。通过对微胶囊产品形貌、组成、粒径大小和分布的分析和讨论,对微胶囊化工艺条件进行了优化,包括反应温度、搅拌速度、物料组成和助剂等。实验结果表明,采用以上方法可以有效的制备液晶微胶囊产品,对应工艺过程不会破坏液晶的本征结构。其次,对液晶微胶囊产品的光学性能进行了分析和讨论。实验结果表明:以PMMA、Gelatin-GA和U-F为膜材料时,对应微胶囊产品具有透明的囊壁;胆甾相液晶微胶囊大小在2~30μm时,具有最好的显色效果;球形胆甾相液晶微胶囊本身能够显示多种颜色,但不适用于制备彩色PSCT薄膜;扁平球形胆甾相液晶微胶囊本身仅仅显示内部芯材的本征颜色,适用于制备彩色PSCT薄膜。以CLC微胶囊显色分析为基础,讨论了液晶分子在微胶囊内部的排列方式,并通过建立模型,理论上验证了微胶囊形貌和其光学性能之间的关系。最后,采用CLC微胶囊产品制备了PSCT薄膜,并与透明电极结合,制备了胆甾相液晶显示器件。在直流稳态电压驱动下,显示器件实现了反射式、双稳态、彩色显示效果。当以ITO玻璃为电极并控制液晶薄层厚度为8μm时,对应刚性平板显示器件的驱动电压大约为40V;当以ITO/PET薄膜为电极并控制液晶薄层厚度为8μm时,对应柔性显示器件的驱动电压大约为45V。
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