[发明专利]一种基于椭球形液晶微液滴的双稳态PDLC膜及其状态转变方法

说明书

本发明公开了一种基于椭球形液晶微液滴的双稳态PDLC膜及其状态转变方法。该双稳态PDLC膜包括聚合物薄膜和其中均匀分散的椭球形液晶微液滴。椭球短轴垂直于薄膜表面，且具有短轴c＜长轴a＝b。在平行取向条件下，椭球形微液滴中的液晶向列相形成双极结构。其双极轴沿椭球长轴方向，对应PDLC膜的散射态；双极轴沿椭球短轴方向，对应PDLC膜的透明态。利用双频液晶的双频响应特性，通过调节电场强度和频率可以实现双极轴沿椭球长轴和短轴的相互转换，从而实现薄膜散射态和透明态的相互转换。因微液滴的椭球形状，其散射态和透明态在移除电场后均可以一直维持。因此，该PDLC薄膜的散射态和透明态均不需要电场维持，具有节能、稳定等优点，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及液晶应用技术领域，特别涉及一种基于椭球形液晶微液滴的双稳态PDLC膜及其状态转变方法。

背景技术

PDLC(polymer dispersed liquid crystal)，又称为聚合物分散液晶，是液晶以微米量级的小微滴分散在有机固态聚合物基体内。在微液滴中，由于平行取向，棍状液晶向列相形成双极结构。在没有电场的情况下，双极轴随机分布，即液晶微液滴的光轴随机分布。此时，液晶微液滴的折射率与聚合物基体的折射率不匹配，对透射光具有强烈的散射作用，PDLC薄膜呈现不透明的散射态。当施加电场时，棍状液晶分子倾向于与电场平行，致使双极轴沿电场方向排列，即液晶微液滴的光轴沿电场方向排列。此时，液晶微液滴的折射率与聚合物基体的折射率相匹配，透射光能够很好的通过PDLC薄膜，PDLC薄膜呈现透明态。当除去电场时，PDLC薄膜恢复不透明的散射状态。因此，PDLC薄膜的透明态需要电场维持，能耗高、使用寿命短，极大地影响其应用推广。相应地，实现PDLC膜透明态和散射态的双稳态切换具有重要意义。

本发明设计了一种基于椭球形液晶微液滴的双稳态PDLC膜。液晶微液滴在聚合物薄膜中呈扁平的椭球状，其椭球短轴垂直于薄膜表面。因椭球的特殊形状，棍状液晶双极轴沿椭球长轴排列(对应PDLC薄膜散射态)或短轴排列(对应PDLC薄膜透明态)，均可在没有电场的情况下稳定。其散射态和透明态的切换可以利用双频液晶的双频响应特性。当电场频率小于双频液晶临界频率时，棍状液晶分子倾向于沿电场排列，对应双极轴沿椭球短轴排列，PDLC薄膜呈透明态。当电场频率大于双频液晶临界频率时，棍状液晶分子倾向于沿电场垂直方向排列，对应双极轴沿椭球长轴排列，PDLC薄膜呈散射态。

该PDLC薄膜的散射态和透明态均不需要电场维持，具有节能、稳定等优点，具有广阔的应用前景。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于，提供一种基于椭球形液晶微液滴双稳态PDLC膜的制备方法，该方法制备的PDLC薄膜的散射态和透明态均不需要电场维持，具有节能、稳定等优点，具有广阔的应用前景。

为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

本发明首先公开了一种基于椭球形液晶微液滴双稳态PDLC膜，其制备方法包括如下步骤：

1)将液晶加入聚合物水溶液中，均匀搅拌将液晶微液滴均匀分散在聚合物水溶液中，得到液晶微液滴在聚合物水溶液中的均匀分散液；

2)将步骤1)所得的含有液晶微液滴的聚合物水溶液均匀涂布在基板上。随着水分挥发，聚合物逐渐成膜。在薄膜的应力下，均匀分散的球形液晶微液滴逐渐转变为扁平的椭球形液晶微液滴，椭球短轴垂直于薄膜表面，最终得到椭球形液晶微液滴均匀分散的PDLC薄膜。在聚合物薄膜的平行取向条件下，椭球形微液滴中的液晶向列相形成双极结构，双极轴沿椭球长轴方向，组成液晶向列相的棍状液晶分子沿椭球长轴方向排列，在薄膜平面内，PDLC薄膜呈散射态。

优选的，所述的PDLC膜的厚度为20-25μm。

优选的，椭球形液晶微液滴的长轴和短轴的比值为2.5。

优选的，所述的聚合物为聚乙烯醇、明胶、卡拉胶、丙烯酸酯类、多烯硫醇中的一种或多种。