PDLC

PDLC 是英文Polymer Dispersed Liquid Crystal的縮寫，中文名叫聚合物分散液晶。聚合物分散液晶膜是將液晶和聚合物結合得到的一種綜合性能優異的膜材料。液晶分子賦予了聚合物分散液晶膜顯著的電光特性，使其受到了廣泛的關注，並有著廣闊的應用前景。相對於傳統顯示器件來說，聚合物分散型液晶顯示器具有很多優點，例如不需偏振片和取向層，製備工藝簡單，易於製成大面積柔性顯示器等，目前已在光學調製器、熱敏及壓敏器件、電控玻璃、光閥、投影顯示、電子書等方面獲得廣泛應用。

PDLC 的製備方法大體可分為相分離法和微膠囊封裝法，現在應用較多的是相分離法。相分離法主要包括聚合引發相分離( PIPS) 、熱引發相分離( TIPS) 和溶劑引發相分離( SIPS) 。其中聚合相分離方法由於具有工藝簡單易控制，固化速度快，毒性小等優點而受到重視，在工業生產中得到廣泛應用。按照固化條件的不同，聚合相分離方法又分為熱固化、紫外光(UV) 固化和電子束(EB)固化3種。

PISP法是製備PDLC最簡便的一種方法。它是將預聚物UV膠（庫耳實業）與液晶混合均勻的均相溶液，通過縮聚反應、自由基聚合或直接光引發聚合，使預聚物分子量增加，當達到臨界分子尺寸時，兩者的相互溶解性降低，直至發生相分離，形成液晶微滴，並逐漸長大，最後液晶形態被固化的聚合物所固定。液滴的尺寸和形貌取決與從液滴成核到聚合物固化時它的生長時間，它可由聚合速度來控制。而聚合速度可由熱固化的溫度或光固化的光強來控制。此外，原材料的比例，所選液晶與預聚物的物理參數，如粘度、擴散速度和液晶在聚合物中的溶解性等也是影響LC液滴尺寸和形貌的重要因素。

高聚物預聚體和LC按比例混合均勻，在固化過程中，隨著高聚物基質分子量的增長，LC在高聚物中的溶解度不斷減小，最終實現相分離形成LC微粒。這個過程中使用的高聚物可是熱塑性的，也可是熱固性的。影響LC微粒的尺寸及其分佈的主要因素是固化速度，以及固化溫度，當超過一定速度固化時可能不會形成LC微粒，溫度主要通過影響溶解度，反應速度及反應動力學參數來影響鏈擴散機理和鏈結構以致影響到LC微粒的尺寸和分佈。

在TIPS過程中，熱塑性樹脂首先被加熱至熔點以上，然後加入所需含量的LC，使兩者混合均勻，把均勻溶液在保溫狀態塗於導電玻璃上，然後按所需的速度冷卻到室溫，當混合物溫度低於一定程度即發生相分離，LC微粒即可形成。在這個過程中，控制冷卻速度可以控制LC微粒的尺寸大小及分佈，而這最終要影響到PDLC膜的電光性能。

由於PDLC是集光電薄膜和液晶為一體的有機結合，而液晶是強的光學各向異性和介電各向異性材料，因此，PDLC表現出的電光特性尤為顯著。

對於無法用熱加工的樹脂（其熔點高於分解溫度），不能用TIPS法製備PDLC膜，可以找一個聚合物和LC的共溶劑，加熱溶解製成均相的溶液體系，通過去除溶劑和降低溫度達到相分離，形成的LC小微粒分散在高聚物連續相中，在這種方法中，小微粒的尺寸和分佈可由除去溶劑的降溫速度所控制。使用SIPS製備PDLC膜的過程中，需用極性溶劑，溶劑的回收困難，同時溶劑易造成環境污染，整個過程和TIPS相比較，操作要複雜得多。

在載體的作用下，聚合物和LC混合，強烈攪拌下，LC在聚合物中形成微膠囊。與SIPS法相比較，此法在整個過程中不形成均相溶液，其LC微粒的尺寸一般由攪拌速度決定。和SIPS一樣，此方法也需要載體，但前者是使用溶劑，一般容易除去，而後者通常使用水，除去水較困難，需要很長時間，要影響產率，同時水的存在可能要引起LC的電化學降解。

Suh採用溶液共分散法將氟化的小分子液晶溶脹到單分子的聚甲基丙烯酸酯膠囊中，製備出電光性能優異的PDLC膜。微膠囊中LC液滴的尺寸隨LC的濃度的增加而增大，它的閥值電壓和驅動電壓均低於聚合引發相分離法製備的PDLC膜，但微膠囊法較相分離法製備過程複雜，研究較少。

在無外加電壓的情形下，膜間不能形成有規律的電場，液晶微粒的光軸取向隨機，呈現無序狀態，其有效折射率n0 不與聚合物的折射率np匹配。入射光線被強烈散射，薄膜呈不透明或半透明狀。

施加了外電壓，液晶微粒的光軸垂直於薄膜表面排列，即與電場方向一致。微粒之尋常光折射率與聚合物的折射率基本匹配，無明顯介面，構成了一基本均勻的介質，所以入射光不會發生散射，薄膜呈透明狀。因此，在外加電場的驅動下，PDLC具備光開關特性。

影響PDLC光開關的電光效應的因素諸多，如膜的薄厚、液晶與聚合物的混合比、相分離的時間、溫度與驅動電壓的頻率等。

上個世紀八十年代末，PDLC技術由美國德克薩斯州肯特大學發明並授權美國Polytronix, Inc.商業化量產液晶膜產品。最早液晶膜產品主要應用於夾層生產液晶調光玻璃，並於90年代初首次應用於美國NASA的項目中，這是已知最早的PDLC液晶調光玻璃應用案例。作為全球PDLC液晶調光膜及液晶調光玻璃的生產先驅，Polytronix, Inc.旗下的品牌Polyvision Privacy Glass也被當做時候液晶調光玻璃的代名詞，歐美也因此稱調光玻璃為Polyvision玻璃或隱私玻璃(Privacy Glass的直譯)。後來韓國、日本等廠商於上世紀九十年代中期開始介入此領域，我國國產廠商也於PDLC液晶膜問世10幾年後投入到這個生產領域。

PDLC液晶調光玻璃事實上是將PDLC液晶調光膜夾層於兩層玻璃之間，經高壓釜或一步法爐子壓製成型的終端應用產品。利用PDLC液晶膜通電透明，斷電磨砂的特性，廣泛應用於各種隱私保護的商業空間裝飾，酒店裝潢，投影展示等領域。