●文/李祖華、范志新、李慶堂、周志遠(yuǎn)

深圳市三利譜光電科技股份有限公司/河北工業(yè)大學(xué)應(yīng)用物理系

　　摘要：介紹聚合物分散液晶（PDLC）和應(yīng)變液晶（SLC）以及散射偏光片概念，實(shí)驗(yàn)制備了應(yīng)變液晶散射偏光片樣品，樣品由兩張膠片夾層聚合物分散液晶膜，在紫外光固化過程中施加剪切應(yīng)力所形成。給出樣品偏光顯微鏡照片，可見光分光光度計(jì)偏光特性光譜分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，應(yīng)變液晶散射偏光片樣品外觀半透明，在正交偏光場中轉(zhuǎn)動樣品有顏色變化，通過樣品觀察液晶顯示器屏幕不同角度下有透射和散射作用，光譜分析顯示樣品在綠光550nm波長處最大透光率T//~50%，最小透光率T//~5%，偏振度P~82%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果對于研制實(shí)用的拉伸液晶散射偏光片具有參考意義。

　　關(guān)鍵詞：光譜學(xué)、聚合物分散液晶、應(yīng)變液晶、剪切液晶、散射偏光片

　　引言

　　聚合物分散液晶（Polymer Dispersed Liquid Crystals，PDLC）是由聚合物與液晶構(gòu)成的復(fù)合功能材料，在光閥、全息光柵和大屏幕及柔性顯示等領(lǐng)域都有研究意義和實(shí)用價值，20多年來其電光特性已經(jīng)被深入研究過[1-3]。近年來出現(xiàn)的應(yīng)變液晶（Stressed Liquid Crystals，SLC）是對聚合物分散液晶膜或聚合物網(wǎng)絡(luò)液晶膜（Polymer Network Liquid Crystals，PNLC）施加剪切（Sheared）、拉伸（Stretched）或壓縮（Compressed）應(yīng)力之下引起新的電光特性，并在快速響應(yīng)大相位延遲片、光柵常數(shù)隨壓力變化的全息光柵、散射濾光片和散射偏光片等器件上具有特殊應(yīng)用而引起人們關(guān)注[4-5]。

　　偏光片是一種重要的光學(xué)器件，廣泛應(yīng)用于各光學(xué)領(lǐng)域。偏光片分為吸收型偏光片和散射型偏光片兩種，吸收型偏光片具有制備簡單及應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，但這種偏光片的光利用效率低、易退偏。散射型偏光片常用的制備方法是將聚合物分散液晶(PDLC)膜單向拉伸使液晶分子取向排列，形成折射率各向異性，使垂直拉伸方向的偏振光可以透過，而平行拉伸方向上偏振光被散射。簡單說來，吸收型偏光片發(fā)黑，散射型偏光片發(fā)白。文獻(xiàn)6，7研究了聚合物網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定液晶電場可調(diào)散射偏光片，文獻(xiàn)8研究了拉伸聚合物分散液晶膜散射偏光片的光學(xué)特性，表明拉伸使微滴內(nèi)液晶分子取向趨于一致而具備散射偏光性質(zhì)；文獻(xiàn)9介紹了一種新型的基于定向電紡纖維膜的可調(diào)制偏振片的制備，顯示有序纖維對液晶分子取向獲得散射偏光效果，開辟了制備散射偏光片的一種新方法；文獻(xiàn)10對玻璃基板樣品的應(yīng)變液晶散射偏光特性進(jìn)行研究，該樣品的外觀是散射毛玻璃，施加剪切應(yīng)力樣品變得半透明而具有散射偏光特性，撤掉應(yīng)力樣品恢復(fù)散射狀態(tài)。

　　但是由于玻璃基板樣品不如膠片基板樣品具有實(shí)用性，因此用膠片基板制備應(yīng)變液晶散射偏光片是有意義的工作。

　　1、樣品制備與實(shí)驗(yàn)方法

　　樣品制備實(shí)驗(yàn)中使用的向列相液晶材料是PDLC005（石家莊鹿泉新型電子材料廠提供），其雙折射no=1.517，ne=1.723，使用的預(yù)聚合物是30%的環(huán)氧樹脂DCL3000，60%聚脂丙烯酸酯MR100，4%鏈轉(zhuǎn)移劑和4%的光引發(fā)劑TPO，2%硫嗡鹽配制成預(yù)聚物。將液晶與預(yù)聚合物以1:1的質(zhì)量百分比進(jìn)行混合，分別在兩片玻璃上平鋪上膠片（0.1mm厚的復(fù)印投影膠片），在一張膠片上撒布20um襯墊粉微球，之后將混合物滴在膠片上，蓋上另一片平鋪著膠片的玻璃，兩張膠片預(yù)先留出位錯邊，使液晶膠混合物充滿在兩張膠片間。把夾著膠片和液晶膠的兩張膠片從玻璃上剝離下來，放置于25W紫外燈下進(jìn)行紫外固化，樣品距離燈在10cm之內(nèi)，曝光1分鐘后開始邊進(jìn)行固化邊緩慢反向拉動上下層膠片施加剪切應(yīng)力，持續(xù)約為1分鐘，樣品由透明變成半透明毛玻璃態(tài)，上下膠片拉不動為止。

　　實(shí)驗(yàn)方法是在偏光臺上檢驗(yàn)樣品，用樣品觀測液晶顯示屏幕，用紫外可見光分光光度計(jì)測試樣品透光率曲線。

　　2、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

　　在偏光臺上檢驗(yàn)樣品，樣品在兩片正交吸收型偏光片之間轉(zhuǎn)動，看到有顏色變化，如圖1照片所示。圖1(a)是樣品透光軸與與檢偏光片透光軸夾角為0°，圖1（b）是樣品透光軸與檢偏光片透光軸夾角為45°，圖1(c）是樣品透光軸與與檢偏光片透光軸夾角為90°。由圖1可以看出樣品具有雙折射干涉效果，說明樣品中液晶分子有取向，另外顯然可以看出，樣品在正交偏光場中沒有黑態(tài)。由于實(shí)驗(yàn)條件有限，樣品并不完美，均勻性不好。

　　用樣品觀測液晶顯示屏幕，由于液晶顯示器透射的是偏振光，所以有透明與散射的變化，如圖2照片所示。圖2(a)是樣品透光軸與液晶顯示器表面偏光片透光軸重合，圖2（b）是樣品透光軸與液晶顯示器表面偏光片透光軸夾角為45°，圖2(c）是樣品透光軸與液晶顯示器表面偏光片透光軸相垂直。由圖2可以看出樣品具有散射偏光片作用，樣品透光軸與液晶顯示器表面偏光片透光軸方向一致時透明，樣品透光軸與液晶顯示器表面偏光片透光軸方向正交時散射，透光但不透明。但也還是由于樣品不夠完美，散射態(tài)遮光不夠，即樣品偏振度還不夠高，有待于進(jìn)一步提高偏振度。

　　用紫外可見光分光光度計(jì)測試樣品透光率曲線，由于儀器光源具有部分偏振光特性，