高分子分散型胆固醇液晶相分离之研究studiesofphaseseparation

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1、高分子分散型膽固醇液晶相分離之研究StudiesofPhaseSeparationforaPolymer-DispersedCholestericLiquidCrystal一.簡介一般膽固醇液晶具有高亮度、高對比、省電、有記憶性、廣視角、不閃爍等特性，但是由於主劑的材料變化過大(旋光性材料與向列型液晶的搭配比例不正確易導致不同的螺旋構造及顏色變化)、高驅動電壓、雙穩態不穩定性、曝光參數對相分離的影響過大等缺點，大幅降低其在膽固醇液晶顯示器的可應用性。若要發揮膽固醇液晶具有雙穩態在顯示器上達到最佳效果，必須將顯示介質透過適當的處理，可使Planartexture

2、和Focalconictexture可穩定存在於無外加電場的環境中。高分子分散型膽固醇液晶提供了一個方式。由於高分子分散型膽固醇液晶需要有主賓劑的搭配，主劑與賓劑的搭配在主劑上大都使用向列型液晶及旋光性材料，旋光性材料因著製造廠商的不同在與向列型液晶調配上會有不同等值的比例，而在賓劑的使用上大都是使用聚合物，不過也會因製造廠商的不同而必須改變不同的曝光條件才能達到滿意的聚合效果。曝光參數的變化決定相分離後液晶球的顆粒大小及驅動電壓和雙穩定性，主劑與賓劑的搭配比例決定相分離的成敗，溫度決定不同波長的選擇性反射。所以在調配上，如何降低主劑的使用量而增加賓劑的需求，

3、並且找出最為理想的條件，同時也能達到bi-stable、低驅動電壓及高對比度是最為重要的部份。主賓劑的組成對PDCLC而言只是構成顯示顏色的條件，不同的曝光參數卻是引發相分離成敗的關鍵因素，同時也決定液晶顆粒的大小。相分離所引發的液晶顆粒的大小關係到驅動電壓及雙穩態的後續發展，而雙穩態也決定了高對比度。因此在文獻討論中對綠黑相分離為主。二.研究方法聚合引發相分離共分為兩種，一種為PIPS法，一種為加成聚合法。聚合引致相分離技術，是將高分子單體(monomer)、起始劑和液晶均勻混合形成均質溶液後，在經由起始反應後(加熱或照光)，使單體進行聚合反應而形成聚合物，

4、在聚合過程中，液晶分子的溶解度隨著聚合程度增加而減少，當溶解度小於某一臨界值時，即會產生相分離，將液晶分子以及聚合物分離出，這種相分離方法稱為PIPS法。PIPS法主要是利用聚合反應，降低液晶分子與聚合物/單體間的溶解度，而形成相分離。本論文中主要是使用加成聚合法，將高分子單體加以聚合。而起始加成聚合的方式共分成三種，包括：自由基(freeradical)聚合法、陽離子(cationic)聚合法與陰離子(anionic)聚合法，其中，自由基聚合法為最常被使用的方式，一般而言，自由基聚合法的聚合方式，首先是利用照光或加熱的方式，使光或熱起始劑分解或分離產生自由基

5、，自由基與單體反應產生具有自由基的單體，藉由此具有自由基的單體與其他未反應的單體進行成長反應，而逐漸形成高分子長鏈，而終止反應方式則可分成再結合與不均化兩種，其中，聚合反應速率，可經由溫度或照光強度來調控。其聚合反應方程式。一.實驗步驟在主劑60%、賓劑40%綠黑相分離研究過程中，先使用cellgap10um導電ITO玻璃試片，將混合複合系液晶注入到試片中，並利用線性偏極紫外光進行照射(曝光強度固定為0.9/mw＋衰減片50%、曝光波長固定為365nm紫外光，在輸出波長365nm為最佳照光效率)。而引發聚合物相分離形成高分子包覆液晶球，最後再利用偏光顯微鏡鑑定

6、出相分離後液晶球的顆粒大小。1.液晶試片製備主要是利用毛細現象的方法，首先將液晶材料放置在液晶皿中，再將液晶試片置於支架上，兩者同時放入液晶注入機Chamber中，液晶皿置於下方，液晶試片開口朝下置於支架放置在上方，將液晶注入機抽真空到達0.02torr後加熱50℃並讓液晶試片與液晶皿接觸，待試片灌滿液晶後將真空Chamber洩壓到一大氣壓，並利用環氧樹脂封口即可完成。1.光聚合反應將複合系液晶混合NOA65高分子，再利用液晶注入機將液晶試片灌滿，以偏光曝光機UVAligner波長365nm、曝光強度0.9/mw＋衰減片50%進行紫外光照射，隨著曝光時間改變，

7、高分子會產生聚合反應將複合系液晶包覆產生顆粒球狀，最後記錄曝光時間並用偏光顯微鏡檢視聚合反應後顆粒大小。其操作原理。2.相分離顆粒檢視量測在光聚合反應完成後，可使用偏光顯微鏡Olympus其操作原理調成光穿透，利用穿透光的光柵調整偏光就可看到相分離後顆粒光穿透的形狀，若是利用反射光的光柵調整偏光就可看到相分離後顆粒光反射的形狀。一.實驗結果1.cellgap10um玻璃綠黑相分離實驗過程主劑組成為液晶E70.88克、旋光劑CB150.19克、旋光劑R10110.05克，主劑加熱80℃變成透明液體，冷確後會變回白濁狀，取出部分主劑加入賓劑NOA65混合成透明液體

8、，再利用液晶注入機將液晶加熱50℃注入