正模式PCTS光阀透过率随波长分布特性的研究 |
摘 要：研究了正模式聚合物稳定的胆甾相液晶(PSCT)光阀开、关态时的光透过率在400～1600nm波段的分布特性，通过实验分析了聚合物浓度和胆甾液晶的螺距对光阀在关态时光透过率随波长分布特性的影响。制作出一种新型的PSCT光阀，配合CCD摄像器和计算机，设计发明了一种火灾监控装置，通过对高温物体辐射出的近红外光的监测，可以准确报警。
关键词：聚合物稳定的胆甾相液晶；光透过率分布；CCD摄像器；红外探测
1 引言
聚合物稳定的胆甾相织构(Polymer stabilized cholesteric texture, PSCT)液晶是一种新型的液晶显示模式［1］，它不需要偏振片，可以实现很高的亮态透过率，并且克服了传统的聚合物分散液晶(PDLC)在亮态时沿倾斜方向上有剩余散射的缺点。PSCT器件在亮态时对各个方向入射的光均可以很好地透射［2］，因而具有更大的应用潜力，受到愈来愈多的研究人员的关注。
正模式PSCT(Normal-Mode PSCT, NM-PSCT)，是将胆甾液晶的焦锥织构用垂直于基板方向的各向异性的聚合物网络稳 定，使之成为零电场下的稳定态。焦锥态是一个多畴态，在每个液晶小畴内液晶分子仍然呈螺旋排列，不同的液晶畴的螺旋轴则随机排列，当光入射时，在相邻的液晶畴边界处，由于折射率的突变，入射光发生折射，经多次折射形成强烈的散射。在液晶盒的两端施加一个电场，当电场强度E＞Ec=2π2( πK2/Δε)1/2/P时，液晶的螺旋结构被打开，所有液晶 分子趋向于沿电场方向排列，液晶层对于各个方向入射的光都是一个折射率均匀一致的介质层，因而均可以很好地透射。NM-PSCT在散射态时，对入射光的散射效率由液晶材料的各向异性折射率、液晶层厚度以及液晶畴的粒径大小决定。在液晶材料和膜厚度一定的条件下，对入射光的散射效率由作为散射中心的液晶畴的粒径大小决定［3］。对于不同波长的入射光，液晶畴的散射效率不同，表现为光阀的光透过率的差异。NM-PSCT在关态的光透射特性对器件的开关特性有着非常重要的影响。研究液晶畴粒径的尺寸大小对NM-PSCT光阀的光透过率的波长分布 特性的影响，对应用于各种特殊条件下的NM-PSCT光阀的设计和制作具有重要的指导意义。
2 NM-PSCT光阀的制作
2.1 材料
实验中选用的胆甾液晶是通过在向列液晶材料PN-001(日本Lotic co.，提供)中掺杂手性材料CM-33(日本Chisso co., 提供)混配得到，通过改变手性材料的浓度来调节胆甾液晶的螺距。选用的聚合物材料是一种双甲基丙烯酸酯类单体(吉林大学化学系合成提供)，其化学分子结构式如图1所示。单体分子的两端各有一个双键，在光敏剂的诱导下通过紫外光照，双键很容易打开相互发生交联形成网络结构。将 液晶材料按照一定的比例与单体材料混合，并掺入少量的光敏剂材料，单体材料和光敏剂的重量比为20∶1。
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