噴墨打印聚合物分散液晶應用于智能顯示

2023-02-17 16:38 睿度光電RUIDU
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牛津大學Stephen教授團隊使用高精度可加熱噴墨打印設備(MicroFab 高精度納米材料沉積噴墨打印系統(tǒng)Jetlab Ⅱ)將高粘度PDLC油墨進行空間圖案化,按需沉積打印在ITO玻璃基板上,實驗成功制備每英寸250像素的分辨率的PDLC像素陣列,單個像素尺寸為130μm,電場強度E為1.4 Vμm?1。通過施加電壓使其消失,成為新一代智能顯示窗口用于隱私應用的電可切換屏幕制造。




介紹

聚合物分散液晶(PDLC)屬于一類電光材料,已廣泛應用于光學開關、光閘、全息光柵等領域,PDLC技術通?;趩螌幽ぃ搯螌幽び蓱腋≡诰酆衔锘|(zhì)中的液晶(LC)液滴組成。近年來,圖案化PDLC引起了人們的興趣,噴墨按需打?。―OD)是一種數(shù)字增材制造工藝,允許小體積的流體沉積在基板上所需的位置。通過打印LC和UV固化聚合物油墨,可以成功地制造具有空間圖案的徽標和徽標的PDLC膜(如圖1所示)。

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圖1   a)噴墨打印在玻璃基板上精確圖案化聚合物分散液晶(PDLC)油墨說明 b)PDLC“像素”中形成聚合物粘合劑的圖示 c)制備器件側視示意圖 d)PDLC智能顯示概念圖示,其中公司標志或徽標可以隨著電場的增加而消失
圖2顯示了在一個噴射循環(huán)中可以穩(wěn)定產(chǎn)生的單個液滴的飛行運動軌跡。在飛行過程中,觀察到的液滴直徑為65±5μm,液滴體積為180±30pL,液滴速度為1.38ms?1。圖2c、d分別顯示了通過將5個墨滴降落到基板的相同位置而形成的PDLC像素的側面輪廓和偏振光學顯微鏡圖像的結果。

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圖2 聚合物分散液晶(PDLC)液滴的按需打印
圖3a顯示了在相鄰液滴之間以20、40和50μm間距打印的180pL恒定體積的液滴的顯微鏡圖像,OFF和ON狀態(tài)的偏振顯微鏡圖像證實了液滴可以從不透明狀態(tài)一致切換到透明狀態(tài)。樣品的閾值電壓Vth和飽和電壓Vsat分別為9和32Vpp,對應電場強度Eth=0.3Vμm-1和Esat=1.14Vμm-1,透明的完全接通電場強度為E=1.4Vμm-1。圖4c顯示了使用印有??巳貙W院徽章的數(shù)碼單反相機拍攝的圖像,從正面和與設備成一定角度觀看時拍攝的圖像。圖3d展示了徽標和圖像可隨著電壓的施加而消失。

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▲ 圖3 a)打印的PDLC液滴在0和40Vpp下的偏振光學顯微鏡圖像,單個液滴直徑為130±5μm,裝置厚度為14μm。b)從0至40Vpp施加1kHz頻率的方波。c)在0Vpp下相機從正面和側面拍攝的照片。d)0和40Vpp(E=1.4Vμm?1)下相機拍攝的圖片


結論

Stephen教授團隊使用MicroFab Jetlab 展示了使用噴墨打印技術制造的新型圖案化PDLC膜,并證明了隨著電壓的施加而消失,顯示其在智能顯示上的應用。提供了一種無需光掩模就可對PDLC膜進行構圖的方法,并允許在多通道噴墨打印系統(tǒng)的幫助下在基板上同時使用不同的LC配方,工藝的靈活性使得智能顯示制造概念擴展到生產(chǎn)線系統(tǒng)上,可以在柔性基板之間打印和組裝PDLC油墨來進行卷對卷制造。


參考文獻:

[1] W. Kamal, M. Li, J. Lin, E. Parry, Y. Jin, et al. Spatially Patterned Polymer Dispersed Liquid Crystals for Image-Integrated Smart Windows[J]. Advanced Optical Materials, 2022,10, 2101748

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