聚合物稳定胆甾相液晶的低压致反射带隙展宽

第37卷第8期2022年8月
Vol.37No.8
Aug.2022液晶与显示
Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays
聚合物稳定胆甾相液晶的低压致反射带隙展宽
高文慧，郭瑞彩，李小帅，张美珊，孙玉宝*
（河北工业大学应用物理系，天津300401）
摘要：胆甾相液晶（CLC）的反射带隙通常在50~100nm之间，为增强胆甾相液晶的实用性，可通过施加外部刺激拓宽其反射带隙。

具有负介电各向异性的聚合物稳定胆甾相液晶（PSCLC）在直流电压作用下聚合物网络会发生运动，导致反射带隙展宽，而此过程通常需要较大的驱动电压。

本文研究了聚合物单体浓度、液晶盒厚度和紫外吸收染料含量对反射带隙展宽程度的影响，制备得到的PSCLC反射带隙最高可实现3倍展宽效果，所需驱动电压低至7.5V，且撤掉驱动电压后，PSCLC系统会迅速恢复其原始光学特性，呈现出良好的可逆性变化。

关键词：聚合物稳定胆甾相液晶；电调谐；反射带隙；低电压
中图分类号：O753+.2文献标识码：A doi：10.37188/CJLCD.2022-0164
Reflection band gap broadening of polymer-stabilized cholesteric
liquid crystal by low voltage
GAO Wen-hui，GUO Rui-cai，LI Xiao-shuai，ZHANG Mei-shan，SUN Yu-bao*（Department of Applied Physics，Hebei University of Technology，Tianjin300401，China）Abstract：The reflection band gap of cholesteric liquid crystal（CLC）is usually between50and100nm. To enhance the usefulness of CLC，the external stimulation can be applied to broaden the reflection bad gap.The polymer network can be moved by the action of direct current voltage in polymer-stabilized cho⁃lesteric liquid crystal（PSCLC）with negative dielectric anisotropy，results in broadening the reflection band gap，which is usually driven by a large voltage.In this paper，the influence of polymer monomer’s concentration，cell thickness of liquid crystal，and ultraviolet absorption dye on the reflection band was studied.The reflection band of PSCLC is broadened by3times，and the required driving voltage is low⁃ered to7.5V.After the driving voltage is removed，PSCLC system quickly returns to the original optical performance，shows the good reversible change.
Key words：polymer-stabilized cholesteric liquid crystal；electrical tuning；reflection band gap；low voltage
1引言
胆甾相液晶（CLCs）的分子排列呈现为周期性的螺旋状结构［1］，使得CLCs具有独特的选择性反射的光学特性，因此被广泛应用于反射显示器［2-3］、可调谐彩色滤光片［4-5］和无镜激光器［6-7］等
文章编号：1007-2780（2022）08-0997-11
收稿日期：2022-05-12；修订日期：2022-06-05.
基金项目：国家重点研发计划（No.2018YFB0703701）；国家自然科学基金（No.61475042）
Supported by National Key R&D Program of China（No.2018YFB0703701）；National Natural Science
Foundation of China（No.61475042）
*通信联系人，E-mail：sun_yubao@
第37卷液晶与显示
领域。

局限于液晶双折射率，CLCs的反射带隙一般不超过100nm，限制了其在无偏振反射全彩显示［8］、激光防护［9］、光学数据存储［10］以及可切换智能窗户［11-15］等方面的应用。

因此，如何拓宽反射带隙成为胆甾相液晶研究的关键问题之一。

现有研究表明，通过形成螺距梯度或非均匀螺距分布的方式可以拓宽胆甾相液晶的反射带隙［16-17］。

Broer等［18-19］利用分子扩散法来制备聚合物稳定胆甾相液晶（PSCLC）反射器件，使得反射带隙由40nm增加到350nm，实现了对整个可见光谱的反射。

Kim等［20］利用相似相容原理将反射带隙拓宽了至少200nm。

PSCLC经紫外光聚合后，反射带隙虽得到明显增宽，但其螺距被永远地固定下来，不能通过施加外部刺激实现对其反射带隙的动态调节，大大降低了胆甾相液晶的实用价值。

研究人员为实现CLCs反射带隙的动态调节做出了诸多尝试。

杨槐等［21］将温度作为刺激展宽条件，制备了可实现热致带隙展宽的PSCLC 薄膜。

Chen等［22］利用手性偶氮苯化合物的紫外吸收特性实现CLCs螺距梯度分布，发现紫外光可诱导反射带隙展宽。

然而，光场和温度对胆甾相液晶分子螺距的调控速度较慢，光热响应的PSCLC器件对周围环境因素的变化却十分敏感，使实验及测试过程中的不可控因素增多，容易影响实验结果的准确性。

相比于其他外加刺激，电场调控因其具备操作简单、响应速度快、应用范围广等优势被公认为带隙调谐的首选方法［23-27］。

目前，反射带隙电致展宽的研究已取得许多成果［21，28-30］，并在显示器和光子通信方面得以广泛应用［27，31］。

Khandelwal等［11］利用PSCLC（含负电各向异性液晶和乙二醇双交联剂）制备了电调谐红外光反射器，通过施加1.2V/μm的直流电场实现了带隙展宽。

Lu等［32］提出了一种电调谐带宽的PSCLC，添加的手性离子在直流电场下重新分布，形成螺距梯度变化进而实现带隙可调。

张欣敏等［33］通过添加紫外吸收染料，制备了一种新型聚合物稳定胆甾相液晶器件，但该器件需要较高的电压（超过10V）才能达到足够大的螺距梯度分布。

总之，现有研究主要集中在扩大拓宽范围和降低阈值电压方面，而如何在扩大拓宽范围的同时降低驱动电压仍有待进一步优化。

本文以降低CLCs反射带隙电致展宽的驱动电压为目标，制备了一种聚合物稳定胆甾相液晶器件，研究了不同因素对展宽结果的影响，调整配比得到综合性能最好的样品。

制备得到的PSCLC仅需施加很小的直流电压便可引起显著的带隙展宽效果，并且在撤除电场后反射带隙会迅速恢复初始光电特性，形成可逆的动态调谐过程。

本研究仅通过调整材料配比便可实现低压致带隙展宽，有助于进一步降低PSCLC反射带隙电致展宽的能源消耗。

2实验
2.1材料
实验所用材料包括负性向列相液晶HNG715600-100（n e=1.646，n o=1.493（@589nm，20℃），Δε=-12.2（@1kHz，25℃））、手性掺杂剂R6N、聚合物单体RM257（上述材料均购自江苏合成显示科技有限公司）、紫外吸收染料UV-234（购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司）、光引发剂RG184（购于江苏和成新材料有限公司）。

以上药品的化学结构式如图1所示。

所有材料均直接使用，没有进一步纯化。

2.2样品制备
上述材料按照一定比例进行混合，所得混合物置于暗室中利用磁力搅拌器进行搅拌，搅拌温度调至其清亮点以上，以获得良好的均匀状态。

通过毛细作用将已分散均匀的CLC混合物在室温下注入到液晶盒中，该液晶盒由两块没有聚酰亚胺（PI）取向层的ITO玻璃制成，盒厚利用间隔子（d=20，30，40μm）进行控制。

然后对填充完毕的样品依次施加低频交流电（1Hz）和高频交流电（1kHz），由此获得排列良好的平面织
构图1用于制备PSCLC的材料化学结构
Fig.1Chemical structures of the materials used in PSCLC
998
第8期
高文慧，等：聚合物稳定胆甾相液晶的低压致反射带隙展宽
态［34］。

最后在室温条件下利用紫外光（365nm ，20mW/cm 2）对样品进行10min 的照射，紫外灯中心距离样品的距离为5cm 。

聚合物单体在此过程中聚合形成网络，进而完成PSCLC 样品的制备。

需要注意的是，在聚合时需全程对体系施加1kHz 的高频高压交流电，以降低聚合物网络生长对液晶分子排列的扰乱。

制备过程如图2所示。

2.3测量
在室温（26℃）下测试PSCLC 的电光特性，测
试装置如图3所示。

将电压波形发生器（RIGOL DG4062）和电压放大器（TEGAM2350）与所制得的样品连接，以HL2000卤素灯（波长为350~1100nm ）作为光源，通过样品的光最终由光纤光谱仪（FX200L -RO ）收集，用Morpho 3.2.6.r146软件进行分析，不断调整施加在样品上的直流电压进而得到一系列PSCLC 的透过率曲线。

3结果与讨论
聚合物稳定胆甾相液晶反射带隙电致展宽
的机理是聚合物网络的移动进而导致液晶分子螺距变化。

直流电场中，聚合物网络会捕获极性阳离子，并在静电力的作用下进行平移运动，且网络对液晶分子具有锚定作用，将带动液晶分子一同进行移动，从而破坏了液晶盒内原本均匀的螺距分布，形成非均匀的螺距排布结构（图4）。

可以看出，聚合物网络对PSCLC 的带隙展宽至关重要，而单体浓度、液晶盒厚度、染料浓度等因素会对聚合物网络的形貌和密度方面产生直接影响。

为了得到综合性能最优的PSCLC 器件，有必要对以上因素进行研究。

3.1
单体浓度对反射带隙电致展宽的影响制备4个单体浓度分别为2.8%、2%、1.5%、
1%（质量分数）的样品。

将材料按照表1中的配比进行混合依次得到样品A1~A4。

其中负性液晶和手性掺杂剂的比例均为HNG715600-100∶R6N=96.86∶3.14（以重量单位计），混合均匀的样品灌入厚度为30μm 的液晶盒中。

逐渐增大施加在PSCLC 样品上的驱动电压，直到液晶盒出现散射态（如图5（b ）中8.75V 驱动的结果），不再增大电压，各样品在直流电场作用下的展宽效果如图5所示。

观察图5可以发现，
当驱动电压增大到一定
图2
PSCLC 制备过程示意图
Fig.2
Schematic diagram of PSCLC preparation
process
图3
PSCLC 电光测量系统示意图
Fig.3
Schematic diagram of PSCLC electro -optic mea⁃surement
system
图4
直流电压调控反射带隙展宽示意图Fig.4
Schematic diagram of reflection bandwidth broad⁃ening by applying DC voltage
表1
实验样品的材料组成
Tab.1Material composition of the experimental samples
Sample A1A2A3A4
Composition （mass fraction ）/%
HNG715600-10093.189494.4394.92
R6N 3.0233.073.08
RM2572.821.51
RG1840.20.20.20.2
UV -234
0.80.80.80.8
999
第37卷
液晶与显示
值时，各样品在可见光波段的透过率均显著下降，这是由于施加直流电压时形成无序的聚合物网络结构引起的动态散射现象所导致的［35］。

在聚合物网络的锚定作用下，盒内液晶分子杂乱排布，使局
部区域折射率迅速变化，从而对入射光产生强烈的动态散射，此时PSCLC 由平面态转变为散射态，而该状态不是本文的研究重点，故下文不再涉及散射态对应的驱动电压，例如图5（b ）和5（c ）的8.75V 。

将临近散射态的驱动电压定义为V max ，反射带隙开始拓展的驱动电压定义为V min 。

图5（a ）为样品A1随外加电压的增加，反射带隙展宽的光谱图。

处于平面态的样品（0~13.25V ）在外加电压的作用下反射带隙由初始的98.51nm 增宽到159.09nm ，该浓度的展宽程度最小。

图5（b ）呈现了PSCLC 样品A2随施加电压由0V 至7.5V 时的透射光谱，其反射带隙的展宽效果最为显著，带宽由94.65nm 展宽至272.10nm 。

而对于样品A3，即使施加相同的电压值其反射带隙的展宽效果却相对较小，呈现出99.27~228.72nm 的带隙展宽范围（图5（c ））。

随后将单体浓度进一步减小至1%，此时即便增加外加电压至11.25V ，样品A4的带宽最大仅能达到185.97nm ，其展宽能力明显下降，且其动态散
射现象最明显（图5（d ））。

通过图5还可以发现，样品反射带隙两侧的展宽程度均存在明显的差异。

为了更方便地观察和对比PSCLC 的反射带隙左右两侧扩展量的差异性，我们绘制了不同单体浓度样品的λmin 和λmax 随外加电压变化的曲线图（图6），其中λmin 和λmax 分别为透射光谱中反射带隙左右两侧透射光半峰高处的波长值。

通过对比发现，4个样品带隙两侧的展宽的确存在不同程度差异，之所以会
产生这样的现象是因为该液晶体系中添加了紫外吸收剂，由于聚合时存在光强梯度，紫外吸收剂的引入会使PSCLC 形成非均匀分布的聚合物网络结构，而这正是反射带隙两侧出现电光响应差异的关键［33］。

有趣的是，图5（a ）~（c ）都是λmax 比λmin 展宽更明显，但图5（d ）呈现的现象却恰好相反，其原因是测量样品时所施加的电场方向与前3个样品的电场方向相反。

观察图6可以发现，样品A1~A4的驱动电压范围不尽相同，且λmax 与λmin 之间的差值（即反
400
6008001000
020
406080100Wavelength/nm
0 V
6.25 V 8.75 V 13.25 V 14.75 V
(a)400
600800
1000
20
406080100Wavelength/nm
0 V 5 V 6.25 V 7.5 V 8.75 V
(b)400
6008001000
020
406080100Wavelength/nm
0 V
5 V 6.25 V 7.5 V 8.75 V (c)T r a n s m i t t a n c e /%
T r a n s m i t t a n c e /%
T r a n s m i t t a n c e /%
T r a n s m i t t a n c e /%
400
600800
1000
20
406080
100Wavelength/nm
0 V 6.25 V 8.75 V 11.25 V 13.75 V
(d)图5单体浓度（质量分数）分别为（a ）2.8%，（b ）2%，（c ）1.5%和（d ）1%的样品随电压变化的透射光谱图。

Fig.5
Transmission spectra of the samples changes with voltage for different monomer concentration （mass fraction ）（a ）2.8%，（b ）2%，（c ）1.5%and （d ）1%，respectively.
1000
第8期
高文慧，等：聚合物稳定胆甾相液晶的低压致反射带隙展宽
射带隙）随电压的增加呈现的变化趋势也不同。

为更加直观了解单体浓度与驱动电压之间的关系，将两者及其展宽效果绘制成图7。

由图7（a ）可知，单体浓度越高，样品反射带
550600650700750800
850900Voltage/V
W a v e l e n g t h /n m
W a v e l e n g t h /n m
W a v e l e n g t h /n m
W a v e l e n g t h /n
m
550600650700750800850
900Voltage/V
Voltage/V
Voltage/V
图6单体浓度（质量分数）为（a ）2.8%，（b ）2%，（c ）1.5%和（d ）1%的样品的λmin 和λmax 随外加电压变化的曲线图。

Fig.6λmin and λmax changed with the applied voltage in sam ⁃ples with monomer concentration （mass fraction ）of （a ）2.8%，（b ）2%，（c ）1.5%，and （d ）
1%.
246810
1214Sample
V o l t a g e /V
120160200240280Voltage/V
B a n d w i
d t h /n m
B a n d w i d t h /n m
Sample
图7（a ）不同单体浓度的PSCLC 体系带宽与直流电压
的关系；（b ）驱动电压为7.5V 时，不同单体浓度样品的反射带隙；（c ）不同单体浓度样品电致展宽的
驱动电压范围。

Fig.7（a ）Relationship between bandwidth and DC volt⁃
age of PSCLC system with different monomer concentrations ；（b ）Reflected bandwidth of sam ⁃ples with different monomer concentrations at the drive voltage of 7.5V ；（c ）Electrically broadened driving voltage range for samples with different monomer concentrations.
1001
第37卷
液晶与显示
隙对电压的变化越敏感，所表现出的响应能力也
越强。

单体浓度为2%（质量分数）时，样品对电
压的响应最显著，带隙拓宽最明显，最大值可达
初始带宽的3倍，而所需电压仅为7.5V。

进一
步增大单体浓度，反射带隙对电压的响应能力减
弱，需要更大的场强才可使其反射带隙实现小范
围的拓宽。

从图7（b）可以看出，驱动电压同为
7.5V的情况下，样品反射带隙起初会随单体浓度
的增加而扩大，单体浓度为2%的反射带隙达到
峰值，之后随单体浓度的增大而减小。

此外，由
图7（c）可知，单体浓度为2%的PSCLC样品的最
小驱动电压V min和最大驱动电压V max均处于最低
值，分别为0.5V和7.5V，过高或过低的单体浓
度都会导致带隙展宽所需的V min和V max增大，进
而造成更多的能源损耗，不符合节约能源的
理念。

低电压是电调谐液晶器件所追求的理想状
态，而单体浓度为2%时的电压值在一定程度上
恰好满足电调谐液晶器件低功耗的要求。

上述
研究结果表明，可以通过调整单体浓度降低
PSCLC器件的工作电压。

3.2液晶盒厚度对反射带隙电致展宽的影响
制备不同盒厚（即d=20，30，40μm）的PSCLC，
分别记为样品B1、B2、B3，按照表1中样品A2的
比例进行配制，搅拌、灌盒以及聚合过程的条件
均与上文相同。

逐渐增大施加在PSCLC样品上
的驱动电压，直到出现散射态（图8（a）中8.75V
驱动的结果），不再增大电压，得到不同盒厚的
PSCLC样品的光谱图（图8）。

观察图8发现，驱动电压增大到某一值时，不
同盒厚样品受动态散射的影响，可见光波段的透
过率都明显减弱［35］，表现为散射态，所对应的驱
动电压不予考虑，例如图8（b）的8.75V。

图8（a）为样品B1在不同驱动电压下的透射光谱图。

从中可以看出，驱动电压升至7.5V时，反射带隙由初始的95.39nm拓宽至194.63nm，展宽程度不够明显，且易产生散射现象。

而同样将电压从0V增加至7.5V，样品B2带隙的展宽效果却尤为显著（图8（b）），其反射带隙由94.65nm增宽至272.10nm。

进一步将盒厚增大为40μm，此时即使增大电压至8.75V，样品B3所能达到的最大带宽仅为209.32nm，展宽能力下降明显（图8（c））。

观察图8发现，反射带隙两侧的展宽程度均存在明显差异。

为此绘制了不同盒厚样品λmin和λ
max
与外加电压的关系图（图9）。

这也印证了聚合物网络的非均匀分布是带隙两侧展宽差异的关键这一结论。

另外，由于测量样品时所施加的电场方向相反，图9（a）的λmax、λmin的展宽情况与图9（b）和9（c）也恰好相反。

观察图9发现，样品B1~B3的驱动电压范围4006008001000
20
40
60
80
100
Wavelength/nm
Wavelength/nm
0 V
3.75 V
6.25 V
7.5 V
8.75 V
(a)
T
r
a
n
s
m
i
t
t
a
n
c
e
/
%
T
r
a
n
s
m
i
t
t
a
n
c
e
/
%
T
r
a
n
s
m
i
t
t
a
n
c
e
/
%
4006008001000
20
40
60
80
100
0 V
5 V
6.25 V
7.5 V
8.75 V
(b)
4006008001000
20
40
60
80
100
Wavelength/nm
0 V
3.75 V
6.25 V
8.75 V
10 V
(c)
图8盒厚分别为（a）20μm、（b）30μm和（c）40μm的样品随电压变化的透射光谱图。

Fig.8Transmission spectra of samples with voltage for different cell thicknesses of（a）20μm，（b）30μm
and（c）40μm.
1002
第8期
高文慧，等：聚合物稳定胆甾相液晶的低压致反射带隙展宽
不同，且不同盒厚样品反射带隙随电压增加所呈现的变化趋势也存在较大差异。

为了方便观察和分析，将盒厚、驱动电压及其带隙展宽情况绘制成图10。

由图10（a ）可知，随着液晶盒厚度的增加，样品对电压的响应更加敏感，在较低的直流电压作用下其反射带隙即可拓宽为初始的3倍，所对应的驱动电压最低，进一步增加液晶盒厚度，样品反射带隙随电压的展宽程度下降，即使施加更大
的电压，反射带隙的拓展范围依然较小。

观察图10（b ）可知，选取驱动电压同为7.5V 的PSCLC 样品，其反射带隙会随液晶盒的增厚而扩大，直至盒厚为30μm 时，达到峰值，继续增大盒厚，最大反射带隙反而会减小。

对比图10（c ）
550
600650700750800850
900Voltage/V
W a v e l e n g t h /n m
W a v e l e n g t h /n m
W a v e l e n g t h /n m
550
600650700750800850
900Voltage/V
550
600650700750800850
900Voltage/V
图9液晶盒厚度分别为（a ）20μm ，（b ）30μm 和（c ）40μm 的样品的λmin 和λmax 随外加电压变化的曲线图。

Fig.9
λmin and λmax changes with the applied voltage in sam ⁃ples with cell thickness of （a ）20μm ，（b ）30μm and （c ）40μm.
80120160200240
280Voltage/V
B a n d w i d
t h /n m
B a n d w i d t h /n m
2
46810
Sample
V o l t a g e /V
图10（a ）不同盒厚的PSCLC 反射带隙与直流电压的
关系图；（b ）驱动电压为7.5V 时，不同盒厚样品的反射带隙；（c ）不同盒厚样品电致展宽的驱动电压范围。

Fig.10（a ）Relationship between PSCLC reflection band
with different cell thickness and DC voltage ；（b ）Reflected bandwidth of samples with different cell thickness at the drive voltage of 7.5V ；（c ）Electrically broadened driving voltage range for samples with different cell thicknesses.
1003
第37卷
液晶与显示
中3个样品的驱动电压范围发现，盒厚为30μm 的PSCLC 带隙展宽所需的工作电压最低，驱动更容易，而由过薄或过厚的液晶盒制成的样品均不能达到低压驱动的效果。

上述结果说明，制备的PSCLC 反射带隙的展宽效果最佳的液晶盒厚度为30μm ，所需工作电压最低，其中V min 低至0.5V ，V max 低至7.5V 。

3.3
染料含量对反射带隙电致展宽的影响考虑到紫外吸收染料可能会对带隙展宽效果及驱动电压产生影响，为此我们制备了5个
UV -234含量不同的样品，其浓度分别为0%、0.4%、0.8%、1.2%和1.6%（质量分数），将材料灌入到30μm 的液晶盒中依次得到样品C1~C5。

所有样品中负性液晶和手性掺杂剂的比例均为HNG715600-100∶R6N=96.86∶3.14（以重量单位计）。

逐渐增大施加在PSCLC 样品上的驱动电压，直到液晶盒出现散射态（图11（b ）中8.75V 驱动的结果），不再增大电压，各样品在直流电场作用下的展宽效果如图11所示。

对比图11（a ）~（e ）可见，反射带隙左右两侧的展宽差异随紫外吸收染料浓度增加越来越显著，当浓度超过0.8%时，这种差异性逐渐减弱。

此外，不同染料浓度的样本最大驱动电压基本维持在7.5V 左右，说明改变染料浓度对样品最大驱动电压V max 的影响并不大，但其最小驱动电压
V min 随染料浓度的增加呈现先减小后增加的趋势，其中紫外吸收染料浓度为0.8%时，V min 最小，表明最佳的紫外吸收染料浓度为0.8%。

3.4
聚合物稳定胆甾相液晶器件的响应以上研究结果表明，实现低压致带隙展宽的PSCLC 器件的最佳制备条件为单体浓度2%、液晶盒厚度30μm 、紫外吸收染料浓度0.8%。

制备得到的PSCLC 器件可在低压条件下实现带隙展宽，同时在撤离电场后迅速恢复其初始电光特
性，呈现出可逆的动态带隙展宽过程，图12为该PSCLC 器件反射带的响应过程。

400
60080010000
20406080100 %
/e c n a t t i m s n a r T Wavelength/nm
0 V 3.75 V 5.625 V 7.5 V 8.75 V
(a)400
6008001000020406080100
%
/e c n a t t i m s n a r T Wavelength/nm
0 V 3.75 V 5.625 V 7.5 V 8.75 V
(b)400
6008001000020406080100%
/e c n a t t i m s n a r T Wavelength/nm
0 V 5 V 6.25 V 7.5 V 8.75 V
(c)400
6008001000
20406080
100
%
/e c n a t t i m s n a r T Wavelength/nm
0 V 3.75 V 6.25 V 7.5 V
8.125 V (d)400
6008001000
20406080100
%
/e c n a t t i m s n a r T Wavelength/nm
0 V 5 V 7.5 V 8.125 V 8.75 V
(e)图11紫外吸收染料浓度（质量分数）为（a ）0%，（b ）0.4%，（c ）0.8%，（d ）1.2%和（e ）1.6%的样品随电压变化的透射光谱图。

Fig.11
Transmission spectra of samples with voltage for different UV absorption dye concentrations （mass fraction ）of （a ）0%，（b ）0.4%，（c ）0.8%，（d ）1.2%，and （e ）1.
6%.
80
120160200240
280Time/s
B a n d w i d t h /n m
图12PSCLC 器件的可逆动态带隙展宽过程
Fig.12
Reversible dynamic bandgap broadening process of PSCLC devices
1004
第8期高文慧，等：聚合物稳定胆甾相液晶的低压致反射带隙展宽
由图12可知，对PSCLC器件施加7.5V的直流电压后，反射带隙以较快速度在3s内拓宽到272.10nm，之后保持在此带隙处不再发生变动；随后撤离外加电压，带隙在2.5s内又迅速恢复至初始状态，至此PSCLC器件完成了全部的可逆动态带隙展宽过程。

总而言之，该PSCLC 器件具有响应能力强、开关时间短等优点，为其实际应用提供了良好条件。

4结论
本文通过向聚合物稳定胆甾相液晶体系中添加紫外吸收染料制备了具有聚合物网络梯度分布的PSCLC，该液晶器件可在较低的直流电场作用下实现带隙展宽。

本文对PSCLC带隙展宽影响因素进行了研究，实验表明反射带隙的拓宽效果会受到聚合物单体浓度、液晶盒厚度以及染料含量的影响。

当单体浓度为2%、液晶盒厚度为30μm、紫外吸收染料为0.8%时制备的PSCLC反射带隙展宽效果最佳，所需驱动电压最低，其中V min低至0.5V，V max低至7.5V。

移除电压后PSCLC系统立即恢复其原始光学特性，呈现出可逆的动态带隙展宽。

由以上条件制备的电调谐带隙展宽PSCLC器件具有响应速度快、展宽效果好、功耗低、操作简单的优点，使其具有良好的应用前景。

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第8期高文慧，等：聚合物稳定胆甾相液晶的低压致反射带隙展宽作者简介：
高文慧（1997—），女，河北沧州人，硕士研究生，2020年于河北民族师范学院获得学士学位，主要从事液晶材料与液晶器件等方面的研究。

E-mail：2059978898@ 孙玉宝（1975—），男，河北沧州人，博士，教授，2010年于河北工业大学获得博士学位，主要从事液晶器件物理和液晶的新型应用等方面的研究。

E-mail：sun_yubao@163.
com
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