Reflection band gap broadening of polymer-stabilized cholesteric liquid crystal by low voltage

Wen-hui GAO; Rui-cai GUO; Xiao-shuai LI; Mei-shan ZHANG; Yu-bao SUN

doi:10.37188/CJLCD.2022-0164

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Reflection band gap broadening of polymer-stabilized cholesteric liquid crystal by low voltage

LCD/OLED Display Technology | 更新时间：2022-08-10

- Reflection band gap broadening of polymer-stabilized cholesteric liquid crystal by low voltage
- Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays Vol. 37, Issue 8, Pages: 997-1007(2022)
- 作者机构：
  
  河北工业大学应用物理系，天津 300401
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.37188/CJLCD.2022-0164
  CLC： O753⁺.2
- Received：12 May 2022，
  
  Revised：05 June 2022，
  
  Published：05 August 2022
- 稿件说明：
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Wen-hui GAO, Rui-cai GUO, Xiao-shuai LI, et al. Reflection band gap broadening of polymer-stabilized cholesteric liquid crystal by low voltage[J]. Chinese journal of liquid crystals and displays, 2022, 37(8): 997-1007.
DOI：

Wen-hui GAO, Rui-cai GUO, Xiao-shuai LI, et al. Reflection band gap broadening of polymer-stabilized cholesteric liquid crystal by low voltage[J]. Chinese journal of liquid crystals and displays, 2022, 37(8): 997-1007. DOI： 10.37188/CJLCD.2022-0164.

摘要

胆甾相液晶（CLC）的反射带隙通常在50~100 nm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7.5 V，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。

Abstract

The reflection band gap of cholesteric liquid crystal （CLC） is usually between 50 and 100 nm. 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 cholesteric 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 by 3 times， and the required driving voltage is lowered to 7.5 V. After the driving voltage is removed， PSCLC system quickly returns to the original optical performance， shows the good reversible change.

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李昌立，孙晶，蔡红星，等 . 胆甾相液晶的光学特性［J］. 液晶与显示， 2002 ， 17 （ 3 ）： 193 - 198 . doi: 10.3969/j.issn.1007-2780.2002.03.007 http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1007-2780.2002.03.007

LI C L ， SUN J ， CAI H X ， et al . Optical properties of cholesteric liquid crystals ［J］. Chin. J. Liq. Cryst. Displays ， 2002 ， 17 （ 3 ）： 193 - 198 . （in Chinese） . doi: 10.3969/j.issn.1007-2780.2002.03.007 http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1007-2780.2002.03.007

ZOLA R S ， NEMATI H ， YANG Y C ， et al . Dual mode reflective cholesteric display ［J］. SID Digest Tech. Papers ， 2012 ， 43 （ 1 ）： 551 - 554 . doi: 10.1002/j.2168-0159.2012.tb05839.x http://dx.doi.org/10.1002/j.2168-0159.2012.tb05839.x

ZOLA R S ， NEMATI H ， YANG Y C ， et al . Characteristics of dual mode reflective cholesteric display ［J］. J. Soc. Inf. Display ， 2013 ， 21 （ 1 ）： 22 - 28 . doi: 10.1002/jsid.142 http://dx.doi.org/10.1002/jsid.142

XIANYU H Q ， LIN T H ， WU S T . Rollable multicolor display using electrically induced blueshift of a cholesteric reactive mesogen mixture ［J］. Appl. Phys. Lett. ， 2006 ， 89 （ 9 ）： 091124 . doi: 10.1063/1.2345597 http://dx.doi.org/10.1063/1.2345597

XIANYU H Q ， FARIS S ， CRAWFORD G P . In-plane switching of cholesteric liquid crystals for visible and near-infrared applications ［J］. Appl. Opt. ， 2004 ， 43 （ 26 ）： 5006 - 5015 . doi: 10.1364/ao.43.005006 http://dx.doi.org/10.1364/ao.43.005006

FINKELMANN H ， KIM S T ， MUÑOZ A ， et al . Tunable mirrorless lasing in cholesteric liquid crystalline elastomers ［J］. Adv. Mater. ， 2001 ， 13 （ 14 ）： 1069 - 1072 . doi: 10.1002/1521-4095(200107)13:14<1069::aid-adma1069>3.0.co;2-6 http://dx.doi.org/10.1002/1521-4095(200107)13:14<1069::aid-adma1069>3.0.co;2-6

YU H P ， TANG B Y ， LI J H ， et al . Electrically tunable lasers made from electro-optically active photonics band gap materials ［J］. Opt. Express ， 2005 ， 13 （ 18 ）： 7243 - 7249 . doi: 10.1364/opex.13.007243 http://dx.doi.org/10.1364/opex.13.007243

LI Z L ， DESAI P ， AKINS R B ， et al . Electrically tunable color for full-color reflective displays ［C］// Proceedings of SPIE 4658， Liquid Crystal Materials， Devices， and Applications Ⅷ . San Jose ： SPIE ， 2002 ： 7 - 13 . doi: 10.1117/12.467459 http://dx.doi.org/10.1117/12.467459

Muñoz F A ， Palffy-Muhoray P ， Taheri B . Ultraviolet lasing in cholesteric liquid crystals ［J］. Opt. Lett. ， 2001 ， 26 （ 11 ）： 804 - 806 . doi: 10.1364/ol.26.000804 http://dx.doi.org/10.1364/ol.26.000804

FORGET S ， CHÉNAIS S . Towards applications of organic solid-state lasers ［M］//FORGET S， CHÉNAIS S. Organic Solid-State Lasers . Berlin ： Springer ， 2013 ： 151 - 166 . doi: 10.1007/978-3-642-36705-2_6 http://dx.doi.org/10.1007/978-3-642-36705-2_6

KHANDELWAL H ， DEBIJE M G ， WHITE T J ， et al . Electrically tunable infrared reflector with adjustable bandwidth broadening up to 1100nm ［J］. J. Mater. Chem. A ， 2016 ， 4 （ 16 ）： 6064 - 6069 . doi: 10.1039/c6ta01647b http://dx.doi.org/10.1039/c6ta01647b

OCHOA C E ， ARIES M B C ， LOENEN E JVAN ， et al . Considerations on design optimization criteria for windows providing low energy consumption and high visual comfort ［J］. Appl. Energy ， 2012 ， 95 ： 238 - 245 . doi: 10.1016/j.apenergy.2012.02.042 http://dx.doi.org/10.1016/j.apenergy.2012.02.042

KHANDELWAL H ， LOONEN R C G M ， HENSEN J L M ， et al . Electrically switchable polymer stabilised broadband infrared reflectors and their potential as smart windows for energy saving in buildings ［J］. Sci. Rep. ， 2015 ， 5 （ 1 ）： 11773 . doi: 10.1038/srep11773 http://dx.doi.org/10.1038/srep11773

朱智康，黄凯，张鸿州，等 . 多波长与带宽可调液晶滤波器［J］. 液晶与显示， 2021 ， 36 （ 4 ）： 516 - 521 ． doi: 10.37188/CJLCD.2020-0306 http://dx.doi.org/10.37188/CJLCD.2020-0306

ZHU Z K ， HUANG K ， ZHANG H Z ， et al . Multi-wavelength and bandwidth tunable liquid crystal filter ［J］. Chin. J. Liq. Cryst. Displays ， 2021 ， 36 （ 4 ）： 516 - 521 . （in Chinese） . doi: 10.37188/CJLCD.2020-0306 http://dx.doi.org/10.37188/CJLCD.2020-0306

ZHANG W X ， KRAGT S ， SCHENNING A P H J ， et al . Easily processable temperature-responsive infrared-reflective polymer coatings ［J］. ACS Omega ， 2017 ， 2 （ 7 ）： 3475 - 3482 . doi: 10.1021/acsomega.7b00454 http://dx.doi.org/10.1021/acsomega.7b00454

XIAO L ， CAO H ， SUN J ， et al . Double UV polymerisation with variable temperature-controllable selective reflection of polymer-stabilised liquid crystal （PSLC） composites ［J］. Liq. Cryst. ， 2016 ， 43 （ 10 ）： 1299 - 1306 . doi: 10.1080/02678292.2016.1172351 http://dx.doi.org/10.1080/02678292.2016.1172351

BROER D J ， MOL G N ， HAAREN J A M MVAN ， et al . Photo-induced diffusion in polymerizing chiral-nematic media ［J］. Adv. Mater. ， 1999 ， 11 （ 7 ）： 573 - 578 . doi: 10.1002/(sici)1521-4095(199905)11:7<573::aid-adma573>3.0.co;2-e http://dx.doi.org/10.1002/(sici)1521-4095(199905)11:7<573::aid-adma573>3.0.co;2-e

BROER D J ， LUB J ， MOL G N . Wide-band reflective polarizers from cholesteric polymer networks with a pitch gradient ［J］. Nature ， 1995 ， 378 （ 6556 ）： 467 - 469 . doi: 10.1038/378467a0 http://dx.doi.org/10.1038/378467a0

LUB J ， BROER D J ， WEGH R T ， et al . Formation of optical films by photo-polymerisation of liquid crystalline acrylates and application of these films in liquid crystal display technology ［J］. Mol. Cryst. Liq. Cryst. ， 2005 ， 429 （ 1 ）： 77 - 99 . doi: 10.1080/15421400590930773 http://dx.doi.org/10.1080/15421400590930773

KIM J ， KIM H ， KIM S ， et al . Broadening the reflection bandwidth of polymer-stabilized cholesteric liquid crystal via a reactive surface coating layer ［J］. Appl. Opt. ， 2017 ， 56 （ 20 ）： 5731 - 5735 . doi: 10.1364/ao.56.005731 http://dx.doi.org/10.1364/ao.56.005731

YANG H ， MISHIMA K ， MATSUYAMA K ， et al . Thermally bandwidth-controllable reflective polarizers from （polymer network/liquid crystal/chiral dopant） composites ［J］. Appl. Phys. Lett. ， 2003 ， 82 （ 15 ）： 2407 - 2409 . doi: 10.1063/1.1567809 http://dx.doi.org/10.1063/1.1567809

CHEN X W ， WANG L ， CHEN Y J ， et al . Broadband reflection of polymer-stabilized chiral nematic liquid crystals induced by a chiral azobenzene compound ［J］. Chem. Commun. ， 2014 ， 50 （ 6 ）： 691 - 694 . doi: 10.1039/c3cc47438k http://dx.doi.org/10.1039/c3cc47438k

GE J P ， YIN Y D . Responsive photonic crystals ［J］. Angew. Chem. Int. Ed. ， 2011 ， 50 （ 7 ）： 1492 - 1522 . doi: 10.1002/anie.200907091 http://dx.doi.org/10.1002/anie.200907091

NUCARA L ， GRECO F ， MATTOLI V . Electrically responsive photonic crystals： a review ［J］. J. Mater. Chem. C ， 2015 ， 3 （ 33 ）： 8449 - 8467 . doi: 10.1039/c5tc00773a http://dx.doi.org/10.1039/c5tc00773a

HU W ， ZHAO H Y ， SONG L ， et al . Electrically controllable selective reflection of chiral nematic liquid crystal/chiral ionic liquid composites ［J］. Adv. Mater. ， 2010 ， 22 （ 4 ）： 468 - 472 . doi: 10.1002/adma.200902213 http://dx.doi.org/10.1002/adma.200902213

TONDIGLIA V P ， NATARAJAN L V ， BAILEY C A ， et al . Bandwidth broadening induced by ionic interactions in polymer stabilized cholesteric liquid crystals ［J］. Opt. Mater. Express ， 2014 ， 4 （ 7 ）： 1465 - 1472 . doi: 10.1364/ome.4.001465 http://dx.doi.org/10.1364/ome.4.001465

LEE K M ， TONDIGLIA V P ， MCCONNEY M E ， et al . Color-tunable mirrors based on electrically regulated bandwidth broadening in polymer-stabilized cholesteric liquid crystals ［J］. ACS Photonics ， 2014 ， 1 （ 10 ）： 1033 - 1041 . doi: 10.1021/ph500259h http://dx.doi.org/10.1021/ph500259h

BAILEY C A ， TONDIGLIA V P ， NATARAJAN L V ， et al . Electromechanical tuning of cholesteric liquid crystals ［J］. J. Appl. Phys. ， 2010 ， 107 （ 1 ）： 013105 . doi: 10.1063/1.3270410 http://dx.doi.org/10.1063/1.3270410

HIKMET R A M ， KEMPERMAN H . Switchable mirrors of chiral liquid crystal gels ［J］. Liq. Cryst. ， 1999 ， 26 （ 11 ）： 1645 - 1653 . doi: 10.1080/02678292.1999.11509448 http://dx.doi.org/10.1080/02678292.1999.11509448

LU S Y ， CHIEN L C . A polymer-stabilized single-layer color cholesteric liquid crystal display with anisotropic reflection ［J］. Appl. Phys. Lett. ， 2007 ， 91 （ 13 ）： 131119 . doi: 10.1063/1.2790499 http://dx.doi.org/10.1063/1.2790499

MCCONNEY M E ， TONDIGLIA V P ， NATARAJAN L V ， et al . Electrically induced color changes in polymer-stabilized cholesteric liquid crystals ［J］. Adv. Opt. Mater. ， 2013 ， 1 （ 6 ）： 417 - 421 . doi: 10.1002/adom.201300111 http://dx.doi.org/10.1002/adom.201300111

LU H B ， HU J L ， CHU Y T ， et al . Cholesteric liquid crystals with an electrically controllable reflection bandwidth based on ionic polymer networks and chiral ions ［J］. J. Mater. Chem. C ， 2015 ， 3 （ 21 ）： 5406 - 5411 . doi: 10.1039/c5tc00730e http://dx.doi.org/10.1039/c5tc00730e

张欣敏，陆红波，王琦，等 . 改变直流电场方向调控聚合物稳定胆甾相液晶的反射带隙［J］. 液晶与显示， 2021 ， 36 （ 8 ）： 1075 - 1083 ． doi: 10.37188/CJLCD.2021-0061 http://dx.doi.org/10.37188/CJLCD.2021-0061

ZHANG X M ， LU H B ， WANG Q ， et al . Modulation of reflection band in polymer-stabilized cholesteric liquid crystals by changing DC electric field direction ［J］. Chin. J. Liq. Cryst. Displays ， 2021 ， 36 （ 8 ）： 1075 - 1083 . （in Chinese） . doi: 10.37188/CJLCD.2021-0061 http://dx.doi.org/10.37188/CJLCD.2021-0061

ZHANG Q ， ZHANG X M ， YANG L ， et al . Polymer-stabilised cholesteric liquid-crystals as tunable light-reflector with low operating-voltage and energy consumption ［J］. Liq. Cryst. ， 2020 ， 47 （ 11 ）： 1655 - 1662 . doi: 10.1080/02678292.2020.1754940 http://dx.doi.org/10.1080/02678292.2020.1754940

HEILMEIER G H ， ZANONI L A ， BARTON L A . Dynamic scattering： a new electrooptic effect in certain classes of nematic liquid crystals ［J］. Proc. IEEE ， 1968 ， 56 （ 7 ）： 1162 - 1171 . doi: 10.1109/proc.1968.6513 http://dx.doi.org/10.1109/proc.1968.6513

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