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牛津大學(xué)Stephen教授團(tuán)隊(duì)使用高精度可加熱噴墨打印設(shè)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(jìn)行空間圖案化，按需沉積打印在ITO玻璃基板上，實(shí)驗(yàn)成功制備每英寸250像素的分辨率的PDLC像素陣列，單個(gè)像素尺寸為130µm，電場(chǎng)強(qiáng)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(yīng)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，已在廣泛應(yīng)用于光學(xué)開關(guān)、光閘、全息光柵等領(lǐng)域，PDLC技術(shù)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，噴墨按需打印（DOD）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(biāo)和徽標(biāo)的PDLC膜（如圖1所示）。

▲ 圖1 a）噴墨打印在玻璃基板上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(cè)視示意圖 d）PDLC智能顯示概念圖示，其中公司標(biāo)志或徽標(biāo)可以隨著電場(chǎng)的增加而消失。

圖2顯示了在一個(gè)噴射循環(huán)中可以穩(wěn)定產(chǎn)生的單個(gè)液滴的飛行運(yùn)動(dòng)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(gè)墨滴降落到基板的相同位置而形成的PDLC像素的側(cè)面輪廓和偏振光學(xué)顯微鏡圖像的結(jié)果。

▲ 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(shí)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V_th和飽和電壓V_sat分別為9和32Vpp，對(duì)應(yīng)電場(chǎng)強(qiáng)度E_th=0.3Vμm^-1和E_sat=1.14Vμm^-1，透明的接通電場(chǎng)強(qiáng)度為E=1.4Vμm^-1。圖4c顯示了使用印有?？巳貙W(xué)院的數(shù)碼單反相機(jī)拍攝的圖像，從正面和與設(shè)備成一定角度觀看時(shí)拍攝的圖像。圖3d展示了徽標(biāo)和圖像可隨著電壓的施加而消失。

▲ 圖3 a）打印的PDLC液滴在0和40Vpp下的偏振光學(xué)顯微鏡圖像，單個(gè)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(jī)從正面和側(cè)面拍攝的照片。d）0和40Vpp（E=1.4Vµm^?1）下相機(jī)拍攝的圖片。

結(jié)論

Stephen教授團(tuán)隊(duì)使用MicroFab Jetlab®Ⅱ展示了使用噴墨打印技術(shù)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(yīng)用。提供了一種無需光掩模就可對(duì)PDLC膜進(jìn)行構(gòu)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(shí)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(kuò)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(jìn)行卷對(duì)卷制造。

參考文獻(xiàn)：

[1] Feng C , Zheng X , Xu R , et al. Highly efficient inkjet printed flexible organic light-emitting diodes with hybrid hole injection layer[J]. Organic Electronics, 2020, 85:105822.

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噴墨打印聚合物分散液晶應(yīng)用于電致變色智能窗

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