2.1.3 PDLC显示模式
PDLC材料是由液晶与聚合物组成的，液晶和聚合物的比例通常控制在3:7到7:3的范围内。在PDLC中，液晶以微滴的形式存在于聚合物网络中，液晶微滴之间相互隔离，液晶微滴的大小与液晶的浓度相关，工作在透明态和散射态之间。在透明态，液晶分子的排列使材料表现为一个折射率，这时材料是一个均匀的介质，入射光在其中传播几乎没有损失，视觉表现为透明的玻璃。在散射态，液晶是一个无规则的多畴结构，入射光遇见的是不均匀的折射率，且被散射，偏离原来的传播方向，透光率可以控制在5%以下，视觉表现为乳白色。其优点是不需要偏光片，在透明态，透光率可达90%以上，很适合透明度高的场所。
1.基本构型
在PDLC中，使用的液晶可以是向列相、胆甾相、近晶A相、近晶C*相。最为常见的是向列相液晶。在液晶微滴中，指向矢的构型由微滴形状大小、微滴表面锚泊能、外加电场和液晶材料的弹性常数决定。按照液晶分子在微滴中的取向状态，指向矢的构型一般分为四类，即双极型、环型、径向型和轴向型，如图2-6所示。
图2-6 PDLC中液晶微滴指向矢的构型
对于如图2-6（a）所示的双极型微滴，在微滴的一条直径的两个端点有两个点缺陷，这条直径叫作双极轴；在微滴边沿，液晶指向矢和圆是正切的，在圆面内的其他点，指向矢的分布遵从使自由能最小的原则。对于如图2-6（b）所示的环型微滴，沿着微滴的直径有一条缺陷线，在垂直于这条直径的平面上，液晶指向矢沿同心圆切线方向排列。环型微滴只是在弯曲弹性常数小于展曲弹性常数时才存在，否则它将采取双极型构型。对于如图2-6（c）所示的径向型微滴，任何一处的指向矢都沿径向排列，在微滴的中心有一个点缺陷。在偏光显微镜中观察时，径向型微滴的黑十字是窄的。对于如图2-6（d）所示的轴向型微滴，沿周长方向有一个线缺陷，在垂直于这个线缺陷的平面上，包含一条微滴的直径，相对于这条直径有旋转对称性。轴向型微滴的偏光显微照片表明，在微滴中心的黑十字要比径向型微滴粗，这是因为在轴向型微滴中心，液晶指向矢平行于对称轴。对于液晶微滴中的液晶分布，还有很多种其他形貌，这在科学研究中有重要的意义，但在液晶显示方面就不是那么重要了，在这里不再赘述。
2.PDLC的制备
制备PDLC的方法有四种。
第一种方法为微胶囊法。微胶囊法制备PDLC使用向列相液晶和水溶性聚合物[如聚乙烯醇（PVA）]相混合。使用机械搅拌此混合物形成一种乳剂，其中将形成直径为微米大小的液晶微滴，以更快速度搅拌，可以得到更小的微滴。然后将乳液涂覆在基板上，烘干后，再贴合上第二块基板，就制成了PDLC显示器件。
第二种方法为溶剂蒸发引发相分离法（SIPS）。将液晶和热塑性聚合物溶解在共同的溶剂中形成均匀溶液，溶剂被蒸发，聚合物进行固化，相分离就会发生。微滴的大小取决于溶剂蒸发的速度，较快的蒸发速度可以得到较小的微滴。溶剂蒸发引发相分离法很少使用，因为控制溶剂的蒸发速度很困难。
第三种方法为热致相分离法（TIPS）。在较高温度时，液晶和热塑性聚合物可形成均匀的混合物，呈透明状态。随着温度降低，均匀的混合物发生相分离，聚合物塑化，液晶析出逐渐形成微滴。液晶微滴的大小由冷却速度决定，冷却速度越快，液晶微滴越小。这种方法常用于科学研究，因为这种PDLC可以热循环很多次，不同的冷却速度可以得到不同大小的液晶微滴。
第四种方法为聚合引发相分离法（PIPS）。这是指通过热聚合或光聚合引发相分离。在热聚合中，单体通常是环氧树脂和固化剂硫醇的组合。混合物在室温下充分搅拌，然后在较高的温度下固化，在温度高时或环氧树脂浓度高时，有较高的反应率，可以得到较小的液晶微滴。在光聚合中，常使用具有丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯基团的单体，且需要光引发剂，通过紫外光照射固化，在较高的紫外光照射能下，可得到较小的液晶微滴。使用紫外光聚合的方法，操作方便，设备简单，是现在的常用方法。
3.PDLC的工作原理
下面以双极型微滴为例介绍PDLC的工作原理。在没有施加电压的零电场情况下，液晶微滴的指向矢是无序的，如图2-7（a）所示。液晶微滴的指向矢方向和液晶盒的法线方向成Φ角。假设垂直入射光的偏振方向在光的传播方向和微滴双极轴定义的平面内，入射光在液晶微滴处的折射率为
式中，n∥和n⊥分别是平行于和垂直于液晶指向矢的折射率。各向同性聚合物的折射率np要等于n⊥，光线在液晶微滴和聚合物中遇到不同的折射率，即PDLC是一个非均匀介质，所以光在传播过程中不断折射，从出射侧来看就是散射态。在一个充分高的电压施加在PDLC盒上后，液晶微滴中的液晶将重新排列，它们的指向矢方向平行于液晶盒的法线方向，当垂直入射光在液晶微滴内传播时，遇到的折射率是n⊥，这和在聚合物中传播时一样，即PDLC对入射光来说是均匀的介质，所以光透过PDLC没有散射，呈现透明态，如图2-7（b）所示。
图2-7 PDLC中液晶微滴散射态和透明态的取向
驱动电压是对应透光率为最高透光率90%的电压。对于强锚泊条件，驱动电压可由下式来计算：
式中，VdD为常数。对于弱锚泊条件，驱动电压为
式中，VdD1/2为常数。以上两式中，A、B、C是常数；d是盒厚；D是液晶微滴的尺寸。
PDLC显示模式虽然可以用于笔段显示，但是显示效果并不好，尤其是视角不宽，目前较为广泛的应用为可调光窗。作为散射型器件，在其中掺杂入量子点材料，可以有效提高量子点材料的光转换效率。