一种反式聚合物分散液晶材料、液晶光阀及其应用制造技术

本发明专利技术提供了一种反式聚合物分散液晶材料、液晶光阀及其应用。所述反式聚合物分散液晶材料包括如下组分：负介电各向异性的向列相液晶组合物；可紫外固化或可热固化的胶水；自配向材料。所述反式聚合物分散液晶光阀包括由上至下依次设置的第一基体层、第一导电层、液晶层、第二导电层、第二基体层，所述液晶层中含有上述的反式聚合物分散液晶材料。将该反式聚合物分散液晶材料应用于光开关器件中时，具有稳定性好、透态透过率高、雾态雾度大、且力学性能优、抗冲击性能强的优点。

A Trans-Polymer Dispersed Liquid Crystal Material, Liquid Crystal Light Valve and Its Application

【技术实现步骤摘要】
一种反式聚合物分散液晶材料、液晶光阀及其应用
本专利技术属于液晶应用
，具体涉及到一种不加电呈透光态、加电呈雾态的聚合物分散液晶材料及其在光开关器件中的应用，具体可应用于智能窗户、透明显示等领域。
技术介绍
聚合物分散液晶(polymerdispersedliquidcrystal，PDLC)是将液晶分子填充在高分子形成的三维网络结构中，当不施加电场时，液晶分子的指向矢呈无规律分布，薄膜处于强烈光散射状态；在电场作用下，液晶分子的长轴平行于电场排列，薄膜呈透明状态。反式PDLC薄膜的电光性能特点为：当不对薄膜施加电场时薄膜呈透明状态；当对薄膜施加电场时薄膜呈光散射状态。由于其电光性能特点与正式PDLC薄膜正好相反，因此相对于正式PDLC薄膜，被称为反式PDLC薄膜。通常的正式聚合物分散光电薄膜在透光态需要持续的电源供应，当光电器件，特别是智能窗户这种多数时间是透光态的器件工作时，需要耗费大量的电能。因此，设计出能够在零电场下呈现透光态的反式光电器件在能源紧缺的今天无疑更加实用和环保，反式PDLC薄膜也成为了目前研究的热点。中国专利CN106154617A公开了一种聚合物分散液晶调光器件，该器件中含有微结构层及聚合物分散液晶层，所述聚合物分散液晶层具有在电压驱动下光学折射率从n1到n2转变的能力，所述微结构层的折射率为n1或n2，当施加第一电压时，所述微结构层与所述聚合物分散液晶层的折射率相同，表现为透光态；当施加第二电压时，所述微结构层与所述聚合物分散液晶层的折射率不相同，表现为雾态。该器件依赖于双频液晶的特性实现透光态和雾态的转换，需要在低频电场驱动下将双频液晶与胶水聚合成膜，再通过高频电场转变液晶的折射率，聚合条件复杂，高频驱动的功耗也较大。中国专利CN106336875A公开了一种反式聚合物分散液晶薄膜的制备方法，其部分技术方案采用胆甾相液晶(化合物7、8、9具有手性)分步聚合形成平行排列的胆甾相液晶透态，再通过电场驱动形成焦锥态，形成雾态效果，缺点在于该聚合条件复杂，透光态效果的透明度也比较差；还有部分技术方案采用负性向列相液晶在平行态下聚合，形成透光态，再通电，利用液晶分子的动态散射作用形成雾态，缺点在于功耗大，长时间驱动会发热。中国专利CN106281361A公开了一种聚合物网络液晶显示器，其液晶介质层是利用向列相液晶(优选负介电各向异性的向列相液晶)与聚合物混合形成的，该器件具有更好的关态透光率、更大的视角。但是该液晶介质层中聚合物含量在1-15％以内(优选1-10％)，由聚合物形成的聚合物网络无法对向列相液晶起到力度支撑作用，因此需要预先进行PI制程，并且只能应用于有支撑结构的硬质基层(如玻璃基板)内，无法做到柔性显示。又比如中国专利CN104597661A、CN106753428A为了减少PI制程，向液晶介质中引入自配向剂，但其可聚合单体在液晶层中的重量百分比仍较低(10％以下)，成膜性较差，且形成的聚合物网络与基板之间的粘结力不足，无法做到大面积柔性显示。另外中国专利CN106699960A还公开了一种温控调光膜的分步聚合制备方法，所采用的液晶单体是一种可以在近晶A相和胆甾相之间实现转变的液晶材料。同样存在着聚合工艺复杂的问题，另外，其液晶材料选择范围窄，实施更加受限。由上可知，现有技术中反式PDLC大多存在工艺复杂、效果欠佳的问题，人们迫切需要一种能够易于生产、转化效果好、透态透过率高、雾态雾度大、且力学性能优、抗冲击性能强的反式PDLC显示器件。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可直接通过光固化或热固化的方式将负介电各向异性的向列相液晶在垂直态聚合形成的反式聚合物分散液晶材料，将该反式聚合物分散液晶材料应用于光开关器件中时，具有稳定性好、透光态透过率高、雾态雾度大、且力学性能优、抗冲击性能强的优点。本专利技术一方面提供一种反式聚合物分散液晶材料，包括如下组分：负介电各向异性的向列相液晶组合物；可紫外固化或可热固化的胶水；自配向材料。在本专利技术的一些技术方案中，进一步地，所述反式聚合物分散液晶材料还可以包括液晶性可聚合单体。在本专利技术的一些技术方案中，所述负介电各向异性的向列相液晶组合物中至少含有一种通式Ⅰ的化合物：其中，R1和R2各自独立地表示-H、-F、含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基或烷氧基、含有2-12个碳原子的直链或支链的烯基或烯氧基、含有3-12个碳原子的环烷基、或-O(CH2)pO(CH2)qCH3，其中所述烷基或烷氧基、所述烯基或烯氧基及所述环烷基中的一个或更多个-H可以被-F取代，一个或更多个-CH2-可以被-O-替代，前提条件是氧原子不直接相连；Z1和Z2各自独立的表示单键、-CO-O-、-O-CO-、-CH2O-、-OCH2-、-CH2CH2-、-CH＝CH-或-C≡C-；L1和L2各自独立的表示-F、-Cl、-CN或-NCS；环和环各自独立地表示其中，中一个或更多个-CH2-可被-O-替代，中一个或更多个-H可以被卤素取代；n1表示1、2或3，且当n1为2或3时，环可以相同或不同，Z1可以相同或不同；n2表示0或1；p表示1～12的整数；q表示0～12的整数。在本专利技术的一些实施方案中，所述通式Ⅰ的化合物占所述负介电各向异性的向列相液晶总重量的1％以上；优选地，所述通式Ⅰ的化合物占所述负介电各向异性的向列相液晶总重量的20％以上；更优选地，所述通式Ⅰ的化合物占所述负介电各向异性的向列相液晶总重量的50％以上。在本专利技术的一些技术方案中，进一步地，所述通式Ⅰ的化合物选自如下化合物组成的组：其中，R1和R2各自独立的表示-H、-F、含有1-7个碳原子的直链或支链烷基或烷氧基、含有2-7个碳原子的直链或支链烯基或烯氧基、或-O(CH2)pO(CH2)qCH3，其中所述烷基或烷氧基、所述烯基或烯氧基中的一个或更多个-H可以被-F取代，一个或更多个-CH2-可以被-O-替代，前提条件是氧原子不直接相连；p表示1～12的整数；q表示0～12的整数。在本专利技术的一些实施方案中，进一步地，所述负介电各向异性的向列相液晶中还可以包含占其总重量0-60％的一种或更多种选自通式M的化合物：其中，Ri和Rii各自独立地表示-H、含有1-12个碳原子的直链或支链烷基或烷氧基、含有2-12个碳原子的直链或支链烯基或烯氧基；环和环相同或不同，各自独立地表示Zi表示单键、-CH2CH2-、-CH＝CH-、-C≡C-、-CH2O-、-OCH2-、-CO-O-或-O-CO-；a表示1、2或3，且当a为2或3时，环可以相同或不同。在本专利技术的一些技术方案中，进一步优选地，所述通式Ⅱ的化合物占所述负介电各向异性的向列相液晶总重量的0-40％；再进一步优选地，所述通式Ⅱ的化合物占所述负介电各向异性的向列相液晶总重量的0-20％。再进一步优选地，所述通式Ⅱ的化合物占所述负介电各向异性的向列相液晶总重量的1-20％。在本专利技术的一些技术方案中，进一步优选地，所述通式M的化合物选自由如下化合物组成的组：在本专利技术的一些技术方案中，进一步优选地，Ri和Rii各自独立地表示碳原子数为1-7的直链或支链烷基或烷氧基、碳原子数为2-7的直链或支链烯基或烯氧基。在本专利技术的一些技术方案中，进一步地，所述负介电各向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种反式聚合物分散液晶材料，其特征在于，包括如下组分：负介电各向异性的向列相液晶组合物；可紫外固化或可热固化的胶水；自配向材料。

【技术特征摘要】
1.一种反式聚合物分散液晶材料，其特征在于，包括如下组分：负介电各向异性的向列相液晶组合物；可紫外固化或可热固化的胶水；自配向材料。2.根据权利要求1所述的反式聚合物分散液晶材料，其特征在于，还可以包括液晶性可聚合单体。3.根据权利要求1所述的反式聚合物分散液晶材料，其特征在于，所述负介电各向异性的向列相液晶组合物中至少含有一种通式Ⅰ的化合物：其中，R1和R2各自独立地表示-H、-F、含有1-12个碳原子的直链或支链的烷基或烷氧基、含有2-12个碳原子的直链或支链的烯基或烯氧基、含有3-12个碳原子的环烷基、-O(CH2)pO(CH2)qCH3，其中所述烷基或烷氧基、所述烯基或烯氧基及所述环烷基中的一个或更多个-H可以被-F取代，一个或更多个-CH2-可以被-O-替代，前提条件是氧原子不直接相连；Z1和Z2各自独立的表示单键、-CO-O-、-O-CO-、-CH2O-、-OCH2-、-CH2CH2-、-CH＝CH-或-C≡C-；L1和L2各自独立的表示-F、-Cl、-CN或-NCS；环和环各自独立地表示其中，中一个或更多个-CH2-可被-O-替代，中一个或更多个H可以被卤素取代；n1表示1、2或3，且当n1为2或3时，环可以相同或不同，Z1可以相同或不同；n2表示0或1；p表示1～12的整数；q表示0～12的整数。4.根据权利要求1所述的反式聚合物分散液晶材料，其特征在于，所述可紫外固化或可热固化的胶水至少由非液晶性可聚合单体、引发剂及预聚物组成，所述预聚物选自丙烯酸酯体系、环氧体系或乙烯基醚体系，其中，所述丙烯酸酯体系可以选自聚氨酯丙烯酸树脂体系、环氧丙烯酸酯体系、聚酯丙烯酸酯体系、聚醚丙烯酸酯体系或纯丙烯酸酯体系。5.根据权利要求1所述的反式聚合物分散液晶材料，其特征在于，所述自配向材料可以选自如下通式Ⅱ的化合物：其中，A11表示任选地可被一个或更多个相同或不同的基团L取代的芳基、杂芳基、杂环基或脂环族基团，所述基团L在各种情况下彼此独立地表示卤素、-CN、-NO2、-NCO、-NCS、-OCN、-SCN、具有1-5个碳原子的直链或支链烷基或烷氧基，此外，这些基团中的一个或更多个非末端-CH2-基团可彼此独立地被-C≡C-、-CF2O-、-CH＝CH-、-O-、-CO-O-、-O-CO-以氧原子不彼此直接相连的方式替代，且其中一个或更多个H可被卤素替代；Z11在各种情况下彼此独立地表示-O-、-S-、-CO-、-CO-O-、-O-CO-、-S-CO-、-CO-S-、-O-CO-O-、-CO-NR0-、-NR0-CO-、-NR0-CO-NR00、-NR0-CO-O-、-O-CO-NR0-、-OCH2-、-CH2O-、-SCH2-、-CH2S-、-CF2O-、-OCF2-、-CF2S-、-SCF2-、-CH2CH2-、-(CH2)4-、-CF2CH2-、-CH2CF2-、-CH＝N-、-N＝CH-、-N＝N-、-CH＝CR0-、-CY01＝CY02-、-C≡C-、-CH＝CH-CO-O-、-O-CO-CH＝CH-或单键；Y01和Y02各自独立地表示-F、-Cl或-CN；R0和R00各自独立地表示-H或含有1-12个碳原子的直链或支链烷基；R11各自彼此独立地表示含有1-15个碳原子的直链或支链烷基或烷氧基，此外，这些基团中的一个或更多个非末端-CH2-基团可彼此独立地被-C≡C-、-CF2O-、-CH＝CH-、-O-、-CO-O-、-O-CO-以氧原子不彼此直接相连的方式替代，且其中一个或更多个H可被卤素替代；AG表示-Sp-X11；Sp表示含有1-15个碳原子的直链或支链亚烷基、含有2-15个碳原子的直链或支链亚烯基，所述亚烷基或亚烯基中的一个或更多个-CH2-基团可彼此独立地被-O-、-CO-O-、-O-CO-、-S-、-NH-以杂原子不彼此直接相连的方式替...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁文全，周振婷，
申请(专利权)人：江苏和成显示科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32