电响应调光器件及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了电响应调光器件及其制备方法和应用，该电响应调光器件包括相对设置的至少两个透光导电基板，至少两个透光导电基板之间封装形成调光区，调光区内填充有小分子液晶和埃洛石纳米管。根据本申请实施例的电响应调光器件，至少具有如下有益效果：埃洛石纳米管具有典型的大长径比纳米管状结构，而且其外表面带负电、内表面带正电，具有独特的内外电荷异性特征，因而在电场下容易被驱动。将其掺杂入小分子液晶组成的电响应调光器件中，当智能窗透光导电基板之间的电场发生变化时，埃洛石纳米管在电场作用下转变排列顺序，从而诱导临近的小分子液晶快速转动，达到改善小分子液晶在电响应调光器件中的电响应性能的目的。在电响应调光器件中的电响应性能的目的。在电响应调光器件中的电响应性能的目的。

【技术实现步骤摘要】
电响应调光器件及其制备方法和应用


[0001]本申请涉及智能窗
，尤其是涉及电响应调光器件及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]智能窗是指一种可以在外界刺激下发生响应，使太阳光的透过率等光学性能发生变化，并且可以进一步根据室内太阳光的摄入量来调节采光和温度的装置。智能窗根据其具体反应机理的不同可以分为三大类：电致变色智能窗、热致变色智能窗和电响应智能窗。其中，电致变色智能窗通常使用重金属氧化物等电致变色材料，具有造成重金属污染的危害性；而热致变色智能窗由于难以由用户主动控制，实际使用体验并不理想。相比之下，基于电响应液晶分子旋转的电响应智能窗，由于液晶分子对电场的快速响应行为而表现出显著优势。然而，目前的电响应智能窗往往电响应时间较长、驱动电压过高。

技术实现思路

[0003]本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种电响应时间短、驱动电压低的电响应调光器件。
[0004]本申请的目的还在于提供一种电响应调光器件的制备方法。
[0005]本申请的目的还在于提供上述电响应调光器件的调光方法。
[0006]本申请的目的还在于提供一种显示设备。
[0007]本申请的第一方面，提供一种电响应调光器件，该电响应调光器件包括相对设置的至少两个透光导电基板，至少两个透光导电基板之间封装形成调光区，调光区内填充有小分子液晶和埃洛石纳米管。
[0008]根据本申请实施例的电响应调光器件，至少具有如下有益效果：
[0009]埃洛石纳米管具有典型的大长径比纳米管状结构，而且其外表面带负电、内表面带正电，具有独特的内外电荷异性特征，因而在电场下容易被驱动。将其掺杂入小分子液晶组成的电响应调光器件中，当智能窗透光导电基板之间的电场发生变化时，埃洛石纳米管在电场作用下转变排列顺序，从而诱导临近的小分子液晶快速转动，达到改进小分子液晶在电响应调光器件中的电响应性能的目的。相同条件下，由于埃洛石纳米管的诱导，小分子液晶可以在更弱的电场下产生相同的转动，因此能够有效降低智能窗的驱动电压。同理，由于埃洛石纳米管的诱导，小分子液晶对电场的响应的响应时间也大大缩短。
[0010]此外，智能窗的饱和电压以及光学调制范围等也有所改善，并且能够获得较高的雾度及优良的循环稳定性。
[0011]在本申请的一些实施方式中，埃洛石纳米管为改性埃洛石纳米管。埃洛石纳米管的内外表面分布有硅氧烷基团(Si
‑
O
‑
Si)以及硅烷醇(Si
‑
OH)、铝羟基(Al
‑
OH)等不同的羟基，因而可以通过物理改性和/或化学改性的方式在保持其结构完整的同时改变埃洛石纳米管性能，从而进一步提高智能窗的整体性能。其中，物理改性包括但不限于通过范德华力、氢键、静电引力等方式将改性分子与埃洛石纳米管复合，而化学改性包括但不限于通过
共价键将改性分子的特定官能团引入埃洛石纳米管。
[0012]在本申请的一些实施方式中，改性埃洛石纳米管所用的改性剂选自酸、碱、偶联剂、表面活性剂中至少一种。其中，酸包括但不限于如盐酸、硫酸、硝酸等强酸，以及醋酸等弱酸；碱包括但不限于氢氧化钠、氢氧化钾等。通过酸或碱改性的方式对埃洛石纳米管的管壁上的羟基进行活化，提高表面羟基密度。而偶联剂如硅烷偶联剂以及表面活性剂的改性则可以提高埃洛石纳米管与小分子液晶的相容性。
[0013]在本申请的一些实施方式中，埃洛石纳米管经表面质子化处理。质子化处理后的埃洛石纳米管具有更高的表面电荷密度，从而具有可以使智能窗获得更优异的电响应特性。具体可以采用本领域所知的任何一种表面质子化处理技术，例如通过低浓度的盐酸进行处理。
[0014]在本申请的一些实施方式中，埃洛石纳米管上修饰有小分子液晶的相容性基团。其中，相容性基团是指能够改善埃洛石纳米管与小分子液晶之间相容性的基团。通过在埃洛石纳米管上修饰这类基团使其可以在小分子液晶中稳定分散悬浮，不会因彼此的不相容而沉积到调光区的边缘，进而影响到对整个调光区内小分子液晶转向的诱导效果。
[0015]在本申请的一些实施方式中，相容性基团包括小分子液晶的液晶基元。液晶基元是指小分子液晶中形成液晶态的关键结构单元。在埃洛石纳米管上引入与小分子液晶结构类似的液晶基元结构，使其与小分子液晶之间的相容性大大提高。
[0016]以A
‑
B或A
‑
B
‑
A
′
结构的小分子液晶为例，其中，A或A
′
为极性或可极化的柔性基团；B 为刚性基团，包括苯环类、脂环类、杂环类、多环芳烃类的一个或多个直接连接或以桥键相连的部分。而修饰到埃洛石纳米管上的液晶基元则是指包括与小分子液晶相同的刚性基团或该刚性基团经取代修饰后的衍生基团。可以理解的是，为了进一步提高相容性效果，相容性基团也可以是包括A
‑
B、B
‑
A
′
、A
‑
B
‑
A
′
的基团或其衍生基团以进一步提高与小分子液晶结构的相似性。
[0017]在本申请的一些实施方式中，小分子液晶为向列相液晶、胆甾相液晶中的至少一种。上述电响应调光器件中使用的小分子液晶可以是向列相液晶、胆甾相液晶或混合液晶分子材料。
[0018]在本申请的一些实施方式中，调光区内的液晶混合物包括小分子液晶、埃洛石纳米管和手性掺杂剂，其中，埃洛石纳米管的质量分数为0.1～1wt％。由于埃洛石纳米管属于无机材料，即使经过表面修饰，与小分子液晶的相容性仍然有限。掺杂浓度过高的话，容易引起团聚或沉积，不利于电场调控，在加电后再取消有可能出现局部无法回复的现象，影响可重复次数。
[0019]本申请的第二方面，提供前述电响应调光器件的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
[0020]取第一透光导电基板和第二透光导电基板，在第一透光导电基板的一面上制备第一配向层，在第二透光导电基板上制备第二配向层；
[0021]将小分子液晶和埃洛石纳米管置于第一配向层上；
[0022]将第二透光导电基板与第一透光导电基板复合，使第一配向层和第二配向层相对设置，固化封装形成电响应调光器件。
[0023]通过这种方式将埃洛石纳米管掺入小分子液晶组成的电响应调光器件中，当智能
窗透光导电基板之间的电场发生变化时，埃洛石纳米管在电场作用下转变排列顺序，从而诱导临近的小分子液晶快速转动，达到改进小分子液晶在电响应调光器件中的电响应性能的目的。相同条件下，由于埃洛石纳米管的诱导，小分子液晶可以在更弱的电场下产生相同的转动，因此能够有效降低智能窗的驱动电压。同理，由于埃洛石纳米管的诱导，小分子液晶对电场的响应的响应时间也大大缩短。
[0024]在本申请的一些实施方式中，该制备方法包括以下步骤：
[0025]取第一透光导电基板和第二透光导电基板，在第一透光导电基板的一面上制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.电响应调光器件，其特征在于，包括相对设置的至少两个透光导电基板，所述至少两个透光导电基板之间封装形成调光区，所述调光区内填充有小分子液晶和埃洛石纳米管。2.根据权利要求1所述的电响应调光器件，其特征在于，所述埃洛石纳米管为改性埃洛石纳米管；优选的，所述改性埃洛石纳米管所用的改性剂选自酸、碱、偶联剂、表面活性剂中至少一种。3.根据权利要求1所述的电响应调光器件，其特征在于，所述埃洛石纳米管经表面质子化处理。4.根据权利要求1所述的电响应调光器件，其特征在于，所述埃洛石纳米管上修饰有所述小分子液晶的相容性基团。5.根据权利要求4所述的电响应调光器件，其特征在于，所述相容性基团包括所述小分子液晶的液晶基元。6.根据权利要求1至5任一项所述的电响应调光器件，其特征在于，所述小分子液晶为向列相液晶、胆甾相液晶中的至少一种。7.权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：李皓，李永锐，周国富，
申请(专利权)人：深圳市国华光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：