聚合物穩(wěn)定雙頻藍(lán)相液晶的制作方法
【專利說明】聚合物穩(wěn)定雙頻藍(lán)相液晶
【背景技術(shù)】
[0001] 液晶（LC)是處于一種具有介于常規(guī)液體的特性與固態(tài)晶體的特性之間的特性的 狀態(tài)的物質(zhì)。在液晶中，分子可以多種方式自定向，本文將描述多種方式中的一些。在特定 溫度范圍內(nèi)，液晶可以存在于向列相。在向列相中，棒狀分子不具有位置次序，但是以長程 的定向次序上自對準(zhǔn)其縱軸大致相互平行。對于一些液晶，分子可以在向列相中呈現(xiàn)手性 定向次序。在較冷的溫度下，分子會形成常規(guī)的固化晶體。在較高的溫度下，液晶可以存在 于各向同性相中，其中分子極小的長程次序，或者沒有長程次序。
[0002] 對于一些液晶，在手性向列相與各向同性相之間存在藍(lán)相。藍(lán)相中的液晶具有雙 扭柱體的規(guī)則三維立方體結(jié)構(gòu)，具有幾百納米的晶格間距，因此它們在對應(yīng)于立方體結(jié)構(gòu) 的可見光的波長范圍內(nèi)展現(xiàn)出選擇性布拉格反射。
[0003] 液晶藍(lán)相是光學(xué)各向同性相，在施加電場時，以及基于克爾效應(yīng)，該光學(xué)各向同性 相變成雙折射，并且由于在電場下液晶的折射率分布，轉(zhuǎn)變成光學(xué)各向異性相。液晶材料的 藍(lán)相不同于典型地從一種各向異性相切換到另一種各向異性相的其他液晶相。如果處于藍(lán) 相中的液晶材料位于兩個交叉偏振器之間，則透射率隨著電壓施加的增加而提高。該操作 要求施加相當(dāng)大的電壓，因為需要電壓來誘發(fā)雙折射，雙折射本身主要取決于液晶材料的 克爾常數(shù)，而且還取決于電壓所產(chǎn)生的電場的強度。
[0004] 液晶的藍(lán)相對多種應(yīng)用都有益，包括快速光調(diào)制器和可調(diào)諧光子晶體。藍(lán)相液晶 可以在LCD屏幕、光柵、可變光衰減器、光子晶體激光器和束轉(zhuǎn)向裝置中提供改善。然而，也 存在與藍(lán)相液晶材料相關(guān)聯(lián)的多方面的缺陷。一些缺陷包括使藍(lán)相從黑暗切換到明亮狀態(tài) 所需的高的工作電壓、相對低的透射率、長的弛豫時間以及藍(lán)相穩(wěn)定的窄的可用溫度范圍。
[0005] 雙頻液晶允許有更快的響應(yīng)時間，但是，對于組合藍(lán)相雙頻液晶，仍存在其他的問 題。藍(lán)相雙頻液晶組成物具有極窄的藍(lán)相穩(wěn)定范圍。這主要是由于在雙扭螺旋柱的分子自 組裝過程中不可避免地形成于三維晶格中的缺陷造成的。缺陷的存在導(dǎo)致整個系統(tǒng)不穩(wěn) 定，其中藍(lán)相穩(wěn)定的溫度范圍通常小于約12°C，存在于標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度以上的溫度下。
[0006] 發(fā)明概述
[0007] 通過在液晶基質(zhì)中包含聚合物，具有藍(lán)相的雙頻液晶可以穩(wěn)定在其藍(lán)相中。小的 單體分子可以在缺陷中聚合以填充缺陷且穩(wěn)定液晶。結(jié)果，藍(lán)相溫度范圍被拓寬且涵蓋了 商業(yè)上相關(guān)的溫度，例如環(huán)境室溫。
[0008] 在實施例中，藍(lán)相雙頻液晶組成物可以在聚合物基質(zhì)中包括能夠形成藍(lán)相的雙頻 液晶，以及至少一種手性試劑，其中組成物可具有至少約65°C的藍(lán)相溫度范圍的量值。 [0009] 在實施例中，制作藍(lán)相雙頻液晶組成物的方法可以包括：將多種單體、能夠形成藍(lán) 相的雙頻液晶、以及至少一種手性試劑組合以形成混合物。該方法可進(jìn)一步包括：將雙頻液 晶穩(wěn)定在藍(lán)相中，以及聚合多種單體以至少圍繞雙頻液晶的分子和至少一種手性試劑形成 聚合物基質(zhì)從而將雙頻液晶穩(wěn)定在藍(lán)相中。
[0010] 在實施例中，藍(lán)相雙頻液晶組成物可以通過一種方法來制備，該方法包括：將至少 一種第一單體、至少一種第二單體、能夠形成藍(lán)相的雙頻液晶、至少一種手性試劑和至少一 種UV引發(fā)劑組合以形成混合物；將雙頻液晶穩(wěn)定在藍(lán)相中；以及用UV光輻照混合物以聚 合至少一種第一單體和至少一種第二單體以至少圍繞雙頻液晶的分子和至少一種手性試 劑而形成聚合物基質(zhì)從而將雙頻液晶穩(wěn)定在藍(lán)相中。
[0011] 在實施例中，一種設(shè)備可以包括雙頻藍(lán)相液晶組成物。該雙頻藍(lán)相液晶組成物可 以在聚合物基質(zhì)中包括能夠形成藍(lán)相的雙頻液晶以及至少一種手性試劑。該組成物可以具 有至少約65°C的藍(lán)相溫度范圍的量值。
【附圖說明】
[0012] 圖1示出了根據(jù)公開的實施例的將雙頻液晶穩(wěn)定在藍(lán)相中的示例性的方法的流 程圖。
[0013] 發(fā)明詳述
[0014] 一般地，雙頻液晶是指取決于施加到液晶上的電場的頻率而具有不同的介電各向 異性的液晶材料。這種雙頻液晶可以從一種光學(xué)狀態(tài)快速地驅(qū)動到另一種光學(xué)狀態(tài)，并且 因此，可在各種類型的光學(xué)和/或顯示設(shè)備中應(yīng)用。
[0015] 本文描述了能夠在寬的溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定的藍(lán)相雙頻液晶組成物以及制作該組成 物的方法。本文所描述的該組成物可以提供雙頻液晶的優(yōu)點，例如快的響應(yīng)時間，以及藍(lán)相 液晶的優(yōu)點，例如增強的對比度、較寬的視角以及不明顯的顏色過渡。另外，這種組成物可 以在低溫下存在且可用，并且還可以在較寬的溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定。
[0016] 聚合物穩(wěn)定雙頻藍(lán)相液晶可利于在諸如例如電子書閱讀器、便攜式游戲控制臺、 移動設(shè)備屏幕、計算機屏幕、電視機屏幕、廣告屏、遠(yuǎn)程控制器、信息顯示器、多媒體發(fā)布系 統(tǒng)、非柔性顯示器和柔性顯示器或其任意組合的顯示設(shè)備中使用。這種組成物的其他用途 可以包括光子設(shè)備，諸如例如光波導(dǎo)、光束掃描儀、計算機生成全息圖、衍射光柵、束轉(zhuǎn)向設(shè) 備、可變光衰減器、光子晶體激光器等。
[0017] 藍(lán)相雙頻液晶組成物可以在聚合物基質(zhì)中包括能夠形成藍(lán)相的雙頻液晶以及至 少一種手性試劑。聚合物基質(zhì)可以提高雙頻液晶在藍(lán)相中的穩(wěn)定性，以使組成物可以具 有至少約65°C的藍(lán)相溫度范圍的量值。在各個實施例中，藍(lán)相可以在約65°C、約70°C、約 75°C、約80°C、約85°C、約90°C、約95°C、約100°C、約105°C、約110°C或者在這些中任意兩 個值之間的任意值或范圍的溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定。通過取藍(lán)相溫度上限以及減去藍(lán)相溫度下限 來計算出藍(lán)相溫度范圍的值。例如，如果藍(lán)相溫度上限為40°C，且藍(lán)相溫度下限為_35°C， 則藍(lán)相溫度范圍的量值是75°C。在不存在聚合物基質(zhì)的情況下藍(lán)相溫度范圍的量值比存在 聚合物基質(zhì)的情況下小。
[0018] 在一些實施例中，組成物或聚合物穩(wěn)定雙頻液晶的藍(lán)相溫度下限可以為約-50°C、 約-45°C、約-40°C、約-35°C、約-30°C、約-25°C、約-20°C、約-15°C或者在這些值中的任意 兩個值之間的任意值。在一些實施例中，藍(lán)相溫度上限可以為約30°C、約35°C、約40°C、約 45°C、約50°C、約55°C、約60°C或者在這些值中的任意兩個值之間的任意值。藍(lán)相在其中穩(wěn) 定的溫度范圍的一些具體示例可以包括約-50°C至約30°C，約-50°C至約35°C，約-50°C 至約40°C，約-50°C至約45°C，約-50°C至約50°C，約-50°C至約55°C，約-50°C至約 60°C，約-40°C 至約 30°C，約-40°C 至約 35°C，約-40°C 至約 45°C，約-40°C 至約 50°C， 約-40°C 至約 55°C，約 _40°C 至約 60°C，約 _30°C 至約 35°C，約 _30°C 至約 40°C，約 _30°C 至約45°C，約-30°C至約50°C，約-30°C至約55°C，約-30°C至約60°C，約-20°C至約 45°C，約_20°C至約50°C，約-20°C至約55°C，約-20°C至約60°C，或者在任意藍(lán)相溫度 上限和藍(lán)相溫度下限之間的任意范圍或范圍組合。
[0019] 藍(lán)相溫度下限范圍從-50°C至約-15°C，藍(lán)相溫度上限范圍從約30°C至約60°C，最 低溫度范圍從約-50 °C延伸至約30 °C，以約-10 °C為中心。另外，最高溫度范圍從約-15 °C延 伸至約60°C，以約22-23Γ為中心。因此，聚合物穩(wěn)定雙頻藍(lán)相液晶可以形成有以約-KTC 至約23°C的溫度為中心的范圍?？梢試@其形成藍(lán)相溫度范圍的中心溫度的具體示例包括 近似如下中的任一個：-l(TC，-%~，-8Γ，-7Γ，-6Γ，-5Γ，-4Γ，-3Γ，-2Γ，-IT，(TC，1Γ ,2°C, 3°C, 4°C, 5°C, 6°C, TC, 8°C, 9°C, 10°C, 11°C, 12°C, 13°C, 14°C, 15°C, 16°C, 17°C, 18°C, 19°C, 20°C, 21°C, 22°C和23°C，以及所列值中任意值之間的任意增量溫度。
[0020] 組成物可以包括能夠形成藍(lán)相的任意雙頻液晶。在一些實施例中，雙頻液晶可以 為例如 MLC-2048、MDA-00-3969 和 MDA-00-1132。
[0021] 組成物可以進(jìn)一步包括至少一種手性試劑。雖然本質(zhì)上可以使用任何手性試劑， 但是手性試劑可以為例如 CB15, RlOll (ZLI-4572), SlOll (ZLI-4571), CM-9209F, R811, CE2, CEl等或其任意組合。
[0022] 在各個實施例中，雙頻液晶和至少一種手性試劑可以約1 :2至約3 :1的摩爾比存 在。摩爾比的一些具體示例可以包括：約1 :1至約3 :1，約3 :2至約3 :1，約2 :1至約3 :1， 約5 :2至約3 :1，或者在這些摩爾比中的任意摩爾比之間的任意范圍或范圍組合。雙頻液 晶與至少一種手性試劑的摩爾比可取決于所選的特定的雙頻液晶以及特定的手性試劑，并 且可優(yōu)化以實現(xiàn)液晶切換模式的最大光學(xué)對比。在實施例中，其中雙頻液晶是MLC2048,手 性試劑是R811，MLC2048與R811的上述約1 :2至約3 :1的摩爾比將提供約4 :1至約1 :1 的重量比。