專利名稱：藍(lán)相液晶復(fù)合材料及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液晶材料，且特別涉及一種藍(lán)相液晶復(fù)合材料及其制作方法。
背景技術(shù)：
藍(lán)相是宏觀上介于各向同性態(tài)和膽留相之間的一種特殊相態(tài)，常出現(xiàn)在高手性液晶體系之中。微觀上，藍(lán)相是一種無雙折射現(xiàn)象的品格缺陷相，其品格參數(shù)大小與可見光波長的數(shù)量級相當(dāng)(幾百納米)。藍(lán)相從晶體結(jié)構(gòu)上可以分為三個子相，分別命名為藍(lán)相
I(BPI)、藍(lán)相II(BPII)和藍(lán)相III (BPIII)，其相應(yīng)的品格結(jié)構(gòu)分別為體心立方結(jié)構(gòu)、簡單立方結(jié)構(gòu)和無定型態(tài)。藍(lán)相液晶材料由于具有微秒級的電場響應(yīng)速度，被認(rèn)為是最具發(fā)展前途的下一代液晶顯示材料。與傳統(tǒng)的液晶顯示器相比，藍(lán)相液晶顯示器(BP-LCD)具有以下四大突出優(yōu)點(I)藍(lán)相液晶具有微秒級的電場響應(yīng)速度，可以采用場序驅(qū)動，這樣不僅·可以降低材料成本，還可以提高背光源利用率；(2)藍(lán)相液晶由于宏觀上呈現(xiàn)光學(xué)各向同性，其顯示器基板內(nèi)表面不再需要取向處理，這可以大幅度簡化生產(chǎn)工藝，降低生產(chǎn)成本；藍(lán)相液晶顯示器具有較寬的視覺特性，不再需要視角補償膜，且視覺寬窄可以根據(jù)實際需要進(jìn)行調(diào)控。(4)藍(lán)相液晶顯示器背光源的光透過率不受基板間隙的影響，故生產(chǎn)過程中基板間隙無需嚴(yán)格控制，從而可大幅度簡化生產(chǎn)工藝，進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本。然而，現(xiàn)有藍(lán)相液晶例如聚合物穩(wěn)定藍(lán)相液晶不僅驅(qū)動電壓較高而且電光性能不穩(wěn)定(電光遲滯)，在一定程度上限制了藍(lán)相液晶的應(yīng)用。目前業(yè)界通常采用合成大克爾(Kerr)常數(shù)的藍(lán)相液晶材料或者優(yōu)化電極結(jié)構(gòu)的方式來降低藍(lán)相液晶的驅(qū)動電壓。但是，采用合成大克爾常數(shù)的藍(lán)相液晶材料的方式，一方面，合成藍(lán)相液晶材料的過程十分復(fù)雜且不環(huán)保，另一方面，克爾常數(shù)太大的藍(lán)相液晶材料粘度高，響應(yīng)速度慢，電光性能并不十分理想。而采用優(yōu)化電極結(jié)構(gòu)方式也存在電極結(jié)構(gòu)復(fù)雜，視角窄且制作困難等問題。因此，通過探索開發(fā)兼具低驅(qū)動電壓和電光性能良好的實用型藍(lán)相液晶復(fù)合材料，有著重要的理論意義和實用價值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種藍(lán)相液晶復(fù)合材料，其具有較低的驅(qū)動電壓且具有較好的電光性能，特別是可實現(xiàn)藍(lán)相液晶在電場下的可逆回復(fù)。本發(fā)明的又一目的在于，提供一種藍(lán)相液晶復(fù)合材料的制作方法，其能簡單的制備具有較低的驅(qū)動電壓且具有較好的電光性能的藍(lán)相液晶復(fù)合材料。本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采用以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)的。本發(fā)明提出一種藍(lán)相液晶復(fù)合材料，其包括藍(lán)相液晶及鐵電納米粒子。其中，藍(lán)相液晶的質(zhì)量百分含量為98. 0% 99. 95%，鐵電納米粒子的質(zhì)量百分含量為O. 05% 2. 0%。本發(fā)明又提出一種藍(lán)相液晶復(fù)合材料的制作方法，其包括以下步驟。首先，預(yù)處理鐵電納米粒子；其次，均勻混合經(jīng)過預(yù)處理的鐵電納米粒子與藍(lán)相液晶，其中藍(lán)相液晶的質(zhì)量百分含量為98. 0% 99. 95%，鐵電納米粒子的質(zhì)量百分含量為O. 05% 2. 0%。
本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明的藍(lán)相液晶復(fù)合材料，通過在藍(lán)相液晶中添加鐵電納米粒子，鐵電納米粒子所固有的鐵電性，一方面能增加藍(lán)相液晶的雙折射率和介電常數(shù)以獲得較大的克爾常數(shù)，另一方面鐵電納米粒子自發(fā)形成的極化場能在藍(lán)相液晶層中形成均勻分布的電場以降低器件參數(shù)，而較大的克爾常數(shù)與較小的器件參數(shù)都有助于降低藍(lán)相液晶復(fù)合材料的驅(qū)動電壓。同時，由于鐵電納米粒子具有較大的偶極矩，其對液晶分子產(chǎn)生較強錨定作用，還可實現(xiàn)藍(lán)相液晶在電場下的可逆回復(fù)。此外，藍(lán)相液晶復(fù)合材料的制備方法能簡單的制備具有較低的驅(qū)動電壓且電光性能良好的藍(lán)相液晶復(fù)合材料，其所制備的藍(lán)相液晶復(fù)合材料體系穩(wěn)定性好、粘度低，對電場響應(yīng)速度快。


圖I是藍(lán)相液晶復(fù)合材料BPI溫域隨鈦酸鋇納米粒子濃度的變化示意圖。圖2是未添加鈦酸鋇納米粒子的藍(lán)相液晶與添加O. 5 丨％鈦酸鋇納米粒子的藍(lán)相液晶復(fù)合材料的電光性能的比較示意圖。
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圖3是不同濃度的鈦酸鋇納米粒子和非鐵電硫化鋅納米粒子對藍(lán)相液晶復(fù)合材料驅(qū)動電壓的影響的比較示意圖。圖4是不同濃度的鈦酸鋇納米粒子和非鐵電硫化鋅納米粒子對藍(lán)相液晶復(fù)合材料光電遲滯的影響的比較示意圖。圖5是不同濃度的鈦酸鋇納米粒子和非鐵電硫化鋅納米粒子對藍(lán)相液晶復(fù)合材料的克爾常數(shù)的影響的比較示意圖。圖6是不同濃度的鈦酸鋇納米粒子和非鐵電硫化鋅納米粒子對藍(lán)相液晶復(fù)合材料的設(shè)備參數(shù)影響的比較示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對藍(lán)相液晶復(fù)合材料及其制作方法進(jìn)行具體說明。實施例的藍(lán)相液晶復(fù)合材料，其包括藍(lán)相液晶及鐵電納米粒子。其中，藍(lán)相液晶的質(zhì)量百分含量為98. 0% 99. 95%，鐵電納米粒子的質(zhì)量百分含量為O. 05% 2%。優(yōu)選地，藍(lán)相液晶的質(zhì)量百分含量為99. 3% 99. 95%，鐵電納米粒子的質(zhì)量百分含量為O. 05% O. 7%。承上述，藍(lán)相液晶為小分子藍(lán)相液晶混合體系，其藍(lán)相溫域大于或等于5. (TC，粘度小于50mPa，熔點為-20°C 25°C，清亮點為30°C 200°C。藍(lán)相液晶包括母體液晶以及手性化合物。手性化合物例如可選自手性化合物R811和手性化合物Iso460BA)2至少其中之一，其中，手性化合物R811和手性化合物Iso-(60BA)2的分子結(jié)構(gòu)式分別為
權(quán)利要求
1.一種藍(lán)相液晶復(fù)合材料，其特征是，其包括藍(lán)相液晶及鐵電納米粒子，該藍(lán)相液晶的質(zhì)量百分含量為98. 0% 99. 95%，該鐵電納米粒子的質(zhì)量百分含量為0. 05% 2. 0%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的藍(lán)相液晶復(fù)合材料，其特征是，該藍(lán)相液晶的質(zhì)量百分含量為99. 3% 99. 95%,該鐵電納米粒子的質(zhì)量百分含量為0. 05% 0. 7%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的藍(lán)相液晶復(fù)合材料，其特征是，該鐵電納米粒子為鈦酸鋇納米粒子、硫磷化錫納米粒子、銀酸鋰納米粒子或鈦酸鉛納米粒子。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的藍(lán)相液晶復(fù)合材料，其特征是，該鐵電納米粒子經(jīng)過表面修飾且分散性好。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的藍(lán)相液晶復(fù)合材料，其特征是，該鐵電納米粒子的粒徑范圍為3nm 300nm，且偶極矩為50D 1000D。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的藍(lán)相液晶復(fù)合材料，其特征是，該藍(lán)相液晶為小分子藍(lán)相液晶混合體系，該藍(lán)相液晶的藍(lán)相溫域大于或等于5. (TC，粘度小于50mPa，熔點為_20°C 25°C，清亮點為30。。 2000C o
7.—種藍(lán)相液晶復(fù)合材料的制作方法，其特征是，其包括 預(yù)處理鐵電納米粒子；以及 均勻混合經(jīng)預(yù)處理的該鐵電納米粒子與藍(lán)相液晶，該藍(lán)相液晶的質(zhì)量百分含量為98. 0% 99. 95%,該鐵電納米粒子的質(zhì)量百分含量為0. 05% 2. 0%。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的藍(lán)相液晶復(fù)合材料的制作方法，其特征是，預(yù)處理該鐵電納米粒子包括制備該鐵電納米粒子的分散液，其是將鐵電材料粉末與載液混合，經(jīng)過超聲分散后，再進(jìn)行球磨；在均勻混合經(jīng)預(yù)處理的該鐵電納米粒子與該藍(lán)相液晶之后，還包括去除該載液。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的藍(lán)相液晶復(fù)合材料的制作方法，其特征是，該鐵電納米材料粉末選自鈦酸鋇、硫磷化錫、鈮酸鋰或鈦酸鉛，該載液包括庚烷或煤油。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的藍(lán)相液晶復(fù)合材料的制作方法，其特征是，在制備該鐵電納米粒子的該分散液時，還包括使用表面活性劑，且是將該鐵電材料粉末與該載液和該表面活性劑混合，以使得該分散液中的該鐵電納米粒子經(jīng)表面修飾且分散性好。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的藍(lán)相液晶復(fù)合材料的制作方法，其特征是，該表面活性劑包括油酸。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的藍(lán)相液晶復(fù)合材料的制作方法，其特征是，預(yù)處理該鐵電納米粒子還包括過濾該鐵電納米粒子的該分散液，以使得該分散液含有特定粒徑的該鐵電納米粒子，該特定粒徑范圍為3nm 300nm。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的藍(lán)相液晶復(fù)合材料的制作方法，其特征是，去除該載液是先緩慢蒸發(fā)該載液，再在真空條件下繼續(xù)蒸發(fā)至該載液完全去除。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的藍(lán)相液晶復(fù)合材料的制作方法，其特征是，在均勻混合經(jīng)預(yù)處理的該鐵電納米粒子與該藍(lán)相液晶時，是將經(jīng)預(yù)處理的該鐵電納米粒子與該藍(lán)相液晶溶入溶劑中，并通過超聲分散混合均勻，在均勻混合經(jīng)預(yù)處理的該鐵電納米粒子與該藍(lán)相液晶之后，還包括去除該溶劑。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的藍(lán)相液晶復(fù)合材料的制作方法，其特征是，去除該溶劑是與去除該載液是在同一步驟中完成，是先緩慢蒸發(fā)該載液和該溶劑，再在真空條件下繼續(xù)蒸發(fā)至該載液和該 溶劑完全去除。
全文摘要
一種藍(lán)相液晶復(fù)合材料，其包括藍(lán)相液晶及鐵電納米粒子。其中，藍(lán)相液晶的質(zhì)量百分含量為98.0%~99.95%，鐵電納米粒子的質(zhì)量百分含量為0.05%～2.0%。此藍(lán)相液晶復(fù)合材料穩(wěn)定性好，粘度低，對電場響應(yīng)速度快，并具有低驅(qū)動電壓且可實現(xiàn)藍(lán)相液晶在電場下的可逆回復(fù)的特點。本發(fā)明還涉及此藍(lán)相液晶復(fù)合材料的制作方法。
文檔編號C09K19/54GK102786935SQ20121030996
公開日2012年11月21日 申請日期2012年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月28日
發(fā)明者楊槐 申請人:北京大學(xué), 昆山龍騰光電有限公司