[发明专利]一种基于手性离子单体的宽带胆甾相液晶器件及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及液晶器件领域，具体是一种基于手性离子单体的宽带胆甾相液晶器件及其制备工艺。

背景技术

向列相液晶在掺杂手性剂后得到胆甾相液晶。胆甾相液晶的分子呈螺旋结构排列，螺旋的一个周期的距离产度称之为液晶的螺距。胆甾相液晶具有圆二色性与选择性反射特性。反射的波长遵循Bragg反射定律，即Δλ＝Δn*p，其中Δλ是反射波段大小，Δn是双折射率，Δn＝n_e-n_o，n_e和n_o分别指代非寻常光折射率与寻常光折射率，p为螺距。通常液晶的双折射率Δn<0.3，从而在可见光范围内胆甾相液晶的反射带宽Δλ一般小于150nm。这就很大方面限制了胆甾相液晶在显示领域的应用。

1995年，Broer等人在胆甾相液晶中加入染料、手性单体和液晶性单体，通过染料吸收UV光，形成光强梯度，由于液晶性单体和手性单体的聚合速度不同，在聚合过程中，手性分子向UV光一侧扩散，从而形成螺距梯度，使胆甾相液晶的反射光谱扩大至可见光范围。但其工艺原料复杂，掺杂过多的材料在应用上更有可能导致显示器件产生缺陷。2010年，Yang等人在胆甾相液晶中添加手性离子液体，通过电场调控手性离子液体形成梯度分布，由于手性离子液体对液晶分子的螺旋扭曲作用，从而形成螺距梯度，拓宽胆甾相液晶的反射带宽，器件的结构如附图1所示，缺陷在于宽带宽的反射性能在一定的长时间放置、热条件和电场条件下不能稳定存在。

因此，设计、发明一种稳定的宽带胆甾相液晶器件是目前急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于手性离子单体的宽带胆甾相液晶器件及其制备工艺，以解决胆甾相液晶显示器件反射区域受限以及反射效果不稳定的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种基于手性离子单体的宽带胆甾相液晶器件，其特征在于：包括有两层透明基板层及包夹在两透明基板层之间的单层液晶层，所述的液晶层为聚合物网络和稳定的胆甾相液晶，其中胆甾相液晶由向列相液晶掺杂手性剂与手性离子单体构成，聚合物网络由手性离子单体与聚合单体共聚得到，聚合物网络上带有手性离子单体的离子；胆甾相液晶在两透明基板层之间呈螺旋梯度分布，同时聚合物网络对应呈螺旋梯度分布。

所述的一种基于手性离子单体的宽带胆甾相液晶器件，其特征在于：所述胆甾相液晶为负性液晶，胆甾相液晶由向列相液晶掺杂手性剂及手性离子单体构成，所掺杂的手性离子单体为咪唑类手性离子单体，手性剂含量为胆甾相液晶含量的4％-25％，手性离子单体含量为胆甾相液晶含量的4％-10％，同时掺杂含量为胆甾相液晶含量的3％-4％的聚合单体参与共聚得到聚合物网络。

一种基于手性离子单体的宽带胆甾相液晶器件的制备工艺，其特征在于包括以下步骤：

首先将两层透明基板层分别进行反平行摩擦处理；再将向列相液晶、手性剂、手性离子单体、聚合单体混合注入液晶器件中两层透明基板层之间，对两层透明基板层之间施加直流电场，稳定后切换至高频交流电场，撤去电场后再于紫外光照下诱导聚合，向列相液晶与手性剂、手性离子单体混合得到胆甾相液晶，同时手性离子单体与聚合单体共聚得到聚合物网络，即得到稳定的宽带胆甾相液晶器件。

所述的一种基于手性离子单体的宽带胆甾相液晶器件的制备工艺，其特征在于：所述的胆甾相液晶经大小为80V直流电压诱发螺距梯度，施加时间3s，再经100KHz高频大小为100V交流电压控制得到液晶分子规整排布，施加时间0.4s，高频交流电场频率须足够高，大于60KHz，方可保持螺距梯度不变。

所述的一种基于手性离子单体的宽带胆甾相液晶器件的制备工艺，其特征在于：所述的液晶层经紫外光照诱导手性离子单体聚合，液晶器件的螺距梯度稳定；聚合时间为20min-90min，聚合温度为0℃-45℃，聚合光强为0.125mw/cm²-1.25mw/cm²。

与传统宽带液晶显示器件相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明利用向列相液晶掺杂手性剂、手性离子单体和聚合单体进行器件制备，工艺简单，减少了显示缺陷产生的可能性。

2、本发明利用高压直流电场及高频交流电场产生胆甾相液晶螺距梯度，过程简易，实施性强。

3、本发明液晶器件利用电场得到胆甾相液晶螺距梯度，同时紫外光照诱导掺杂的手性离子单体与聚合单体共聚产生聚合物网络，从而固定胆甾相液晶的螺距梯度，器件反射区域较宽，反射效果稳定。